先進(jìn)電動(dòng)汽車技術(shù)（第三版）

第1章概述1
1.1電動(dòng)汽車1
1.1.1電動(dòng)汽車的定義1
1.1.2電動(dòng)車輛1
1.1.3新能源汽車1
1.2新能源汽車在國(guó)外的發(fā)展概述2
1.2.1各國(guó)的優(yōu)惠政策概述2
1.2.2美國(guó)對(duì)新能源汽車的激勵(lì)政策2
1.2.3美國(guó)加州的零排放政策和零排放汽車積分3
1.2.4日本“新一代汽車”政策及發(fā)展概況3
1.3國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況4
1.3.1新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原動(dòng)力4
1.3.2我國(guó)政府發(fā)展新能源汽車的戰(zhàn)略和優(yōu)惠政策5
1.3.3我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展5
1.4汽車工業(yè)和技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向6
參考文獻(xiàn)6

第2章整車行駛工況與性能匹配7
2.1汽車行駛工況概述7
2.2國(guó)外汽車行駛工況介紹8
2.2.1美國(guó)行駛工況8
2.2.2歐洲行駛工況10
2.2.3日本行駛工況10
2.2.4檢測(cè)循環(huán)工況的動(dòng)態(tài)化趨勢(shì)11
2.3我國(guó)行駛工況的發(fā)展?fàn)顩r11
2.4行駛工況的特征分析12
2.5汽車行駛工況開(kāi)發(fā)方法14
2.5.1開(kāi)發(fā)規(guī)劃14
2.5.2數(shù)據(jù)的獲取15
2.5.3數(shù)據(jù)的分析與處理15
2.5.4工況的解析與合成16
2.5.5工況的驗(yàn)證16
2.6行駛工況在整車性能分析和匹配研究中的應(yīng)用17
2.6.1確定動(dòng)力性能指標(biāo)17
2.6.2整車參數(shù)匹配與仿真17
2.6.3整車能量消耗和排放試驗(yàn)18
參考文獻(xiàn)19

第3章驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)20
3.1概述20
3.2直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)23
3.2.1直流電機(jī)工作原理23
3.2.2直流電機(jī)數(shù)學(xué)方程25
3.2.3直流電機(jī)機(jī)械特性分析26
3.2.4直流電機(jī)控制器原理27
3.2.5直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)28
3.3交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)30
3.3.1交流感應(yīng)電機(jī)工作原理30
3.3.2交流感應(yīng)電機(jī)在額定電壓和額定頻率下的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性32
3.3.3交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)34
3.3.4基于感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻下交流電機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性34
3.3.5交流感應(yīng)電機(jī)矢量控制算法36
3.3.6交流感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制算法39
3.3.7交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)40
3.4交流永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)40
3.4.1交流永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)40
3.4.2永磁同步電機(jī)工作原理41
3.4.3永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性44
3.4.4無(wú)刷直流電機(jī)工作原理44
3.4.5無(wú)刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型及控制系統(tǒng)44
3.4.6交流永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)47
3.5開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)47
3.5.1開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)工作原理47
3.5.2開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型48
3.5.3電動(dòng)汽車開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)49
3.5.4開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)49
3.6電動(dòng)車輛電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要50
3.6.1概述50
3.6.2電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作制50
3.6.3汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性確定52
3.6.4工程車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性確定53
參考文獻(xiàn)54

第4章動(dòng)力電池系統(tǒng)55
4.1概述55
4.2動(dòng)力電池的基本術(shù)語(yǔ)56
4.3電動(dòng)車輛對(duì)電池性能的要求57
4.3.1純電動(dòng)汽車對(duì)電池的要求58
4.3.2混合動(dòng)力汽車對(duì)電池的工作要求58
4.3.3可外接充電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)對(duì)電池的工作要求59
4.3.4電動(dòng)車用電池的具體指標(biāo)要求舉例59
4.4電動(dòng)車用電池的主要種類及特點(diǎn)61
4.4.1鉛酸電池61
4.4.2鎳氫電池62
4.4.3ZEBRA電池63
4.4.4鋰離子電池64
4.4.5鋰空氣電池66
4.4.6鋰資源68
4.5電池測(cè)試方法69
4.5.1單體、模塊與電池組69
4.5.2電動(dòng)汽車動(dòng)力電池國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)69
4.5.3國(guó)外動(dòng)力電池的試驗(yàn)方法69
4.6電池管理系統(tǒng)70
4.6.1電池管理系統(tǒng)概述70
4.6.2電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)舉例72
4.7電動(dòng)車用電池管理的關(guān)鍵技術(shù)72
4.7.1電池模型應(yīng)用72
4.7.2SOC估計(jì)76
4.7.3電池組熱管理78
4.8動(dòng)力電池技術(shù)前景展望81
4.8.1電動(dòng)汽車動(dòng)力電池類別81
4.8.2電容型電池81
4.8.3聚合物鋰離子電池82
4.8.4石墨烯表面驅(qū)動(dòng)鋰離子交換電池84
4.8.5動(dòng)力電池的發(fā)展展望84
參考文獻(xiàn)85

第5章超級(jí)電容與飛輪儲(chǔ)能裝置87
5.1超級(jí)電容的研究現(xiàn)狀87
5.2超級(jí)電容的儲(chǔ)能機(jī)理及分類88
5.2.1超級(jí)電容的儲(chǔ)能機(jī)理88
5.2.2超級(jí)電容的分類89
5.3碳鎳體系超級(jí)電容91
5.3.1充電過(guò)程91
5.3.2放電過(guò)程91
5.4超級(jí)電容的模型92
5.4.1超級(jí)電容的理論模型92
5.4.2超級(jí)電容等效電路模型93
5.5超級(jí)電容在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用96
5.5.1超級(jí)電容與動(dòng)力電池的比較96
5.5.2超級(jí)電容組的電壓均衡問(wèn)題96
5.5.3超級(jí)電容在車輛上的應(yīng)用97
5.5.4車用超級(jí)電容的發(fā)展方向98
5.6飛輪儲(chǔ)能裝置99
5.6.1飛輪儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)及原理100
5.6.2飛輪儲(chǔ)能裝置與其他儲(chǔ)能裝置的比較102
5.6.3飛輪儲(chǔ)能裝置發(fā)展現(xiàn)狀102
5.6.4飛輪儲(chǔ)能裝置關(guān)鍵技術(shù)104
參考文獻(xiàn)105

第6章質(zhì)子交換膜燃料電池106
6.1燃料電池概述106
6.1.1燃料電池的分類106
6.1.2車用燃料電池及其關(guān)鍵技術(shù)107
6.1.3燃料電池的性能指標(biāo)109
6.2質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理110
6.3膜電極111
6.3.1聚合物電解質(zhì)膜112
6.3.2電催化劑115
6.4雙極板116
6.5燃料電池的水管理和熱管理118
6.5.1燃料電池的水管理118
6.5.2燃料電池的熱管理121
6.6增壓式燃料電池和常壓式燃料電池122
6.6.1增壓式燃料電池122
6.6.2常壓式燃料電池124
6.7燃料電池的相關(guān)計(jì)算126
6.7.1燃料電池單體的電壓及效率的計(jì)算126
6.7.2空氣流量計(jì)算129
6.7.3氫氣流量129
6.7.4水的生成量計(jì)算130
6.8燃料電池技術(shù)的發(fā)展130
6.8.1面向示范和產(chǎn)品驗(yàn)證的燃料電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)130
6.8.2下一代燃料電池系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)130
6.8.3車載儲(chǔ)氫與高壓加注關(guān)鍵技術(shù)及裝備研發(fā)131
6.8.4高效低成本制氫技術(shù)及儲(chǔ)氫裝置研發(fā)131
參考文獻(xiàn)131

第7章電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向、制動(dòng)及其他電動(dòng)化輔助系統(tǒng)133
7.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)133
7.1.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述133
7.1.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類133
7.2用于電動(dòng)車輛的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)139
7.2.1電動(dòng)車輛的空氣壓縮機(jī)控制回路139
7.2.2電動(dòng)制動(dòng)空氣壓縮機(jī)140
7.3電動(dòng)制動(dòng)器（EMB）142
7.4電動(dòng)空調(diào)制冷壓縮機(jī)143
7.4.1制冷方式143
7.4.2電動(dòng)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)方式146
7.4.3高效節(jié)能壓縮機(jī)的選用147
參考文獻(xiàn)149

第8章電動(dòng)汽車的電氣系統(tǒng)150
8.1電氣系統(tǒng)概述150
8.1.1低壓電氣的控制邏輯150
8.1.2高壓電氣系統(tǒng)150
8.2電源變換器151
8.2.1電動(dòng)汽車中的電源變換器151
8.2.2降壓變換器152
8.2.3升壓變換器153
8.2.4雙向電源變換器154
8.3電氣系統(tǒng)的電磁兼容性156
8.3.1電磁兼容概述156
8.3.2電磁噪聲的分析156
8.3.3電磁噪聲的傳播158
8.3.4減少電磁干擾的主要措施159
8.4電動(dòng)汽車的電氣安全技術(shù)163
8.4.1電氣絕緣檢測(cè)的一般方法163
8.4.2電動(dòng)汽車電氣絕緣性能的描述164
8.4.3絕緣電阻檢測(cè)原理164
參考文獻(xiàn)165

第9章純電動(dòng)車輛166
9.1純電動(dòng)車輛概述166
9.2美國(guó)的電動(dòng)汽車計(jì)劃167
9.2.1美國(guó)通用汽車公司的EV-1純電動(dòng)轎車167
9.2.2美國(guó)特斯拉汽車公司的純電動(dòng)車169
9.3法國(guó)的電動(dòng)汽車發(fā)展歷程和標(biāo)致-雪鐵龍（PSA）集團(tuán)的純電動(dòng)轎車176
9.4德國(guó)的純電動(dòng)汽車176
9.4.1奔馳公司的純電動(dòng)微型車Smart176
9.4.2寶馬（BMW）公司的純電動(dòng)汽車i3177
9.5日本的純電動(dòng)汽車研發(fā)概況177
9.6中國(guó)的純電動(dòng)汽車和電動(dòng)汽車示范城市178
9.7輕型（低速）電動(dòng)車179
9.7.1車型和用途簡(jiǎn)介179
9.7.2中小型電動(dòng)牽引車182
9.7.3輕型電動(dòng)車的一般結(jié)構(gòu)182
9.7.4四輪輕型電動(dòng)車的安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)185
9.8機(jī)場(chǎng)地面支持與服務(wù)電動(dòng)車輛186
9.8.1概述186
9.8.2我國(guó)近年開(kāi)發(fā)的機(jī)場(chǎng)地面支持與服務(wù)電動(dòng)車輛186
參考文獻(xiàn)190

第10章混合動(dòng)力電動(dòng)汽車191
10.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車概述191
10.2傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛的能量利用情況192
10.3混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能潛力194
10.4混合動(dòng)力汽車的排放問(wèn)題195
10.5混合動(dòng)力電動(dòng)車的分類195
10.5.1串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)197
10.5.2并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)198
10.5.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)車201
10.6混合動(dòng)力電動(dòng)車的能量管理與控制策略205
10.6.1串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作模式205
10.6.2并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作模式206
10.6.3混合動(dòng)力系統(tǒng)的能量管理策略206
10.7插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）207
10.7.1PHEV的發(fā)展背景207
10.7.2PHEV的工作模式208
10.7.3PHEV的研發(fā)現(xiàn)狀208
10.7.4當(dāng)前PHEV研究的主要問(wèn)題212
10.8不同類型混合動(dòng)力車與傳統(tǒng)汽油車總效率的比較214
參考文獻(xiàn)214

第11章燃料電池汽車216
11.1燃料電池汽車的基本結(jié)構(gòu)216
11.2燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)匹配方法218
11.2.1理想的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化匹配方法218
11.2.2實(shí)用的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化匹配方法219
11.2.3整車參數(shù)、動(dòng)力性指標(biāo)與目標(biāo)工況221
11.3燃料電池汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算221
11.3.1燃料電池系統(tǒng)氫氣消耗量的計(jì)量方法221
11.3.2蓄電池等效氫氣消耗量的折算223
11.4燃料電池汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)匹配舉例225
11.4.1車輛行駛需求功率及功率譜分析225
11.4.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)的選擇228
11.5傳動(dòng)系速比的選擇231
11.5.1傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的選擇232
11.5.2傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比的選擇232
11.5.3固定速比齒輪傳動(dòng)系的傳動(dòng)比選擇232
11.6動(dòng)力源參數(shù)匹配與系統(tǒng)構(gòu)型分析234
11.6.1雙動(dòng)力源之間的基本能量分配策略234
11.6.2“FC+B_DC/DC（功率混合型）”構(gòu)型的能量分配策略234
11.6.3“FC_DC/DC+B（能量混合型）”構(gòu)型的能量分配策略236
11.6.4燃料電池系統(tǒng)的特性參數(shù)237
11.6.5蓄電池系統(tǒng)的參數(shù)選擇237
11.7國(guó)外燃料電池汽車的研究進(jìn)展238
11.7.1總體進(jìn)展情況238
11.7.2日本豐田汽車公司的燃料電池汽車240
11.7.3日本本田汽車公司的氫燃料電池車242
11.7.4德國(guó)大眾汽車公司的燃料電池汽車244
11.7.5通用汽車公司的最新概念車“自主魔力”247
11.8國(guó)內(nèi)燃料電池汽車的研究進(jìn)展248
11.8.1燃料電池轎車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)與整車研發(fā)249
11.8.2燃料電池客車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)與整車研發(fā)249
參考文獻(xiàn)250

第12章整車控制與系統(tǒng)仿真251
12.1整車控制系統(tǒng)及其功能分析251
12.1.1控制對(duì)象251
12.1.2整車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)252
12.1.3整車控制器功能253
12.2整車控制器開(kāi)發(fā)254
12.2.1開(kāi)發(fā)模式254
12.2.2硬件在環(huán)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)256
12.2.3仿真模型258
12.2.4快速控制器原型263
12.3能量管理策略及其優(yōu)化265
12.3.1混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)266
12.3.2燃料電池串聯(lián)式系統(tǒng)268
12.4整車通信系統(tǒng)270
12.4.1CAN總線及其應(yīng)用271
12.4.2TTCAN協(xié)議及通信實(shí)時(shí)性分析273
12.4.3FlexRay總線及其應(yīng)用276
12.5整車容錯(cuò)控制系統(tǒng)278
12.5.1容錯(cuò)單元及容錯(cuò)控制系統(tǒng)279
12.5.2容錯(cuò)的CAN通信系統(tǒng)281
12.6汽車駕駛新技術(shù)——自動(dòng)駕駛、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng)283
12.6.1自動(dòng)駕駛283
12.6.2先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)287
12.6.3車聯(lián)網(wǎng)288
參考文獻(xiàn)289

第13 章充電裝置與氫系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施290
13.1充電裝置與電動(dòng)汽車290
13.2電動(dòng)汽車充電裝置的分類291
13.3電動(dòng)汽車充電技術(shù)和充電裝置293
13.4電動(dòng)汽車充電模式的選擇294
13.4.1充電站的主要結(jié)構(gòu)和功能294
13.4.2電動(dòng)汽車的充電方式294
13.4.3幾種電動(dòng)汽車充換電模式簡(jiǎn)介295
13.5電動(dòng)汽車充電裝置的展望297
13.6燃料電池汽車和氫能298
13.6.1燃料電池和氫能298
13.6.2氫的基本性質(zhì)298
13.7氫的制取299
13.7.1電解水制氫300
13.7.2天然氣蒸汽重整制氫300
13.7.3來(lái)自焦化廠、氯堿工廠或石油精煉廠的副產(chǎn)品氫301
13.7.4集中與分布制氫的氫成本比較302
13.8加氫站構(gòu)成與系統(tǒng)方案302
13.8.1加氫站組成302
13.8.2加氫站系統(tǒng)類型303
13.8.3加氫機(jī)304
13.8.4加氫站建設(shè)成本305
13.8.5全球主要燃料電池大客車示范項(xiàng)目的加氫站306
13.9氫安全311
參考文獻(xiàn)312

第14章電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范314
14.1我國(guó)電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)的制定314
14.2國(guó)外電動(dòng)車輛標(biāo)準(zhǔn)化組織及所制定的標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介315
14.2.1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織315
14.2.2國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）316
14.2.3歐洲標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)/電驅(qū)動(dòng)道路車輛技術(shù)委員會(huì)317
14.2.4聯(lián)合國(guó)世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇(UN/WP29)317
14.2.5美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)318
14.2.6美國(guó)電動(dòng)運(yùn)輸協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)319
14.2.7日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查會(huì)（JISC）319
14.2.8日本電動(dòng)車輛協(xié)會(huì)319
附錄320
附錄1我國(guó)已經(jīng)發(fā)布的電動(dòng)汽車和電動(dòng)摩托車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)320
附錄2國(guó)外電動(dòng)汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)321
參考文獻(xiàn)327