【正文】 體出發(fā)，從實(shí)際使用出發(fā)，突出系統(tǒng)的可靠性﹑免維護(hù)﹑免培訓(xùn)特點(diǎn)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)明完整性，把對(duì)操作人員的專業(yè)技術(shù)要求降到最低，發(fā)揮系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)整體性能達(dá)到最佳，功能強(qiáng)大而操作簡(jiǎn)單，測(cè)量精確而維護(hù)方便，在此基礎(chǔ)上，完成電動(dòng)汽車充電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，做到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定，可靠性能高。面臨能源和環(huán)境的巨大壓力，以電力作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源的電動(dòng)汽車成為綠色交通工具，有著廣闊的前景，電動(dòng)汽車充電站則是電動(dòng)汽車運(yùn)行的不可缺少的能源服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施。 電動(dòng)汽車充放電技術(shù)存在主要問(wèn)題當(dāng)前電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)遲遲未能工業(yè)化的主要原因電池問(wèn)題，當(dāng)前的電池容量和體積／質(zhì)量的關(guān)系不能滿足電動(dòng)汽車的需要，也就是說(shuō)一定重量的蓄電池只能提供給電動(dòng)汽車有限的能量，致使電動(dòng)汽車行駛里程太短，由于電池技術(shù)不可能再短時(shí)間內(nèi)取得突破，所以只能在短時(shí)充電和延續(xù)汽車行駛里程進(jìn)行深入的研究，一方面，隨著快速充電技術(shù)的深入，可以使電動(dòng)汽車像在加油站加油一樣，在較短時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充能源，也可以采取在公共的充電站更換蓄電池組來(lái)補(bǔ)充能源；另一方面，我們可以對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的能量進(jìn)行部分回收，通過(guò)對(duì)對(duì)電池充電的方式實(shí)現(xiàn)減速和制動(dòng)，一方面延續(xù)行駛里程，另一方面，可以拉大充電站之間的距離，減少充電站的建設(shè)。電動(dòng)汽車在運(yùn)行過(guò)程中，其輸出功率會(huì)隨著路況、環(huán)境等多種因素的變化而變化，同時(shí)在減速和制動(dòng)過(guò)程中對(duì)電機(jī)能量進(jìn)行回收，根據(jù)負(fù)載變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)蓄電池充電電流的大小，達(dá)到延長(zhǎng)行使里程的目的。結(jié)合電池充放電原理，根據(jù)電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)設(shè)備電機(jī)特性，在電動(dòng)汽車運(yùn)行過(guò)程(減速和制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài))對(duì)其能量進(jìn)行有效的回收利用，可以有效增加汽車行駛里程，根據(jù)日本本田公司研究數(shù)據(jù)，對(duì)電動(dòng)汽車能量進(jìn)行有效回收利用，可使汽車在UDDS(Urban Dynamo Driving Schedule)市區(qū)發(fā)電工況下延續(xù)行駛罩程26％左右。這里的最佳的充電方式就是最佳的充電電壓和充電電流的選取。對(duì)于智能充電可以概括為：根據(jù)蓄電池的充放電特性來(lái)找到一種最佳的充電方式，并且用合適的電力電子裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)它。從本質(zhì)上來(lái)講都是一種充電電流無(wú)法隨蓄電池充電狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)的單一模式充電法，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)充電過(guò)程的最優(yōu)化。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展的情況，主要是實(shí)現(xiàn)充電時(shí)間的縮短，電池壽命的延長(zhǎng)和持續(xù)行駛罩程的最大化，因此，問(wèn)題歸結(jié)于兩個(gè)方面，一、根據(jù)電池充放電原理縮短蓄電池充電時(shí)間(快速充電技術(shù))，二、電動(dòng)汽車運(yùn)行過(guò)程中在保證制動(dòng)正常的條件下結(jié)合充放電原理進(jìn)行能量的回收。電動(dòng)汽車的充放電技術(shù)對(duì)電動(dòng)汽車的能源存儲(chǔ)源免維護(hù)鉛酸蓄電池的充放電進(jìn)行合理的控制，達(dá)到行駛里程和蓄電池壽命的最大化。如何尋找或者研制一種更加優(yōu)良的能源是電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)極其關(guān)鍵的問(wèn)題，目前的局面是鉛酸、鎳氫、鋰離子、燃料電池多種電源并存，鉛酸電池占據(jù)了主要地位，針對(duì)目前的市場(chǎng)占有情況如何合理的使用提高鉛酸電池的壽命和效率，就具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值，而且隨著鉛酸電池生產(chǎn)技術(shù)的不斷更新，新一代的卷式鉛酸電池能量比將大大增強(qiáng)，其充放電將變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，因此本論文的研究將圍繞鉛酸電池展開(kāi)?？刂破饕蚕蛑悄芑?、集成化的方向發(fā)展。(2) 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)．電動(dòng)汽車主要是依靠直流電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的，但是由于目前直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速／轉(zhuǎn)矩變化范圍窄，并不能滿足汽車行駛的需要，所以國(guó)際上已經(jīng)開(kāi)始了關(guān)于電動(dòng)汽車用交流電機(jī)的研制的熱潮，其中開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的研制，高效永磁同步電機(jī)交流電機(jī)都已進(jìn)入試用階段；控制技術(shù)——矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)己經(jīng)在理論界得到了充分的驗(yàn)證和肯定，技術(shù)也同趨成熟。尤其在現(xiàn)代汽車要求速度越來(lái)越快的情況下，對(duì)于汽車的空氣動(dòng)力學(xué)、行駛平順性等方面考慮己經(jīng)成為車身設(shè)計(jì)的主要工作。 電動(dòng)汽車的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)1881年的法國(guó)誕生了世界上第一輛電動(dòng)車，但是由于技術(shù)的原因，在不長(zhǎng)的時(shí)間里燃油汽車就占據(jù)了汽車市場(chǎng)的絕大部分市場(chǎng)份額。2）提高充電站運(yùn)行和管理水平的需要。充電站監(jiān)控系統(tǒng)的充電監(jiān)控功能可以監(jiān)測(cè)電池和充電機(jī)當(dāng)前狀態(tài)。目前純電動(dòng)汽車多使用鋰離子蓄電池作為電能存儲(chǔ)單元。電動(dòng)汽車充電站是電動(dòng)汽車大規(guī)模商業(yè)化后不可缺少的電動(dòng)汽車能源服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，如何實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電站運(yùn)行管理的自動(dòng)化是必須研究的課題。因此，無(wú)論是從設(shè)計(jì)、研究和開(kāi)發(fā)的觀點(diǎn)，還是從實(shí)用的角度來(lái)看，了解和掌握電動(dòng)汽車技術(shù)的社會(huì)需求會(huì)越來(lái)越大。電動(dòng)汽車具有良好的環(huán)保性能和可以以多種能源為動(dòng)力的顯著特點(diǎn)，即可以保護(hù)環(huán)境，又可以緩解能源短缺和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全。電動(dòng)汽車在解決道路交通事故方面和傳統(tǒng)汽車相比也具有一定優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)汽車使用的能源是可以用與發(fā)電的一切能源。我國(guó)面臨的形式也十分嚴(yán)峻，國(guó)內(nèi)的石油儲(chǔ)藏量和開(kāi)采量相當(dāng)有限，隨著汽車保有量的增加，石油需求越來(lái)越多，目前已不能自給，不足部分主要通過(guò)進(jìn)口來(lái)滿足，而且每年成遞增趨勢(shì)。1 緒論 引言 汽車工業(yè)的告訴發(fā)展，汽車帶來(lái)的環(huán)境污染、能源短缺、資源枯竭和安全等方面的問(wèn)題越來(lái)越突出。為了保持國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)人類居住環(huán)境和能源供給，各國(guó)政府不惜巨資，投入大量人力、物力，尋求解決這些問(wèn)題的各種途徑。 由于電動(dòng)汽車具有突出的環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)，使得電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)和研究成為各國(guó)開(kāi)發(fā)綠色汽車的主流。因此使用電動(dòng)汽車可以擺脫汽車對(duì)化石燃料的依賴，改善能源結(jié)構(gòu)，使能源供給多樣化，使能源的供給有保障。因此，開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車是迎接汽車面臨挑戰(zhàn)的重要對(duì)策之一。目前發(fā)展電動(dòng)汽車已成為各國(guó)政府和汽車行業(yè)的共識(shí)，電動(dòng)汽車的研發(fā)已成為汽車行業(yè)的熱點(diǎn)。目前世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家的政府、著名汽車廠商及相關(guān)行業(yè)科研機(jī)構(gòu)都在致力于電動(dòng)汽車技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)與推廣應(yīng)用。系統(tǒng)建設(shè)的必要性：1）保證動(dòng)力電池充電安全的需要。鋰離子電池對(duì)充電要求較高，充電過(guò)程控制不好會(huì)造成電池永久損壞，甚至引起電池爆炸。采用智能充電機(jī)的充電保護(hù)措施可以有效保證動(dòng)力蓄電池充電過(guò)程的安全。電動(dòng)汽車充電站作為保障電動(dòng)汽車正常使用的能源基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施，因其構(gòu)成設(shè)備數(shù)量多，用人工方式來(lái)管理這些設(shè)備很難實(shí)現(xiàn)，所以有必要利用先進(jìn)的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行和管理自動(dòng)化，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高充電站運(yùn)行和管理水平。近年來(lái)，隨著許多電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)的不斷發(fā)展以及全球汽車生產(chǎn)商對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)展的重視程度不斷加深，現(xiàn)代電動(dòng)汽車己經(jīng)作為一種全新概念的交通工具被提上日程，它自身將會(huì)承擔(dān)更多的功能，正因?yàn)檫@樣，電動(dòng)汽車在發(fā)展中，必須面對(duì)并解決以下關(guān)鍵技術(shù)：(1) 車身設(shè)計(jì)車身設(shè)計(jì)的工作早在一開(kāi)始就將實(shí)用性和外觀性聯(lián)系在了一起。在設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車時(shí)，應(yīng)該在車身設(shè)計(jì)上多下功夫，力爭(zhēng)使電動(dòng)汽車的無(wú)功損耗降低到最低點(diǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)和電機(jī)控制器也越來(lái)越成熟，電機(jī)向著高電壓、小電流、大功率、小體積、重量輕的方向發(fā)展，直流電機(jī)已逐漸被交流電機(jī)所代替。(3)能源供應(yīng)系統(tǒng)現(xiàn)代電動(dòng)汽車經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，其各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)己經(jīng)基本達(dá)到了人們用車的要求，但是卻遲遲不能占據(jù)市場(chǎng)，最主要的原因就是現(xiàn)在的電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程不能滿足入們的要求。1. 3 電動(dòng)汽車充放電技術(shù)研究概況電動(dòng)汽車充放電技術(shù)就是對(duì)蓄電池的輸入輸出進(jìn)行合理的控制，達(dá)到節(jié)能、延長(zhǎng)設(shè)備壽命的預(yù)期目標(biāo)。電動(dòng)汽車充放電控制系統(tǒng)如同電動(dòng)汽車的總體控制中心，它具有功能多、靈活性好、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，從而可以非常合理地利用有限的車載能量，達(dá)到電池壽命和行使里程的最大化。常規(guī)的充電方式包括恒壓充電、恒流充電和將兩者組合起來(lái)應(yīng)用于不同時(shí)問(wèn)段的混合充電方式。相對(duì)于常規(guī)充電模式而言，智能化充電模式根據(jù)電池生產(chǎn)單位提供的技術(shù)數(shù)據(jù)對(duì)其整個(gè)充電過(guò)程進(jìn)行控制，根據(jù)蓄電池的充電狀態(tài)而動(dòng)態(tài)跟蹤蓄電池的可接受最大充電電流及后期充電電壓的變化，使得實(shí)際充電電流始終保持在最優(yōu)值附近，從而保證了蓄電池幾乎在滿足自身理論特性的狀態(tài)下的充電。前面是針對(duì)蓄電池特性的研究，后者是針對(duì)電力電子裝置的研究。智能充電的作用是給標(biāo)準(zhǔn)蓄電池充電，它的功能是要求根據(jù)不同的電池，控制不同的狀態(tài)，自動(dòng)檢測(cè)電池端電壓和端電流的值，經(jīng)過(guò)處理后產(chǎn)生電壓偏差和變化率信息，再經(jīng)過(guò)模糊處理，輸出電流和電壓的控制信息，實(shí)時(shí)、精確的控制充電過(guò)程，目前不少研究者在這一方面已經(jīng)做了大量的研究，但大多是基于不可控整流方式和功率因素補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)電網(wǎng)仍有一定的污染，其控制方式有待于進(jìn)一步的提高。因此，結(jié)合蓄電池充放電特性對(duì)其充放電過(guò)程進(jìn)行控制就具有明顯經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前日本豐田、本田公司和美國(guó)紐約州的斯卡奈塔第聯(lián)合大學(xué)以及美國(guó)的國(guó)家航空與航天管理局路易斯研究中心在此領(lǐng)域的研究較為深入，我國(guó)近幾年，也在此領(lǐng)域展開(kāi)了研究，如清華大學(xué)、北京理工、武漢理工等研究機(jī)構(gòu)。 本論文的主要內(nèi)容當(dāng)今社會(huì)電動(dòng)汽車的發(fā)展迅猛，因此對(duì)電動(dòng)汽車充電站監(jiān)控系統(tǒng)提出了很高的要求。但是目前電動(dòng)汽車充電站普遍實(shí)行無(wú)人值班，且能夠保證大規(guī)模充電站正常運(yùn)營(yíng)的充電站監(jiān)控系統(tǒng)尚無(wú)成熟產(chǎn)品，各充電站之間也無(wú)信息聯(lián)系，這就要求充電機(jī)的可靠性及自動(dòng)化智能化程度更高，功能更加完善。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分應(yīng)用近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的各種新技術(shù)﹑新器件﹑新方法，在保證各項(xiàng)性能指標(biāo)能夠滿足系統(tǒng)方面要求的前提下，力求簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，提高可靠性和穩(wěn)定性[4]。（2）、運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性一定要好，安裝﹑維護(hù)要方便，操作要簡(jiǎn)單。（4）、設(shè)計(jì)﹑制造盡可能使用通用的有替代產(chǎn)品的原件，器件和設(shè)備。（6）、設(shè)計(jì)要從整體出發(fā)，分步﹑分層實(shí)施，突出系統(tǒng)的整體性能，力求系統(tǒng)整體性能最大優(yōu)化。要想建成一個(gè)合格的電動(dòng)汽車充電站監(jiān)控系統(tǒng)，所需了解的地方包括電動(dòng)汽車的電能供給方式、充電站建設(shè)模型、以及一個(gè)電動(dòng)汽車充電站的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該包括哪些監(jiān)控方面等。1）交流充電方式。一般小型純電動(dòng)汽車、可外接充電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(plug in hybrid electric vehicle，PHEV)多采用此種方式。2）直流充電方式。地面充電機(jī)一般功率大，輸出電流、電壓變化范圍寬。3）電池組快速更換方式。在住宅小區(qū)或商業(yè)大廈的專用停車場(chǎng)安裝一定數(shù)量的智能充電樁和少量的智能地面充電機(jī)。該模式適用于小型純電動(dòng)汽車、PHEV 等。在專用停車場(chǎng)安裝一定數(shù)量的智能地面充電機(jī)，直接連接電動(dòng)汽車上的專用充電接口