原创《国内外电动汽车快速充电模式综述》：本文关于电动汽车论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
摘 要： 随着电动汽车技术的发展和应用,对于电动汽车充电技术的要求不断提高,对于充电时间短、充电效率高以及对电网负担小的充电模式的研究成为电动汽车充电技术的发展趋势,其中快速充电模式已经成为电动汽车充电技术研究与发展的主要模式.本文从快速充电技术的发展与影响,介绍了快速充电模式中的脉冲充电法、恒流恒压充电法以及综合快速充电法,分析了快速充电模式对电网的影响以及目前的解决方案,对于电动汽车快速充电的发展趋势做了总结.
关键词： 快速充电； 电网； 电动汽车； 优化
中图分类号： U 469.72 文献标志码： A 文章编号： 1671-2153（2015）02-0067-05
0 引 言
伴随着环境污染、石油短缺以及电池技术不断发展,新能源汽车动力系统的研究已经成为了汽车工业一个重要的发展方向.电池作为电动汽车动力系统的能量源头,对其充电方法的研究成为电动汽车研究的一个主要领域.目前主要应用的充电方法有常规充电和快速充电.常规充电方法采用小电流恒流等充电方式,通常充电周期在6～8 h左右.随着电动汽车在实际应用中的不断普及,常规充电方法由于充电时间过长,难以满足运行需求.1967年美国人JAMAS以蓄电池充电析气率为前提,提出了著名的蓄电池充电三定律,揭示了充电过程中电池可接受充电电流的规律.以马斯三定律为基础,蓄电池快速充电的研究不断展开.电动汽车的快速充电模式较常规充电模式相比,在15～60 min内能将电池电量充60%～90%以上.本文根据对目前关于快速充电的文献研究,总结了电动汽车快速充电的主要方法,快速充电模式对电网的影响及评估优化方案,对电动汽车快速充电模式的发展趋势做出了总结.
1 快速充电主要方法
根据电池充电基本常识,充入相同电量的条件下,为缩短充电时间,充电电流就应加大,充电过程中电池对于充电电流有一定的接受程度.目前快速充电的主要方法有脉冲充电,恒流恒压充电以及综合参数优化的充电方法.
1.1 脉冲充电方法
郭毅锋等人提出了一种带负脉冲的快速脉冲充电方式[1],如图1所示.图1中,在普通脉冲充电周期中加入毫秒级负脉冲放电,根据马斯三定律可知对电池放电可以提高电池的充电接受率从而提高电池可接受充电电流.虽然延长了充电脉冲周期,但是由于可接受充电电流的提高,整个充电时间仍控制在1h内.CHENG P H等人在带负脉冲充电效率问题上做了研究[2],提出了一种高效率无耗散的快速充电策略,如图2所示.图2中,充电电流周期包括三部分：有功正向充电、有功反向放电和无功间歇三段.正向充电电流由高峰值正电流低谷值负电流三角波形电流构成,反向放电电流由低峰值正电流高谷值负电流三角波形电流构成,间歇电流由峰谷值大小相同的三角波形电流构成.这种充电方式提高了脉冲充电效率,减少了充电时间,并且具有快速瞬变响应.
对于带负脉冲的快速充电模式,负脉冲放电阶段的电能也可以被回收再次利用到正脉冲充电过程中.CHU YS等人提出了一种带有能量回收和功率因数修正的正负脉冲快速充电机[3],充电机由单向Boost-Forward变换器和反激式变换器组成.单向Boost-Forward变换器完成动态脉冲充电,并且有高充电功率因数.反激式变换器将电池反向放电的电能吸收回大电容,提高了电池充电效率.负脉冲充电电能回收时会伴随着过电压的问题,WANG J B等人提出了一种由功率补给单元PSU和三个独立电流控制型Buck变换器和微处理器构成多相脉冲充电机[4],通过微处理器控制提高了PSU的输出电流能力,并根据PSU输出电压特性,确定了充电机额定输出电压、最大脉冲幅值和电流波形.负脉冲释放的电能被回收到下一周期脉冲电流中,同时可以补偿PSU中的过电压现象.CHEN L R等人提出一种电流泵充电机（CPBC）[5],充电过程包括三部分：大电流充电、脉冲电流充电和脉冲浮充充电,这一过程的实现通过电池泵的锁相回路自动控制.实验结果表明,与传统的锁相的充电机相比,电池可用容量提高了6.9%,充电效率提高了1.5%.CHEN L R还提出一种可变周期电压脉冲充电策略[6],可以检测并动态跟踪适合的脉冲周期.与标准的CC/CV方式相比,充电速度提高14%充电效率提高了3.4%,与传统定周期电压脉冲充电相比充电速度提高5%充电效率提高1.5%.
1.2 恒流恒压快速充电
基本恒流恒压充电方法的电流波形如图3所示.图3中,如果电池的电压低于最低电压VL时,电池等效内阻较大,需使用较小的电流恒流充电；当电池电压高于VL低于最大电压VH时,电池等效内阻较小,可使用大电流恒流充电；当电池电压高于VH时,使用恒压充电直到充电电流低于某值时结束充电.
CHEN J J等人提出了一种高效的多模式锂离子充电机[7],充电机带由可变电流源和前端电压控制部分组成.可变电流源提供恒流充电电流,前端电压控制部分可提高多模式充电机的效率.实验结果表明,在平均输入功率为1.24 W的情况下,平均功率效率为91.2%,适合的参考电压精度可达97.3%.CHRISTEN D等人提出了一种带有多相半桥DC-DC变换器的充电机[8],充电机采用一种中间储能装置来避免对电网的功率绝热脉动效应并且提供如能量储存再利用等功能.通过这种中间储能装置,DC-DC变换器中的压降得到降低,有利于提高系统功效.实验结果表明,基于分断DC输入电压的变换器采用临界工作模式,实现了软开关的同时减少了电流输出波纹,效率可达到99.5%,相对电流幅值降低2%,与传统Buck变换器相比损耗减少了4%.CHEN L R等人将锂离子电池当做灰色系统[9],提出了一种灰色预测的锂离子充电系统（GP-LBCS）使用灰色预测模式代替传统的恒压模式来改善充电机性能.采用灰色预测算法提高充电轨迹的速度和安全性.实验结果表明,与传统恒流恒压充电系统相比,GP-LBCS的充电速度和充电效率分别提高了23%和1.6%.
电动汽车论文参考资料：
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