电动汽车工程手册 第七卷 基础设施

　　电动汽车充电基础设施是新能源汽车产业链的重要组成部分，作为连接车辆、消费者、电网的中间环节，充电设施的商业化、规模化发展是整个电动汽车产业规模化发展的先决条件。作为一种新型的城市基础设施，充电基础设施的安全性、便捷性显著影响着消费者对新能源汽车的接受程度。因此，充电设施建设是事关新能源汽车未来可持续发展的重要环节之一。《电动汽车基础设施》卷梳理总结了新能源汽车能量供给系统的主要建设模式和基本构成，着重介绍充电设施布局规划、供配电、充电接口标准、充电设备基本构成、无线充电、电池更换、计量、监控以及加氢等各系统的设计方法与关键技术。

　　张维戈，北京交通大学，教授，博士生导师，北京交通大学电气学院新能源所所长、国家能源主动配电网技术研发中心主任。 在充电设施优化配置与规划、充电设施关键装备设计、动力电池优化充电与性能评估等方面形成了完整的基本理论和工程实践方法，相关技术在北京、上海、广州等全国多个城市得到成功应用。近五年主持和参与完成30多项国家和省部级课题，获得省部级奖励4项；发表高水平论文超过30余篇，申请专利超过20余项，并参与了国家和地方多项电动汽车充电设施与动力电池标准的编制订工作。

第1章 电动汽车充电基础设施概述…………………………………1

1.1　充电基础设施定义及产业链全景

1.2　充电设施类型

1.2.1　以能量补给方式划分

1.2.2　以设施规模和布局划分

1.2.3　以服务对象划分

1.3　充电设施建设需求

1.4　充电设施功能与构成

1.5　充电基础设施标准体系

1.5.1　充换电设施标准

1.5.1.1 基础综合

1.5.1.2 充电系统及设备

1.5.1.3 接口及协议

1.5.1.4 建设与运行

1.5.1.5 计量

1.5.2　加氢站标准

1.6　充电负荷及其对电网的影响

1.7　电动汽车充电电价政策

1.8　加氢站概述

第2章  电动汽车充电设施布局规划……………………………21

2.1　充电设施布局规划现状

2.2　充电设施布局规划原则

2.3　布局规划关键因素

2.4　布局规划基本流程

2.5　充电设施布局规划理论及充电站设计基础

2.5.1　电动汽车汽车保有量预测

             2.5.1.1　汽车保有量预测

             2.5.1.2　电动汽车保有比率预测

2.5.2　充电需求预测方法

2.5.2.1　基于实际数据的统计分析法

2.5.2.2　基于出行链的随机模拟法

2.5.3　电动汽车充电设施选址

2.5.3.1　经典建模选址法

2.5.3.2　专家选择法和综合评价法

2.5.3.3　应用区位论选址法

2.5.4　充电站内电动汽车充电设施优化定容

2.5.4.1　排队论建模法

2.5.4.2　交通流量法

2.5.5　优化求解算法

2.6　充电设施布局规划实例

2.6.1　基于排队论充电设施布局

             2.6.1.1　排队模型

             2.6.1.2　构建规划布局模型

             2.6.1.3　实例分析

2.6.2　基于时空限制充电站选址布局

             2.6.2.1　出行过程中的充电选择行为

             2.6.2.2　构建TSLM模型

             2.6.2.3　算例分析

2.6.3　基于多层次模糊评价充电站选址布局

             2.6.3.1　评估流程

             2.6.3.2　规划布局实例

2.7　充电设施（站）设计基础

    2.7.1　电动汽车充电站主要设备

    2.7.2　电动汽车充电站基本设计流程

2.8　展望

第3章 电动汽车充电设施供电系统 53

3.1  设计标准

3.1.1一般要求

        3.1.2充电站等级划分

           3.1.2.1 三级负荷

           3.1.2.2 两类电力用户

3.1.3供电电源标准

3.1.4电能质量标准

3.1.5电气计量标准

3.1.6 变压器标准

3.2  设计方案

    3.2.1充电站供电系统设计

3.2.2分布式电源接入设计

3.2.3供电系统总体规划原则

3.2.4充电桩配电系统设计

3.3  谐波治理

    3.3.1充电站谐波限值

    3.3.2充电站谐波计算

    3.3.3充电站谐波计算算例

    3.3.4充电站谐波治理方法

3.3.5充电站谐波治理实例

3.4  安全防护

3.4.1接地配置

3.4.2防雷设计

    3.4.2.1一般要求

3.4.2.2特殊规范

       3.4.3消防设计

           3.4.3.1一般要求

           3.4.3.2特殊规范

3.5  展望

3.5.1基本规定

3.5.2电能质量要求

3.5.3充电站V2G技术的继电保护研究

第4章  电动汽车传导式充电系统 73

4.1　电能补给方式

4.1.1　整车充电方式

4.1.2　电池更换方式

4.2　电动汽车充放电基本工作原理

4.2.1　锂离子电池的构成与工作原理

4.2.2　锂离子电池的基本充放电原理

4.2.3　锂离子电池充放电安全问题

4.2.4　恒流恒压充放电方法及影响因素

4.2.5　锂离子电池充电终止电压

4.2.6　最大允许充电电流 

4.2.7　充电控制模式与电池管理

4.2.8　充电容量及影响因素

4.2.9  能量转换效率定义及影响因素

4.3　传动式充电

4.3.1　充电设备

    4.3.1.1　非车载充电机

    4.3.1.2　车载充电机     

4.3.2　充电设备电路拓扑结构

    4.3.2.1　车载充电机拓扑结构

    4.3.2.2　非车载充电模块拓扑结构

        4.3.3  充电方式

            4.3.3.1　交流充电

            4.3.3.2　直流充电

        4.3.4  充电模式

        4.3.5  连接方式

        4.3.6  充电组合形式

        4.3.7  充电接口

4.3.7.1　交流充电接口

            4.3.7.2　直流充电接口

        4.3.8  电池管理系统

4.3.8.1　电池管理系统功能

4.3.8.2  电池管理系统结构

4.3.8.3  生产厂家及产品应用情况

4.3.8.4  BMS技术发展趋势

        4.3.9  通信协议

4.3.9.1　非车载充电机与BMS的通信协议

4.3.9.2　车载充电机与交流充电桩的通信协议

4.4　 电动客车顶部接触式充电系统

4. 5   展望

第5章  电动汽车无线充电系统 165

5.1　无线充电技术

5.1.1　电磁感应方式

5.1.2　微波传输

5.1.3　电场耦合式

5.2　无线充电设备

5.2.1　静态无线充电设备

     5.2.1.1　基础原理

     5.2.1.2　系统组成

             5.2.1.3　应用情况

5.2.2　动态无线充电设备

     5.2.2.1　总体方案

     5.2.2.2　地面设备

     5.2.2.3　车载设备

     5.2.2.4　监控管理

     5.2.2.5　动态无线充电应用情况

5.3　充电互操作性

5.3.1　无线充电系统分类

5.3.2　无线充电工作距离

5.3.3　偏移范围

5.3.4　功率等级不同互操作性要求

5.3.5　离地距离等级不同的互操作性要求

5.4　无线充电标准现状

5.5　无线充电技术展望

第6章  电动汽车充电设施电池更换系统 190

6.1　电动汽车换电技术

        6.1.1 电池更换定义

        6.1.2 电池更换系统组成

        6.1.3  电池更换方式

      6.1.3.1 更换位置

      6.1.3.2 自动化程度

      6.1.3.3 更换过程

        6.1.4 电池更换基本流程

    6.2　电池更换系统关键参数

6.2.1　设计步骤

6.2.2　备用电池组设计依据

6.2.3　关键参数优化设计

             6.2.3.1 车辆数

             6.2.3.2 备用电池

             6.2.3.3 更换设备

             6.2.3.4 充电设备

             6.2.3.5 设计实例

        6.2.4  主要影响因素

6.3　电池更换系统

6.3.1　快换手旋转电池更换系统

6.3.2　圆周轨道电池更换系统

6.3.3　旋转机器人电池更换系统

6.3.4　全自动底盘电池更换系统

6.4　关键设备及部件

6.4.1　电池箱更换设备

             6.4.1.1 性能要求

             6.4.1.2 结构组成

        6.4.2　电池箱转运设备

6.4.3　电池箱存储设备

6.4.4  充电架

6.4.5  快速更换电池箱

             6.4.5.1 性能要求

             6.4.5.2  实现方法

6.5　电池更换系统应用实例

6.5.1　熊猫环岛公交车电池更换系统

6.5.2　北土城公交车充换电站换装系统

6.5.3　高安屯动力电池更换系统

6.5.4  北汽电动乘用车电池更换系统

    6.6  展望

第7章  电动汽车充电设施监控系统 226

7.1　充电设施监控系统结构与功能

        7.1.1 中大规模的充电设施监控系统

        7.1.2 分散性、小规模充电设施监控系统

        7.1.3 充电设施监控系统功能

        7.1.4 充电设施监控系统硬件

7.2　监控系统关键技术

7.2.1　软件架构

7.2.2　网页相关技术

7.2.3　实时数据库技术

7.2.4　网络通信技术

7.2.5　现场总线技术

7.3　监控系统设计

7.3.1　监控系统架构

7.3.2　场站运行监控子系统

7.3.3　用户服务子系统

7.3.4　视频监视子系统

7.3.5　车辆监测子系统

    7.4  展望

第8章  电动汽车充电设施计量计费系统 257

8.1  充电设施电能计量系统

        8.1.1 交流电能计量系统

             8.1.1.1 基本组成

             8.1.1.2 典型设计

        8.1.2  直流电能计量系统

             8.1.2.1 基本组成

             8.1.2.2 典型设计

8.1.3　充电设施与充电用户之间的贸易结算点

8.1.2　充电设施电能计量方式

8.2　充电设施电能计的量值溯源

8.2.1　溯源等级图

8.2.2　交流充电桩检定方法

        8.2.3  直流非车载充电机检定方法

8.3　充电设施的电能标准装置

8.3.1　直流电能标准装置原理结构

8.3.2　直流大电流测量

8.4  无线充电计量系统

    8.4.1　无线充电计量系统探讨

    8.4.2  无线充电计量系统整体方案

         8.4.1.3交流侧电能表技术方案

         8.4.1.4交流侧电能表关键技术

         8.4.1.5直流侧电能表技术方案

         8.4.1.6直流侧电能表关键技术

8.5　展望

第9章  燃料电池汽车加氢站 284

9.1　氢气的特性

9.2　氢的制备方法及技术指标

9.2.1　氢的制备方法

9.2.2  燃料电池汽车用氢气的技术指标

9.3　加氢站站址选择

    9.4  加氢站等级划分

9.5　加氢基本工艺

9.6　氢气的储运系统

9.6.1  高压氢气运输

        9.6.2  液氢运输

    9.7　氢气卸气系统

9.8　氢气增压系统

9.8.1　压缩机选择

9.8.2　氢压缩机组

9.9　站内储氢系统

9.10　氢加注系统

9.10.1　分级加注

9.10.2　增压加注

        9.10.3  氢气加注设备

        9.10.4  氢加注控制

9.11　其他辅助系统

9.11.1　氮气系统

9.11.2　放散系统

9.12　加氢站站控系统

9.12.1　加氢系统监控

9.12.2　安防监控

9.13  加氢站安全设计

    9.13.1  安全距离

    9.13.2  防雷与接地

    9.13.3  防静电

9.14　加氢站运营管理

9.16　加氢站未来发展

......