電動汽車充電技術(shù)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
定 價:89.9 元
叢書名:新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)系列
- 作者:王震坡
- 出版時間:2018/7/1
- ISBN:9787111599999
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:U469.72
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
隨著能源危機和環(huán)境為題的日益嚴(yán)重,可持續(xù)發(fā)展的理念逐漸深入人心。以電動汽車為主的新能源汽車作為交通領(lǐng)域節(jié)能、環(huán)保和大氣霧霾治理的有效措施,日趨受到國內(nèi)外各界的關(guān)注,成為汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢和方向,并被確立為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,派生出新了新的新興產(chǎn)業(yè)電動汽車充電站。充電站承擔(dān)著為電動汽車動力電池提供電能的重要使命,是電動汽車行業(yè)快速發(fā)展的基礎(chǔ)性設(shè)施。本書從電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀、基礎(chǔ)知識以及充電關(guān)鍵技術(shù)入手,在全面闡述國內(nèi)外電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施市場、建設(shè)、技術(shù)、運營管理、商業(yè)模式等方面發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,分析了充電基礎(chǔ)設(shè)施未來發(fā)展趨勢和運行風(fēng)險。
在電動汽車快速發(fā)展的形勢下,作為電
動汽車能量補給的主要媒介,充電基礎(chǔ)設(shè)施
的建設(shè)以及運營管理技術(shù)成為當(dāng)下亟待研究
和解決的問題。了解動力電池以及充電基礎(chǔ)
設(shè)施的分類及工作原理,掌握以充電站為主
的充電基礎(chǔ)設(shè)施的選址、規(guī)劃原則以及匹配
方法,對于新能源汽車領(lǐng)域的學(xué)者和從業(yè)人
員是極為重要的。在此背景下,編者依照相
關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,結(jié)合北京理工大學(xué)
電動車輛國家工程實驗室近年來在充電基礎(chǔ)
設(shè)施技術(shù)與運行管理方面的研究經(jīng)驗,編寫
了本書,以供相關(guān)行業(yè)人員參考。
隨著世界能源短缺和環(huán)境污染問題的日益加劇,發(fā)展以電動汽車為主的新能源汽車成為當(dāng)前世界各國的普遍共識。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比,電動汽車?yán)秒娔苋炕蛘卟糠秩〈加腿紵秊檐囕v提供動力,具有清潔、高效、布置靈活和易操控等優(yōu)點。隨著水力發(fā)電、風(fēng)能、太陽能等清潔能源的不斷發(fā)展和滲透,電動汽車節(jié)能與環(huán)保的潛力得到更充分的挖掘。為了引導(dǎo)和扶植電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展,世界主要發(fā)達(dá)國家在出臺相關(guān)鼓勵政策、措施的同時,也相繼公布了純?nèi)加推囃耸袝r間表,例如德國和法國分別宣布將于2030年和2040年禁止銷售純?nèi)加推。?jù)彭博社新能源財經(jīng)板塊預(yù)計,到2030年,新上市的車型中將會有四分之一為電動汽車,而到2040年,這一數(shù)字將擴大到54%,屆時,電動汽車也將占據(jù)全球汽車保有量中的三分之一。
在電動汽車快速發(fā)展的形勢下,作為電動汽車能量補給的主要媒介,充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)以及運營管理技術(shù)成為當(dāng)下亟待研究和解決的問題。了解動力電池以及充電基礎(chǔ)設(shè)施的分類及工作原理,掌握以充電站為主的充電基礎(chǔ)設(shè)施的選址、規(guī)劃原則以及匹配方法,對于新能源汽車領(lǐng)域的學(xué)者和從業(yè)人員是極為重要的。在此背景下,編者依照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,結(jié)合北京理工大學(xué)電動車輛國家工程實驗室近年來在充電基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)與運行管理方面的研究經(jīng)驗,編寫了本書,以供相關(guān)行業(yè)人員參考。
全書分為9章,各章基本內(nèi)容概括如下:
第1章:對電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了概述。
第2章:主要介紹了電動汽車的分類以及每種類型電動汽車的基本特點、動力電池技術(shù)、電動汽車應(yīng)用領(lǐng)域以及應(yīng)用模式等電動汽車的基礎(chǔ)知識。
第3章:講解了以鋰離子電池為主的動力電池的充、放電特性,對幾種常用的常規(guī)充電方法和快速充電方法做了簡單分析和比較。
第4章:介紹了充電機的基本構(gòu)成和主要工作原理。
第5章:介紹了電氣性能測試、通信性能測試和互操作性等充電機測試方法,對測試數(shù)據(jù)的流程、所用到的儀器、編碼規(guī)則等進(jìn)行了簡要說明。
第6章:對電動汽車充電站的基本分類和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了講解,對充電站的供配電設(shè)施及諧波治理等方面進(jìn)行了簡要介紹。
第7章:充電站監(jiān)控系統(tǒng)是保障充電站運行安全的重要措施。本章介紹了其基本構(gòu)成和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),結(jié)合實例對充電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能進(jìn)行了展示和說明。
第8章:作為電動汽車充電方式的補充,換電方式具有多種優(yōu)點。本章就電池更換的關(guān)鍵技術(shù)和基本工作原理進(jìn)行講解,結(jié)合國內(nèi)外應(yīng)用案例進(jìn)行分析。
第9章:主要介紹了充電基礎(chǔ)設(shè)施選址以及布局規(guī)劃的基本原則和思路,并列舉了常見的布局規(guī)劃模型。
本書由北京理工大學(xué)王震坡教授構(gòu)建總體結(jié)構(gòu),并與張雷博士、劉鵬博士和孫逢春院士共同編著。在編寫過程中,參考了相關(guān)教材、專著和期刊論文等文獻(xiàn),并得到了北京理工大學(xué)電動車輛國家工程實驗室王碩博士的大力支持,博士生洪吉超、朱曉慶、王聰,碩士生易密、王秋詩、黃呂威等協(xié)助進(jìn)行了書稿資料的整理工作,在此對他們的工作表示衷心的感謝。
受編者水平所限,且書中信息、數(shù)據(jù)和內(nèi)容涉及范圍廣泛,部分引用的內(nèi)容來源可能有所遺漏,敬請各位讀者諒解。希望以本書作為交流的平臺,與各位讀者建立聯(lián)系,同時本書的研究團隊也將繼續(xù)跟蹤行業(yè)發(fā)展趨勢與最新技術(shù)進(jìn)展,不斷更新相關(guān)信息,持續(xù)為產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)。
編著者
王震坡,工學(xué)博士,北京理工大學(xué)教授、博導(dǎo),新
能源汽車領(lǐng)域?qū)<,現(xiàn)任電動車輛國家工程實驗室
副主任、新能源汽車國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟秘書長,在新
能源汽車大數(shù)據(jù)分析挖掘、動力電池系統(tǒng)集成控制
與成組技術(shù)等領(lǐng)域具有豐富的經(jīng)驗。
張雷,工學(xué)博士,北京理工大學(xué)特別副研究員,長
期從事新能源汽車先進(jìn)電池管理技術(shù)、車輛動力學(xué)
控制等方面研究工作。近年來在相關(guān)國內(nèi)外期刊發(fā)
表學(xué)術(shù)論文20余篇,主持和參與國家及省部級科技
項目(基金)多項。
劉鵬,工學(xué)博士,新能源汽車領(lǐng)域?qū)<,現(xiàn)任北京
電動車輛協(xié)同創(chuàng)新中心辦公室主任、新能源汽車國
家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟副秘書長,長期從事新能源汽車大數(shù)
據(jù)分析挖掘工作,參與多項新能源汽車行業(yè)相關(guān)政
策與標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。
孫逢春,工學(xué)博士,北京理工大學(xué)教授、博導(dǎo),中
國工程院院士,長期從事車輛工程領(lǐng)域車輛電動化
技術(shù)研究工作。創(chuàng)建電動車輛國家工程實驗室、新
能源汽車運行國家監(jiān)管平臺。
前言
第1章 概述1
1.1 電動汽車充電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢1
1.1.1 充電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀1
1.1.2 充電技術(shù)的發(fā)展趨勢4
1.2 電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢5
1.2.1 國外充電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展現(xiàn)狀5
1.2.2 國內(nèi)充電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展現(xiàn)狀8
第2章 相關(guān)基礎(chǔ)知識13
2.1 電動汽車的分類13
2.2 電動汽車的應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用模式19
2.2.1 車分享模式(分時租賃)19
2.2.2 融資租賃模式22
2.2.3 電池租賃模式23
2.3 電動汽車動力電池技術(shù)23
2.3.1 化學(xué)能電能轉(zhuǎn)換基本原理24
2.3.2 動力電池的分類24
2.3.3 動力電池的基本結(jié)構(gòu)25
2.3.4 動力電池的基本參數(shù)26
2.3.5 常用動力電池簡介30
2.3.6 動力電池管理系統(tǒng)38
2.3.7 動力電池的使用壽命42
2.3.8 動力電池的梯次利用與回收46
第3章 動力電池的充電方法53
3.1 充電方法的評價指標(biāo)53
3.1.1 充電效率53
3.1.2 充電時間54
3.1.3 電池內(nèi)阻54
3.1.4 電池壽命54
3.2 鋰離子動力電池的充、放電特性55
3.3 最佳充電電流曲線61
3.4 蓄電池充電電流接受比定律62
3.5 電池極化現(xiàn)象及其影響64
3.5.1 電池極化現(xiàn)象64
3.5.2 極化現(xiàn)象對電池的影響66
3.5.3 去極化遵循的原則及方法66
3.6 常規(guī)充電方法67
3.6.1 恒流充電法67
3.6.2 恒壓充電法69
3.6.3 階段充電法70
3.7 快速充電方法71
3.7.1 脈沖式充電法71
3.7.2 ReflexTM快速充電法73
3.7.3 變電流間歇充電法73
3.7.4 變電壓間歇充電法74
3.7.5 變電壓、變電流波浪式間歇正負(fù)零脈沖快速充電法74
3.7.6 智能充電法74
3.8 充電優(yōu)化方法75
第4章 充電機77
4.1 分類與構(gòu)成77
4.1.1 充電機的分類78
4.1.2 充電機的基本構(gòu)成80
4.1.3 充電策略84
4.2 充電機主電路的基本工作原理87
4.2.1 主電路的功率等級分類87
4.2.2 傳導(dǎo)式充電技術(shù)主電路89
4.2.3 無線充電技術(shù)主電路92
4.2.4 功率因數(shù)校正電路95
4.2.5 無線充電機示例97
4.3 性能及其技術(shù)要求101
4.3.1 充電機的性能標(biāo)準(zhǔn)101
4.3.2 充電機的技術(shù)要求102
第5章 充電機測試104
5.1 充電機測試分類104
5.1.1 電氣性能測試104
5.1.2 通信性能測試106
5.1.3 保護(hù)功能測試106
5.1.4 使用及保養(yǎng)要求107
5.2 充電系統(tǒng)互操作性測試108
5.2.1 互操作性測試順序、流程、項目編碼規(guī)則、儀器及要求108
5.2.2 供電設(shè)備互操作性測試110
5.2.3 車輛互操作性測試130
第6章 充電基礎(chǔ)設(shè)施141
6.1 分類與功能141
6.1.1 充電樁141
6.1.2 充電站143
6.2 充電站的總體布局及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)144
6.2.1 充電站的建設(shè)形式144
6.2.2 充電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)146
6.3 充電站供配電系統(tǒng)148
6.3.1 供配電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)148
6.3.2 充電站交流配電系統(tǒng)的配置原則150
6.4 充電站系統(tǒng)匹配的方法和理論151
6.4.1 充電機電池負(fù)載功率模型151
6.4.2 充電站配電容量需求模型152
6.4.3 電動公交車充電站容量需求模型153
6.4.4 充電站服務(wù)能力計算模型154
6.4.5 整車充電模式下充電機配置模型154
6.4.6 更換模式下備用車輛和電池配置模型155
6.4.7 M/M/S排隊論模型155
6.5 電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施對電網(wǎng)的影響156
6.6 諧波與諧波治理157
6.6.1 諧波的產(chǎn)生157
6.6.2 充電站諧波對電網(wǎng)和充電設(shè)施的危害159
6.6.3 諧波治理的技術(shù)和方法160
6.7 充電站運行維護(hù)與安全管理167
6.7.1 設(shè)備定期維護(hù)與評價167
6.7.2 設(shè)備缺陷管理167
6.7.3 消防安全保障管理168
6.7.4 防汛、防寒、防高溫工作管理168
6.7.5 安全標(biāo)識及交通標(biāo)志的規(guī)范化管理169
6.7.6 文件檔案管理169
第7章 充電站監(jiān)控系統(tǒng)170
7.1 充電站監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成及配置原則170
7.1.1 充電站監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能171
7.1.2 充電站監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求172
7.1.3 充電站監(jiān)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成172
7.2 充電站監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)173
7.2.1 充電站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)173
7.2.2 充電站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的功能175
7.2.3 充電站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置模式177
7.3 充電機監(jiān)控單元與外界的通信協(xié)議179
7.3.1 非車載充電機監(jiān)控單元與電池管理系統(tǒng)的通信協(xié)議179
7.3.2 車載充電機監(jiān)控系統(tǒng)與交流充電樁的通信協(xié)議182
7.4 案例分析187
7.4.1 系統(tǒng)架構(gòu)187
7.4.2 技術(shù)參數(shù)189
7.4.3 主要功能189
第8章 換電技術(shù)202
8.1 動力電池自動更換技術(shù)202
8.1.1 自動更換系統(tǒng)的總體方案202
8.1.2 自動更換系統(tǒng)的組成及工作原理203
8.1.3 更換動作的基本準(zhǔn)則與過程205
8.1.4 更換系統(tǒng)的其他關(guān)鍵技術(shù)206
8.2 動力電池手動更換技術(shù)209
8.3 換電模式的應(yīng)用與分析210
8.3.1 國外換電模式應(yīng)用210
8.3.2 國內(nèi)換電模式應(yīng)用211
8.3.3 國內(nèi)、外換電模式分析213
第9章 充電設(shè)施的布局規(guī)劃與用地選址218
9.1 充電設(shè)施布局規(guī)劃的原則與思路219
9.1.1 充電設(shè)施布局規(guī)劃的原則219
9.1.2 充電設(shè)施布局規(guī)劃的思路220
9.2 電動汽車保有量的預(yù)測方法221
9.2.1 基于灰色理論的預(yù)測方法221
9.2.2 基于時間序列數(shù)據(jù)的預(yù)測方法222
9.2.3 基于情景分析的預(yù)測方法223
9.2.4 基于