《電動汽車工程手冊》指導委員會
《電動汽車工程手冊》編撰委員會
《電動汽車工程手冊》出版委員會
序
前言
本卷編寫與審稿人員
本卷前言
第1章電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施概述
1.1　充電基礎(chǔ)設(shè)施定義及產(chǎn)業(yè)鏈全景……………………………… 1
1.2　充電設(shè)施類型……………………3
1.2.1　以能量補給方式劃分………………………………3
1.2.2　以設(shè)施規(guī)模和布局劃分………………………………4
1.2.3　以服務(wù)對象劃分………………………………5
1.3　充電設(shè)施建設(shè)需求………………………………5
1.4　充電設(shè)施功能與構(gòu)成………………………………6
1.5　充電設(shè)施標準體系………………………………7
1.5.1　充電設(shè)施標準………………………………7
1.5.2　加氫站標準………………………………11
1.6　充電負荷及其對電網(wǎng)的影響……………………………… 12
1.7　電動汽車充電電價政策……………………………… 14
1.8　加氫站概述………………………………15
參考文獻………………………………17
第2章電動汽車充電 設(shè)施布局規(guī)劃
2.1　充電設(shè)施布局規(guī)劃現(xiàn)狀………………………………19
2.2　充電設(shè)施布局規(guī)劃原則……………………………… 21
2.3　布局規(guī)劃關(guān)鍵因素……………………………… 21
2.4　布局規(guī)劃基本流程……………………………… 24
2.5　充電設(shè)施布局規(guī)劃理論及充電站設(shè)計基礎(chǔ)……………………………… 24
2.5.1　電動汽車保有量預(yù)測………………………………24
2.5.2　充電需求預(yù)測方法……………………………… 26
2.5.3　電動汽車充電設(shè)施選址……………………………… 29
2.5.4　充電站內(nèi)電動汽車充電設(shè)施優(yōu)化定容……………………………… 31
2.5.5　優(yōu)化求解算法……………………………… 34
2.6　充電設(shè)施布局規(guī)劃實例……………………………… 35
2.6.1　基于排隊論的充電設(shè)施布局………………………………35
2.6.2　基于時空限制的充電站選址布局………………………………38
2.6.3　基于多層次模糊評價的充電站選址布局……………………………… 41
2.7　充電設(shè)施（站）設(shè)計基礎(chǔ)……………………………… 45
2.7.1　電動汽車充電站主要設(shè)備……………………………… 45
2.7.2　電動汽車充電站基本設(shè)計流程………………………………46
2.8　展望……………………………… 47
參考文獻………………………………47
第3章電動汽車充電設(shè)施供電系統(tǒng)
3.1　設(shè)計標準……………………………… 49
3.1.1　一般要求……………………………… 50
3.1.2　充電站等級劃分……………………………… 50
3.1.3　供電電源要求……………………………… 51
3.1.4　電能質(zhì)量要求……………………………… 51
3.1.5　電氣計量標準……………………………… 51
3.1.6　變壓器標準……………………………… 52
3.2　設(shè)計方案………………………………53
3.2.1　供電系統(tǒng)設(shè)計………………………………53
3.2.2　分布式電源接入設(shè)計……………………………… 55
3.3　諧波治理……………………………… 57
3.3.1　充電站諧波限值……………………………… 57
3.3.2　充電站諧波計算……………………………… 58
3.3.3　充電站諧波計算算例………………………………58
3.3.4　充電站諧波治理方法……………………………… 59
3.3.5　充電站諧波治理實例……………………………… 61
3.4　安全防護……………………………… 62
3.4.1　接地配置……………………………… 62
3.4.2　防雷設(shè)計……………………………… 63
3.4.3　消防設(shè)計………………………………64
3.5　展望………………………………65
參考文獻……………………………… 66
第4章電動汽車傳導式 充電系統(tǒng)
4.1　電能補給方式……………………………… 67
4.1.1　整車充電方式……………………………… 68
4.1.2　電池更換方式……………………………… 68
4.2　電動汽車充放電基本工作原理……………………………… 69
4.2.1　鋰離子電池的構(gòu)成與工作原理……………………………… 69
4.2.2　鋰離子電池的基本充放電原理………………………………71
4.2.3　鋰離子電池充放電安全問題………………………………73
4.2.4　恒流恒壓充放電方法及影響因素……………………………… 77
4.2.5　鋰離子電池的充放電終止電壓……………………………… 78
4.2.6　最大允許充電電流………………………………80
4.2.7　充電控制模式與電池管理……………………………… 83
4.2.8　充放電容量及影響因素……………………………… 86
4.2.9　能量轉(zhuǎn)換效率的定義及影響因素……………………………… 88
4.3　傳導式充電……………………………… 90
4.3.1　充電設(shè)備………………………………91
4.3.2　充電設(shè)備電路拓撲結(jié)構(gòu)………………………………96
4.3.3　充電方式……………………………… 105
4.3.4　充電模式………………………………107
4.3.5　連接方式……………………………… 109
4.3.6　充電組合形式………………………………109
4.3.7　充電接口……………………………… 111
4.3.8　電池管理系統(tǒng)……………………………… 124
4.3.9　通信協(xié)議……………………………… 129
4.4　電動客車頂部接觸式充電系統(tǒng)……………………………… 136
4.5　展望……………………………… 142
參考文獻………………………………142
第5章電動汽車無線充電系統(tǒng)
5.1 無線充電技術(shù)……………………………… 145
5.1.1　電磁感應(yīng)方式………………………………147
5.1.2　微波傳輸方式……………………………… 148
5.1.3　電場耦合方式………………………………149
5.2　無線充電設(shè)備……………………………… 150
5.2.1　靜態(tài)無線充電設(shè)備……………………………… 150
5.2.2　動態(tài)無線充電設(shè)備……………………………… 156
5.3　充電互操作性……………………………… 159
5.3.1　無線充電系統(tǒng)分類………………………………160
5.3.2　無線充電工作距離………………………………160
5.3.3　功率等級不同的互操作性要求………………………………162
5.3.4　離地距離等級不同的互操作性要求………………………………162
5.4　無線充電標準現(xiàn)狀……………………………… 162
5.5　展望 ……………………………… 164
參考文獻………………………………165
第6章電動汽車充電設(shè)施 電池更換系統(tǒng)
6.1　電動汽車換電技術(shù)……………………………… 167
6.1.1　電池更換定義……………………………… 167
6.1.2　電池更換系統(tǒng)的組成……………………………… 168
6.1.3　電池更換方式……………………………… 168
6.1.4　電池更換的基本流程………………………………172
6.2　電池更換系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)……………………………… 173
6.2.1　設(shè)計步驟……………………………… 173
6.2.2　備用電池組設(shè)計依據(jù)……………………………… 174
6.2.3　關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化設(shè)計……………………………… 174
6.2.4　主要影響因素………………………………176
6.3　電池更換系統(tǒng)……………………………… 177
6.3.1　快換手旋轉(zhuǎn)電池更換系統(tǒng)………………………………177
6.3.2　圓周軌道電池更換系統(tǒng)……………………………… 177
6.3.3　旋轉(zhuǎn)機器人電池更換系統(tǒng)………………………………178
6.3.4　全自動底盤電池更換系統(tǒng)……………………………… 179
6.4　關(guān)鍵設(shè)備及部件……………………………… 180
6.4.1　電池箱更換設(shè)備………………………………180
6.4.2　電池箱轉(zhuǎn)運設(shè)備……………………………… 187
6.4.3　電池箱存儲設(shè)備……………………………… 187
6.4.4　充電架………………………………187
6.4.5　快速更換電池箱………………………………188
6.5　電池更換系統(tǒng)應(yīng)用實例……………………………… 190
6.5.1　熊貓環(huán)島公交車換電站……………………………… 190
6.5.2　北土城公交車充換電站………………………………191
6.5.3　高安屯換電站………………………………191
6.5.4　北汽電動乘用車換電站………………………………193
6.6　展望………………………………194
參考文獻………………………………195
第7章電動汽車充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)
7.1　充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能……………………………… 197
7.1.1　中大規(guī)模充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)……………………………… 197
7.1.2　分散性、小規(guī)模充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)………………………………198
7.1.3　充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)功能……………………………… 198
7.1.4　充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)硬件……………………………… 200
7.2　監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)……………………………… 203
7.2.1　軟件架構(gòu)………………………………203
7.2.2　網(wǎng)頁相關(guān)技術(shù)……………………………… 205
7.2.3　實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)……………………………… 206
7.2.4　網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)……………………………… 207
7.2.5　現(xiàn)場總線技術(shù)………………………………208
7.3　監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計………………………………210
7.3.1　場站運行監(jiān)控子系統(tǒng)………………………………211
7.3.2　用戶服務(wù)子系統(tǒng)……………………………… 215
7.3.3　安防監(jiān)視子系統(tǒng)……………………………… 217
7.3.4　車輛監(jiān)控子系統(tǒng)……………………………… 217
7.4　展望……………………………… 220
參考文獻……………………………… 220
第8章電動汽車充電設(shè)施計量系統(tǒng)
8.1　充電設(shè)施電能計量系統(tǒng)………………………………221
8.1.1　交流電能計量系統(tǒng)……………………………… 221
8.1.2　直流電能計量系統(tǒng)……………………………… 223
8.1.3　充電設(shè)施與充電用戶之間的貿(mào)易結(jié)算點………………………………226
8.1.4　充電設(shè)施電能計量方式……………………………… 227
8.2　充電設(shè)施的量值溯源……………………………… 228
8.2.1　溯源等級圖……………………………… 228
8.2.2　交流充電樁檢定方法………………………………230
8.2.3　直流非車載充電機檢定方法……………………………… 232
8.3　充電設(shè)施的電能標準裝置……………………………… 232
8.3.1　直流電能標準裝置的結(jié)構(gòu)原理……………………………… 233
8.3.2　直流大電流測量……………………………… 234
8.4　無線充電計量系統(tǒng)………………………………235
8.4.1　無線充電計量系統(tǒng)探討………………………………235
8.4.2　無線充電計量系統(tǒng)整體方案……………………………… 236
8.5　展望………………………………242
參考文獻………………………………243
第9章燃料電池汽車加氫站
9.1　氫氣的特性……………………………… 245
9.2　氫氣的制備方法及技術(shù)指標………………………………249
9.2.1　氫氣的制備方法……………………………… 249
9.2.2　燃料電池汽車用氫氣的技術(shù)指標………………………………250
9.3　加氫站站址選擇……………………………… 251
9.4　加氫站等級劃分……………………………… 252
9.5　加氫基本工藝………………………………252
9.6　氫氣的儲運系統(tǒng)………………………………255
9.6.1　高壓氫氣運輸……………………………… 255
9.6.2　液氫運輸……………………………… 256
9.7　氫氣卸氣系統(tǒng)……………………………… 256
9.8　氫氣增壓系統(tǒng)……………………………… 257
9.8.1　壓縮機選擇……………………………… 257
9.8.2　氫壓縮機組………………………………259
9.9　站內(nèi)儲氫系統(tǒng)……………………………… 260
9.10　氫加注系統(tǒng)……………………………… 261
9.10.1　氫氣加注方法……………………………… 261
9.10.2　氫氣加注設(shè)備……………………………… 261
9.10.3　氫氣加注控制………………………………263
9.11　其他輔助系統(tǒng)……………………………… 266
9.11.1　氮氣系統(tǒng)……………………………… 266
9.11.2　放散系統(tǒng)……………………………… 266
9.12　加氫站站控系統(tǒng)……………………………… 267
9.12.1　加氫站系統(tǒng)監(jiān)控………………………………267
9.12.2　安防監(jiān)控………………………………268
9.13　加氫站安全設(shè)計……………………………… 268
9.13.1　安全距離………………………………269
9.13.2　防雷與接地………………………………271
9.13.3　防靜電……………………………… 271
9.14　加氫站運營管理………………………………271
9.15　展望………………………………272
參考文獻……………………………… 273