电动汽车充电技术与充电设施工程设计

《电动汽车充电技术与充电设施工程设计》一书是了解和学习电动汽车充电技术及充电设施工程设计的参考用书。本书结合国内电动汽车充电技术的发展及新的工程应用技术，以电动汽车充电技术及充电设施工程设计为本书的核心内容，在概述了电动汽车分类、电能补给方式、充电技术条件及标准的基础上，系统讲述了电动汽车充电技术、电动汽车交直流充电桩及通信网络、电动汽车无线充电技术、电动汽车充电设施规划设计等内容。全书文字通俗、突出重点、注重实际、内容新颖实用。本书可供从事电动汽车充电设施设备研究、系统开发、工程设计的工程技术人员和高等院校及职业技术学院的师生阅读参考。 

本书结合国内电动汽车充电技术的发展及*工程应用技术,以电动汽车充电技术及充电设施工程设计为核心内容,在概述了电动汽车分类、电能补给方式、充电技术条件及标准的基础上,系统地介绍了电动汽车充电技术、电动汽车交直流充电桩及通信网络、电动汽车无线充电技术、电动汽车充电设施规划设计等内容。本书内容新颖、通俗易懂、突出重点、注重实用性。

本书可供从事电动汽车充电设施设备研究、系统开发、工程设计的工程技术人员和高等院校及职业技术学院的师生阅读参考。

 

周志敏，高级工程师，1985年毕业于哈尔滨建筑工程学院（现哈尔滨工业大学）自动化专业。自1973年开始长期从事电气设备安装调试、运行管理、设计、研发等工作，长达40余年。自2003年以来，结合多年的工作实践，编写出版多本电工、电子、电力等方面的图书。近年来，受聘参与电动汽车充电站，充电桩的设计施工，积累了较丰富的资料和一线经验。

第1章　概述                                                
1

　1.1　电动汽车发展历程及分类                                     1

　　1.1.1　国内外电动汽车发展历程                                  1

　　1.1.2　电动汽车分类                                          4

　1.2　电动汽车电能补给方式及充电设施                               7

　　1.2.1　电动汽车的电能补给方式                                  7

　　1.2.2　电动汽车充电设施功能及分类                               7

　1.3　电动汽车充换电站构成及业务模式                              10

　　1.3.1　电动汽车充换电站构成及应用方案                           10

　　1.3.2　电动汽车充电桩分类及充换电站业务模式                      14

　1.4　电动汽车充电设施技术条件及标准                              16

　　1.4.1　电动汽车充电设施技术条件及对充电技术的要求                  16

　　1.4.2　电动汽车充电设施的标准及充电连接器标准                     18

第2章　电动汽车充电技术                                       25

　2.1　电动汽车充电技术及充电模式                                 25

　　2.1.1　电动汽车充电设施及充电技术                              25

　　2.1.2　电动汽车充电模式                                     27

　2.2　电动汽车充电机                                          31

　　2.2.1　电动汽车充电机设备及充电模式                            31

　　2.2.2　电动汽车车载充电机                                    33

　　2.2.3　电动汽车非车载充电机                                  36

　2.3　充电机功率变换器及动力电池组的均衡控制                        40

　　2.3.1　充电机功率变换器中的三相PWM 整流电路                     40

　　2.3.2　充电机功率变换器中的功率因数校正电路                      42

　　2.3.3　充电机功率变换器的拓扑结构                              47

　2.4　动力电池组充电的分段恒流及均衡控制                           51

　　2.4.1　动力电池组充电的分段恒流                               51

　　2.4.2　动力电池组充电的均衡控制                               53

第3章　电动汽车交直流充电桩及通信网络                            58

　3.1　交流充电桩                                             58

　　3.1.1　交流充电桩原理及功能                                  58

　　3.1.2　交流充电桩接口                                       60

　3.2　直流充电桩                                             67

　　3.2.1　直流充电桩分类及结构                                  67

　　3.2.2　直流充电桩接口                                       68

　3.3　交直流充电桩通信网络                                     71

　　3.3.1　电动汽车充电桩通信方式及网络建设要求                      71

　　3.3.2　电动汽车充电桩通信技术及网络                            75

　　3.3.3　电动汽车充电设施服务项目及通信网络管理                     78

　3.4　电动汽车充电桩通信解决方案                                 80

　　3.4.1　充电桩基于CAN总线通信解决方案                           80

　　3.4.2　电动汽车充电桩GPRS无线接入解决方案                      88

　　3.4.3　基于CM3160P/CM3160EP的充电桩GPRS无线接入解决方案       90

　　3.4.4　基于光载无线技术的电动汽车充电桩无线解决方案                92

　　3.4.5　宏电智能充电桩解决方案                                 94

　　3.4.6　远程监控电动汽车充电桩解决方案                           97

　　3.4.7　基于云平台的电动汽车智能充电管理系统通信解决方案             100

第4章　电动汽车无线充电技术                                  105

　4.1　电动汽车无线充电技术及动态                                 105

　　4.1.1　无线充电技术及在电动汽车上的应用                         105

　　4.1.2　电动汽车无线充电的技术动态                              112

　4.2　电动汽车无线充电方式及电磁兼容技术                           115

　　4.2.1　电动汽车无线充电方式及影响充电效率的因素                   115

　　4.2.2　电动汽车无线充电的电磁兼容技术                           121

　4.3　感应耦合充电标准及功率变换器拓扑                            122

　　4.3.1　感应耦合充电标准及对充电功率变换器的要求                   122

　　4.3.2　感应耦合器充电功率变换器拓扑                            124

第5章　电动汽车充电设施规划设计                               131

　5.1　电动汽车充电设施规划原则及运行模式                           131

　　5.1.1　电动汽车充电设施规划原则                               131

　　5.1.2　电动汽车运行特点及运行模式                              135

　5.2　电动汽车充电设施建设及商业模式                              136

　　5.2.1　电动汽车充电设施建设                                  136

　　5.2.2　电动汽车充电设施商业模式                               137

　　5.2.3　充电站选址及充电桩设置                                 140

　5.3　电动汽车充电设施对电网的需求及供配电系统                      142

　　5.3.1　电动汽车充电设施主要用电负荷及对电网的需求                  142

　　5.3.2　电动汽车充电设施供配电系统                              143

　　5.3.3　电动汽车充电站供配电系统设计                            146

　　5.3.4　充电机容量选择及充电桩供电                              149

　　5.3.5　充电设施计量及监控解决方案                              151

　5.4　电动汽车充电站设计方案                                    155

　　5.4.1　大中型电动汽车充电站设计方案                            155

　　5.4.2　箱式电动汽车快速充电站                                 156

　　5.4.3　基于V2G技术和储能技术的电动汽车充电站电气系统解决方案       158

　5.5　电动汽车充电设施防雷解决方案                               161

　　5.5.1　电动汽车充电设施防雷设计标准及供电系统防雷设计               161

　　5.5.2　电动汽车充电设施信息通信系统防雷设计                      165

附录　电动汽车充电站名词术语          
                         169

参考文献                                                  
173

 

电动汽车的发展包括电动汽车以及能源供给系统的研究与开发, 其中能源供给系统是指充电基础设施, 即供电、充电和蓄电池管理系统及能源供给模式。电动汽车充电设施作为电动汽车运行的能量补给站, 是发展电动汽车商业化所必备的重要配套基础设施, 充电站的建设将直接影响电动汽车产业的发展。要推动电动汽车市场的发展, 充电设施的建设速度必须与电动汽车推广相匹配。

电动汽车充电设施的建设是促进和支撑电动汽车发展的重要环节, 电动汽车与其充电设施是“发展” 与“保障”
的关系, 电动汽车的发展, 将带动充电设施的跟进; 充电设施的建设, 将有力保障电动汽车的发展。电动汽车的发展是充电设施建设的核心动力, 充电设施建设是电动汽车发展的有力保障。这种相辅相成的互为依赖的关系, 有效指引了充电设施的发展方向——紧紧围绕电动汽车的发展, 并适度超前建设, 引导电动汽车发展。

本书结合我国电动汽车的发展趋势及充电技术的发展, 以电动汽车充电技术及充电设施建设的工程设计为核心内容。编写过程中在尽量做到有针对性和实用性的基础上,力求做到通俗易懂和结合实际, 使得从事电动汽车充电设施设备开发、工程设计及运营管理的人员从中获益, 读者可以以此为“桥梁”, 系统、全面地了解和掌握电动汽车充电设施的工程设计和最新应用技术。

本书在编写过程中无论从资料的收集和技术信息的交流都得到了国内外的专业学者与同行及电动汽车充电设施制造商的大力支持, 在此表示衷心的感谢。

由于笔者水平有限, 书中难免有不足之处, 敬请读者批评指正。

编者