簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 李育軒
Yu-Hsuan Li
論文名稱: 鋰離子蓄電池應用於電動車充電站儲能之研究
A Study of Li-ion Battery Applied to the Energy Storage Device of EV Charging Station
指導教授: 辜志承
Jyh-Cherng Gu
口試委員: 吳啟瑞
Chi-Jui Wu
黃培華
Pei-Hwa Huang
楊明達
Ming-Ta Yang
郭明哲
Ming-Tse Kuo
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 113
中文關鍵詞: 電動車充電站儲能設備鋰離子蓄電池
外文關鍵詞: EV, Charging Station, Energy Storage Device, Li-ion Battery
相關次數: 點閱:342下載:38
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 電動車事業發展中,充電站的建置必須與之齊頭並進,大量建置的結果將對既有之電力系統產生衝擊。本論文以電動車充電站結合儲能設備之概念,提出未來建置上的可行辦法。針對此議題分別探究電動車充電站之負載用電需求以及分析比較各儲能設備之適用性,本論文提出以鋰離子蓄電池做為電動車充電站輔助供電設備。使用LabVIEW軟體建立鋰離子蓄電池測試平台,觀察其充、放電特性,並將結果利用Matlab/Simulink軟體建立蓄電池等效模型進行模擬。最後以五種不同充電站設置位置,設定其使用情境進行模擬,建立一套分析程序,探討電動車充電站在加入蓄電池儲能設備所產生之改善效益,更進一步分析老舊電池已衰減之特性對其效能之影響。
    根據本論文研究結果,電動車充電站結合蓄電池儲能設備確實可以改善瞬間負載需求過大的問題,於未來實際建置時做為可考慮設置的項目。


    Nowadays, the industry of electrical vehicle is being developed. The construction of charging station must proceed with it at the same time. However, the massive constructions will cause the shock to the original electrical system. Therefore, in my study, I tried to come up with the feasible methods based on the storage device with EV charging station for the future construction. First, I investigated the demand of EV charging station in the load power, then analyzed and compared the applicability of various storage devices.
    In this study, my method is utilizing Li-ion battery to assist the power-supply device of EV charging station. At the beginning, I used the LabVIEW to build a Li-ion battery testing platform, and observed its property when it's on charging or discharging. Then, I utilized the battery models which were built by Matlab/Simulink to stimulate. Finally, I did the imitation by using five kinds of charging stations to install different positions and set different using situations. Then, I built up a set of analyzing process to probe the improvement after the Li-ion battery storage device was added to the EV charging station, and analyzed the effect that old and weak battery brought to its property.
    According to the result of my study, the combination of EV charging station and the Li-ion battery storage device can exactly improve the problem of transient huge-power demand. Therefore, it can be considered to be realized in the future construction.

    第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究方法 4 1.4 論文架構 5 第二章 電動車充電站 7 2.1 前言 7 2.2 電動車充電站概述 7 2.2.1 國內外電動車充電站發展 7 2.2.2 充電站電力架構 11 2.2.3 充電站之營運模式 12 2.3 充電機具 13 2.4 本章小結 16 第三章 儲能設備之種類與特性介紹 19 3.1 前言 19 3.2 儲能設備分類 19 3.2.1 抽蓄水力儲能(Pumped Storage Hydro) 19 3.2.2 空氣壓縮儲能(CAES) 20 3.2.3 蓄電池儲能(Battery) 21 3.2.4 飛輪儲能(Flywheels) 22 3.2.5 電化學電容器儲能(E.C. Capacitors) 22 3.2.6 綜合比較 23 3.3 蓄電池介紹 25 3.3.1 鉛酸蓄電池(Lead-Acid Battery) 25 3.3.2 鎳鎘電池(Ni-Cd Battery) 25 3.3.3 鎳氫電池(Ni-MH Battery) 26 3.3.4 鋰離子電池(Li-ion Battery) 27 3.3.5 蓄電池綜合比較 28 3.4 鋰離子電池特性介紹 30 3.5 本章小結 32 第四章 鋰離子電池特性測試 35 4.1 前言 35 4.2 基本計算程序 35 4.2.1 電量計算 35 4.2.2 內電阻值計算 38 4.2.3 蓄電池充電機制 39 4.3 測試系統架構 42 4.3.1 硬體設備 42 4.3.2 軟體監控介面 47 4.4 測試規劃 52 4.4.1 基本電性測試 52 4.4.2 循環充放電測試 54 4.5 結果分析 56 4.5.1 基本電性測試 56 4.5.2 循環充放電測試 62 4.6 本章小結 65 第五章 蓄電池模型建構與模擬 67 5.1 前言 67 5.2 蓄電池儲能設備模型架構 67 5.2.1 蓄電池模型 67 5.2.2 蓄電池結合直流轉換器模型 70 5.3 模擬結果分析 72 5.3.1 電氣特性之模擬 72 5.3.2 蓄電池老化比較 75 5.4 電動車蓄電池回收再利用 78 5.4.1 影響蓄電池壽命因素 78 5.4.2 電動車蓄電池壽命評估方式 79 5.4.3 回收電動車蓄電池再利用之評估 81 5.5 本章小結 84 第六章 蓄電池儲能設備應用於電動車充電站之模擬 85 6.1 前言 85 6.2 電動車充電站範例架構 85 6.3 電動車充電站日負載情境分析 87 6.4 充電站加入儲能設備模擬 93 6.4.1 分析程序 94 6.4.1 模擬分析 99 6.5 本章小結 106 第七章 結論及未來方向 107 7.1 結論 107 7.2 未來方向 109 參考文獻 110 作者簡介 113

    [1] 經濟部能源局,「能源統計月報」,2012年。
    [2] 陳宥竹,「全球拼EV,示範運行正當道」,車輛研究測試中心,2010年4月。
    [3] 李宜靜,「從智慧電動車先導運行,淺談資料收集及分析」,車輛研究測試中心,2012年4月。
    [4] 呂學隆,「綜觀2012年全球鋰電池市場未來前景」,IEK,2012年。
    [5] 曾祐強,「日本用示範運行打造電動車的未來」,車輛研究測試中心,2011年。
    [6] 經濟部工業局,「經濟部智慧電動車先導運行計畫輔導作業要點」,2010年7月。
    [7] 鄭婉真,「產業觀測-2015電網儲能商機可達71億美元」,IEK,2012年3月。
    [8] 周苏,「电动汽车简史」,同濟大学出版社,2010年。
    [9] 王震坡,贾永轩,「电动汽车蓝图」,机械工业出版社,2010年。
    [10] 滕乐天,姜久春,何维国,「电动汽车充电机(站)设计」,中国电力出版社,2009年。
    [11] T. K. Paul and H. Aisu, “Management of quick charging of electric vehicles using power from grid and storage batteries,” Electric Vehicle Conference (IEVC), 2012 IEEE International, pp.1-8, 4-8 March 2012.

    [12] W.D. Xie and L.Wei, “Modeling and simulation of public EV charging station with power storage system,” Electric Information and Control Engineering (ICEICE), 2011 International Conference on , pp.2346-2350, 15-17 April 2011.
    [13] J. Song, A. Toliyat, D. Turtle, and A. Kwasinski, “A rapid charging station with an ultracapacitor energy storage system for plug-in electrical vehicles,” Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2010 International Conference on, pp.2003-2007, 10-13 Oct. 2010.
    [14] S. Bai, Du Yu, and S. Lukic, “Optimum design of an EV/PHEV charging station with DC bus and storage system,” Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2010 IEEE, pp.1178-1184, 12-16 Sept. 2010.
    [15] K. Yunus, H.Z. De La Parra, M. Reza, “Distribution grid impact of Plug-In Electric Vehicles charging at fast charging stations using stochastic charging model,” Power Electronics and Applications (EPE 2011), Proceedings of the 2011-14th European Conference on, pp.1-11, Aug. 30 2011-Sept. 1 2011.
    [16] M. de Freige, M. Ross, G. Joos, and M. Dubois, “Power & energy ratings optimization in a fast-charging station for PHEV batteries,” Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), 2011 IEEE International, pp.486-489, 15-18 May 2011.
    [17] http://evalu8-ti.org.uk/
    [18] http://www.pod-point.com/
    [19] http://www.autolib.fr
    [20] http://www.theevproject.com
    [21] “Quarterly Report: First Quarter 2012,” The EV Project.
    [22] 曾祐強,「台灣智慧電動車先導運行專案執行概況」,2012年。
    [23] 「首座全規格充電站動工第四季來電」,車輛研究測試中心,2011年7月。
    [24] 工研院,「電動車輛傳導式充電系統實務規範」,2011年3月。
    [25] 經濟部,「電動車輛傳導式充電系統實務規範轉換為CNS標準公告」,2012年4月。
    [26] http://www.electricitystorage.org
    [27] http://www.intechopen.com/
    [28] http://www.beaconpower.com
    [29] 王耀諄,「轉動的奇蹟—飛輪儲能技術簡介」,經濟部能源局,2004年9月。
    [30]其魯,「电动汽车用锂离子二次电池」,科学出版社,2010年。
    [31]胡信国,「动力电池技术与应用」,化学工业出版社,2009年。
    [32] 郭炳焜,李新海,杨松青,「化学电源-电池原理及制造技术」,2009年12月。
    [33] http://www.nissanusa.com/leaf-electric-car
    [34] J.D. Dogger, B.Roossien, F.D.J. Nieuwenhout, “Characterization of Li-Ion Batteries for Intelligent Management of Distributed Grid-Connected Storage,” Energy Conversion, IEEE Transactions on , vol.26, no.1, pp.256-263, March 2011.
    [35] “Top Ten Tech Cars 2011,” IEEE Spectrum 4.11.
    [36] H.F. Dai, X.Z. Wei, Z.C. Sun, “A new SOH prediction concept for the power lithium-ion battery used on HEVs,” Vehicle Power and Propulsion Conference, 2009. VPPC '09. IEEE, pp.1649-1653, 7-10 Sept. 2009.

    QR CODE