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先進(jìn)電動(dòng)汽車技術(shù)(第三版)
本書(shū)是作者所在研究團(tuán)隊(duì)(清華大學(xué)電動(dòng)車輛研究室)多年來(lái)從事純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車的工作體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié),作者期望通過(guò)本書(shū)與廣大讀者交流與分享。
本書(shū)第二版自出版以來(lái),電動(dòng)汽車技術(shù)取得更多新發(fā)展,本次第三版進(jìn)行了全面修訂,全新補(bǔ)充內(nèi)容包括:驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)、純電動(dòng)車輛、燃料電池技術(shù)與車輛、自動(dòng)駕駛、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng),以及國(guó)內(nèi)外新電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等,使本書(shū)技術(shù)內(nèi)容更先進(jìn)、更實(shí)用。 本書(shū)可供廣大從事電動(dòng)汽車相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員、管理人員和科研人員參考,也可作為高等院校車輛工程專業(yè)本科生和研究生的選修課教材,還可作為其他專業(yè)如機(jī)械、電機(jī)、材料等本科生和研究生教學(xué)參考書(shū)使用。
適讀人群 :本書(shū)可供廣大從事電動(dòng)汽車相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員、管理人員和科研人員參考,也可作為高等院校車輛工程專業(yè)本科生和研究生的選修課教材,還可作為其他專業(yè)如機(jī)械、電機(jī)、材料等本科生和研究生教學(xué)參考書(shū)使用。
本書(shū)初版曾榮獲評(píng)為中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。 本書(shū)前幾版自出版以來(lái),受到廣大讀者朋友的歡迎,充分表明本書(shū)是一本內(nèi)容豐富、深入淺出、圖文并茂、理論與實(shí)踐并重的書(shū)籍,也是一本實(shí)用而簡(jiǎn)明的技術(shù)指導(dǎo)書(shū)籍。 本次全面改版,對(duì)電動(dòng)汽車新技術(shù)進(jìn)行了更加全面、系統(tǒng)的介紹,補(bǔ)充了更多內(nèi)容,實(shí)例更豐富,技術(shù)更先進(jìn)、更實(shí)用,可操作性更強(qiáng)!
前言
《先進(jìn)電動(dòng)汽車技術(shù)》一書(shū)初版自2007年出版以后,繼2009年被評(píng)為化學(xué)工業(yè)出版社優(yōu)秀圖書(shū)一等獎(jiǎng),2010年又被評(píng)為機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。經(jīng)2012年修訂后,于2013年1月又出版了第二版,承蒙關(guān)心和厚愛(ài),仍受廣大讀者關(guān)注和歡迎。 我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)在政府各項(xiàng)政策的推動(dòng)下,取得了快速發(fā)展。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示,2016年我國(guó)新能源汽車銷量達(dá)到50.7萬(wàn)輛,保有量達(dá)到了100萬(wàn)輛,穩(wěn)居全球第一名。全國(guó)的公共充電樁運(yùn)營(yíng)數(shù)字也超過(guò)了15萬(wàn)個(gè)。發(fā)展電動(dòng)汽車是我國(guó)能源和環(huán)保戰(zhàn)略的一個(gè)重要方向,中國(guó)電動(dòng)汽車仍處于持續(xù)發(fā)展階段,產(chǎn)業(yè)即將進(jìn)入快速發(fā)展的機(jī)遇期,并開(kāi)始步入創(chuàng)新之路,現(xiàn)在我國(guó)電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池系統(tǒng)、電控等關(guān)鍵技術(shù)以及整車技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進(jìn)步。 隨著汽車技術(shù)的飛速發(fā)展,電動(dòng)汽車底盤(pán)結(jié)構(gòu)、混合動(dòng)力及氫燃料電池汽車技術(shù)、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛技術(shù)等新趨勢(shì)、新方向領(lǐng)域的課題也已被我國(guó)相關(guān)部門(mén)專門(mén)列入重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng),電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化創(chuàng)新模式也有了飛速發(fā)展。為了滿足上述要求,第三版對(duì)原第二版中的每一章內(nèi)容都進(jìn)行了認(rèn)真審查和更新,盡可能將新的技術(shù)和創(chuàng)新成果補(bǔ)充到第三版之中,全新補(bǔ)充內(nèi)容包括:驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)、純電動(dòng)車輛、燃料電池技術(shù)與車輛、自動(dòng)駕駛、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng),以及國(guó)內(nèi)外全新電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等,以備讀者參考。 由于本次補(bǔ)充的許多內(nèi)容是近幾年來(lái)迅速發(fā)展的新技術(shù),許多關(guān)鍵技術(shù)仍在研究、發(fā)展和解決中,限于編著者的知識(shí)和水平,不足之處在所難免,敬請(qǐng)專家和讀者及時(shí)予以批評(píng)指正,我們?cè)诓粍俑屑さ耐瑫r(shí),將在后續(xù)的版本中加以補(bǔ)充、修改和更正。 編著者 2017年8月 第一版前言 汽車在全球保有量的不斷增加使人類面臨能源短缺、全球變暖、空氣質(zhì)量水平下降等諸多挑戰(zhàn),同時(shí)也推動(dòng)汽車自身技術(shù)的發(fā)展,為此汽車工程師正在不斷努力研究降低油耗的方法,尋求各種代用燃料以及開(kāi)發(fā)不用或少用汽油的新型車輛;越來(lái)越多的人士已認(rèn)識(shí)到各種類型電動(dòng)汽車和燃料電池汽車是實(shí)現(xiàn)清潔汽車的解決方案,全世界的汽車業(yè)界也正在為此努力并投入巨大的資金和人力。 本書(shū)所論述的先進(jìn)電動(dòng)汽車絕不是一百多年前的陳舊電動(dòng)汽車,或電瓶車技術(shù)的重復(fù),它是20世紀(jì)末直到目前研究開(kāi)發(fā)出的集機(jī)械、電子、汽車、電機(jī)、智能控制、化學(xué)電源、計(jì)算機(jī)、新材料等科學(xué)領(lǐng)域和工程技術(shù)中最新成果于一身,是多種高新技術(shù)凝聚的結(jié)果。先進(jìn)電動(dòng)汽車包括以車載儲(chǔ)能裝置(包括各種蓄電池、超級(jí)電容等)為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車;以電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(包括車載儲(chǔ)能裝置和電機(jī))與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)(包括微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等熱機(jī))混合的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(Hybrid Electric Vehicle,HEV);以氫燃料電池(Fuel Cell)為動(dòng)力源的燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)。 電動(dòng)汽車的最大特點(diǎn)是在行駛過(guò)程中很少甚至沒(méi)有排放污染,熱輻射低,噪聲低且環(huán)境友好。電動(dòng)汽車可應(yīng)用多種能源,能節(jié)省甚至不消耗汽油或柴油,解決汽車的能源需求問(wèn)題。毫無(wú)疑問(wèn),電動(dòng)汽車是一種節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的新型交通工具,具有廣闊的發(fā)展前景。 本書(shū)主要內(nèi)容是作者所在的科研團(tuán)隊(duì)——清華大學(xué)電動(dòng)車研究室,在國(guó)家“八五”~“十五”計(jì)劃期間的十幾年內(nèi)所承擔(dān)的國(guó)家電動(dòng)汽車重大項(xiàng)目研究基礎(chǔ)上,取得的電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車研究工作的體會(huì)和成果。編者力圖通過(guò)本書(shū)將多年的各種研究實(shí)踐和心得,與有志于從事和希望深入了解先進(jìn)電動(dòng)汽車技術(shù)的人士進(jìn)行交流,并希望無(wú)保留地與廣大讀者分享,以推動(dòng)我國(guó)先進(jìn)電動(dòng)汽車的技術(shù)進(jìn)步。 本書(shū)主要介紹電動(dòng)汽車的基本構(gòu)成;關(guān)鍵部件,包括電機(jī)及其控制系統(tǒng)、蓄電池、超級(jí)電容、氫燃料電池的最新技術(shù);共性技術(shù),電動(dòng)汽車的高低壓電路、整車控制系統(tǒng)、充電站及制氫加氫系統(tǒng)等方面研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì);3種類型的電動(dòng)汽車,純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、氫燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用范圍;最后介紹了有關(guān)電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)及相關(guān)規(guī)范。 本書(shū)共分14章。第1、7章由朱家璉編寫(xiě),第2章由仇斌編寫(xiě),第3章由宋建國(guó)編寫(xiě),第4章由林成濤、韓曉東編寫(xiě),第5章由陳勇編寫(xiě),第6章由常秋英編寫(xiě),第8章由黃勇編寫(xiě),第9、10章由朱家璉、陳全世編寫(xiě),第11章由陳全世編寫(xiě),第12章由田光宇編寫(xiě),第13章的13.1~13.5由錢良國(guó)編寫(xiě),第14章由施雙蓉編寫(xiě),其余章節(jié)由陳全世編寫(xiě)并擔(dān)任本書(shū)主編。朱家璉、田光宇擔(dān)任本書(shū)副主編。瞿文龍教授對(duì)第3章進(jìn)行了認(rèn)真審閱,并提出寶貴意見(jiàn);謝起成教授和博士后江發(fā)潮、晏偉光、王健、陳樹(shù)勇對(duì)全書(shū)的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)審閱,提供了有價(jià)值的資料,并對(duì)插圖和參考文獻(xiàn)進(jìn)行核對(duì)和補(bǔ)充。清華大學(xué)電動(dòng)車研究室的博士研究生朱元、齊占寧,碩士研究生孫鴻航、李宗華、陳昊、趙立安、張涵、彭濤、李海晨、管華、熊建、梁偉銘、劉國(guó)權(quán)、黃文華、付正陽(yáng)、王波、傅春江、項(xiàng)曉波、周偉波、李佳、吳臨政、曾帆、周強(qiáng)、張賓、裴晟、趙廣平等為本書(shū)的寫(xiě)作提供了有價(jià)值的資料和熱情幫助,在此謹(jǐn)表示衷心感謝。本書(shū)的誕生也是清華大學(xué)電動(dòng)車研究室集體努力的結(jié)果。 由于電動(dòng)汽車技術(shù)是近十多年來(lái)迅速發(fā)展的新技術(shù),許多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題正在研究和解決中,同時(shí)由于作者知識(shí)和水平所限,不足之處在所難免,敬請(qǐng)廣大專家和讀者批評(píng)指正。 編者 2007年3月 第二版前言 《先進(jìn)電動(dòng)汽車技術(shù)》第一版自2007年3月出版以來(lái),恰逢國(guó)內(nèi)外大力研發(fā)和推廣應(yīng)用以電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車?yán)顺保忻蓮V大讀者關(guān)心和厚愛(ài),在社會(huì)和讀者中產(chǎn)生了積極反響。該書(shū)2009年被評(píng)為第十屆中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀科技圖書(shū)一等獎(jiǎng),2010年本書(shū)榮獲中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。 在第一版出版后的5年來(lái),電動(dòng)汽車技術(shù)開(kāi)始從研發(fā)逐漸走向產(chǎn)業(yè)化,許多新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新車型不斷涌現(xiàn),電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化創(chuàng)新模式也有了飛速發(fā)展,因此,對(duì)第一版中的內(nèi)容就有了更新要求。本書(shū)對(duì)每一章內(nèi)容都進(jìn)行認(rèn)真審查和更新,盡可能將最新技術(shù)和創(chuàng)新成果反映在本書(shū)中。 動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的最大瓶頸之一,也是近期發(fā)展最快、成果最多的領(lǐng)域,因此本書(shū)中第4章動(dòng)力電池系統(tǒng)增加新內(nèi)容最多,包括目前應(yīng)用廣泛的正極材料為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元(錳-鈷-鎳)鋰離子電池的性能對(duì)比,以及聚合物鋰離子電池、電容型鋰離子電池等新型鋰離子電池。本書(shū)還對(duì)全球鋰資源儲(chǔ)藏和生產(chǎn)情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。此外,本書(shū)還簡(jiǎn)要介紹了鋰空氣電池的基本原理和研發(fā)情況。 純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車是近期發(fā)展最快的領(lǐng)域,除了乘用車、商用車以外,純電動(dòng)工程車、特種車在節(jié)能減排的總目標(biāo)下,也取得了可喜進(jìn)展。在本書(shū)第9章純電動(dòng)車輛中,對(duì)此進(jìn)行了補(bǔ)充介紹。 充電系統(tǒng)是關(guān)系到電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸,也是電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用過(guò)程中“利益相關(guān)方”最多的領(lǐng)域,包括汽車制造商、動(dòng)力電池生產(chǎn)商、能源(電力)供應(yīng)商、中間服務(wù)商和各級(jí)政府。本書(shū)第13章中不但介紹了充電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),而且對(duì)國(guó)內(nèi)外充電系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理模式進(jìn)行了介紹,以期引起讀者和各“利益相關(guān)方”的關(guān)注。 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的重要支撐條件。國(guó)內(nèi)外在電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)方面的競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈,第14章對(duì)國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹,并收集了迄今為止比較全面的國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)目錄,以供讀者查詢。 在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中得到了上海教育基金會(huì)、威海東生能源科技有限公司、北京精進(jìn)電驅(qū)動(dòng)有限公司、朝陽(yáng)立塬新能源有限公司、山東沂星電動(dòng)汽車有限公司、威海廣泰空港設(shè)備股份公司、上海(北京)電巴新能源科技有限公司、Better Place 中國(guó)業(yè)務(wù)部、北京民航協(xié)發(fā)機(jī)場(chǎng)設(shè)備有限公司等單位和個(gè)人的大力協(xié)助,他們提供了寶貴的技術(shù)資料,在此一并表示謝意。 電動(dòng)汽車技術(shù)是近幾年來(lái)迅速發(fā)展的新技術(shù),許多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題正在研究和解決當(dāng)中。由于編者知識(shí)和水平有限,不足之處在所難免,敬請(qǐng)專家和讀者批評(píng)指正。 編者 2012年10月
陳全世,清華大學(xué)汽車研究院,院長(zhǎng),教授,博導(dǎo), 陳全世教授現(xiàn)任清華大學(xué)汽車研究所所長(zhǎng)。1970年3月畢業(yè)于清華大學(xué)汽車工程專業(yè)。畢業(yè)后留校工作,曾擔(dān)任清華大學(xué)汽車工程系主任。 陳世全還兼職擔(dān)任中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)理事、電動(dòng)汽車分會(huì)主任,全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化電動(dòng)汽車專業(yè)委員會(huì)副主任及建設(shè)部城市車輛專家委員會(huì)副主任等。他的主要學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域包括電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車關(guān)鍵技術(shù)研究。
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
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