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先進電動汽車技術(shù)(第三版)
本書是作者所在研究團隊(清華大學(xué)電動車輛研究室)多年來從事純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車的工作體會和經(jīng)驗總結(jié),作者期望通過本書與廣大讀者交流與分享。
本書第二版自出版以來,電動汽車技術(shù)取得更多新發(fā)展,本次第三版進行了全面修訂,全新補充內(nèi)容包括:驅(qū)動電機系統(tǒng)、純電動車輛、燃料電池技術(shù)與車輛、自動駕駛、高級駕駛員輔助系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng),以及國內(nèi)外新電動汽車標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等,使本書技術(shù)內(nèi)容更先進、更實用。 本書可供廣大從事電動汽車相關(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)如機械、電機、材料等本科生和研究生教學(xué)參考書使用。
適讀人群 :本書可供廣大從事電動汽車相關(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)如機械、電機、材料等本科生和研究生教學(xué)參考書使用。
本書初版曾榮獲評為中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎。 本書前幾版自出版以來,受到廣大讀者朋友的歡迎,充分表明本書是一本內(nèi)容豐富、深入淺出、圖文并茂、理論與實踐并重的書籍,也是一本實用而簡明的技術(shù)指導(dǎo)書籍。 本次全面改版,對電動汽車新技術(shù)進行了更加全面、系統(tǒng)的介紹,補充了更多內(nèi)容,實例更豐富,技術(shù)更先進、更實用,可操作性更強!
前言
《先進電動汽車技術(shù)》一書初版自2007年出版以后,繼2009年被評為化學(xué)工業(yè)出版社優(yōu)秀圖書一等獎,2010年又被評為機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎。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,仍受廣大讀者關(guān)注和歡迎。 我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)在政府各項政策的推動下,取得了快速發(fā)展。中國汽車工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示,2016年我國新能源汽車銷量達到50.7萬輛,保有量達到了100萬輛,穩(wěn)居全球第一名。全國的公共充電樁運營數(shù)字也超過了15萬個。發(fā)展電動汽車是我國能源和環(huán)保戰(zhàn)略的一個重要方向,中國電動汽車仍處于持續(xù)發(fā)展階段,產(chǎn)業(yè)即將進入快速發(fā)展的機遇期,并開始步入創(chuàng)新之路,現(xiàn)在我國電動汽車的驅(qū)動電機、電池系統(tǒng)、電控等關(guān)鍵技術(shù)以及整車技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進步。 隨著汽車技術(shù)的飛速發(fā)展,電動汽車底盤結(jié)構(gòu)、混合動力及氫燃料電池汽車技術(shù)、高級駕駛員輔助系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛技術(shù)等新趨勢、新方向領(lǐng)域的課題也已被我國相關(guān)部門專門列入重點研發(fā)專項,電動汽車產(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,第三版對原第二版中的每一章內(nèi)容都進行了認(rèn)真審查和更新,盡可能將新的技術(shù)和創(chuàng)新成果補充到第三版之中,全新補充內(nèi)容包括:驅(qū)動電機系統(tǒng)、純電動車輛、燃料電池技術(shù)與車輛、自動駕駛、高級駕駛員輔助系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng),以及國內(nèi)外全新電動汽車標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等,以備讀者參考。 由于本次補充的許多內(nèi)容是近幾年來迅速發(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,限于編著者的知識和水平,不足之處在所難免,敬請專家和讀者及時予以批評指正,我們在不勝感激的同時,將在后續(xù)的版本中加以補充、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),同時也推動汽車自身技術(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發(fā)不用或少用汽油的新型車輛;越來越多的人士已認(rèn)識到各種類型電動汽車和燃料電池汽車是實現(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。 本書所論述的先進電動汽車絕不是一百多年前的陳舊電動汽車,或電瓶車技術(shù)的重復(fù),它是20世紀(jì)末直到目前研究開發(fā)出的集機械、電子、汽車、電機、智能控制、化學(xué)電源、計算機、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。先進電動汽車包括以車載儲能裝置(包括各種蓄電池、超級電容等)為動力源的純電動汽車;以電驅(qū)動系統(tǒng)(包括車載儲能裝置和電機)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(包括微型渦輪發(fā)動機、斯特林發(fā)動機等熱機)混合的混合動力電動汽車(Hybrid Electric Vehicle,HEV);以氫燃料電池(Fuel Cell)為動力源的燃料電池電動汽車(FCEV)。 電動汽車的最大特點是在行駛過程中很少甚至沒有排放污染,熱輻射低,噪聲低且環(huán)境友好。電動汽車可應(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題。毫無疑問,電動汽車是一種節(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。 本書主要內(nèi)容是作者所在的科研團隊——清華大學(xué)電動車研究室,在國家“八五”~“十五”計劃期間的十幾年內(nèi)所承擔(dān)的國家電動汽車重大項目研究基礎(chǔ)上,取得的電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車研究工作的體會和成果。編者力圖通過本書將多年的各種研究實踐和心得,與有志于從事和希望深入了解先進電動汽車技術(shù)的人士進行交流,并希望無保留地與廣大讀者分享,以推動我國先進電動汽車的技術(shù)進步。 本書主要介紹電動汽車的基本構(gòu)成;關(guān)鍵部件,包括電機及其控制系統(tǒng)、蓄電池、超級電容、氫燃料電池的最新技術(shù);共性技術(shù),電動汽車的高低壓電路、整車控制系統(tǒng)、充電站及制氫加氫系統(tǒng)等方面研究進展和發(fā)展趨勢;3種類型的電動汽車,純電動汽車、混合動力電動汽車、氫燃料電池電動汽車的結(jié)構(gòu)特點和適用范圍;最后介紹了有關(guān)電動汽車的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)及相關(guān)規(guī)范。 本書共分14章。第1、7章由朱家璉編寫,第2章由仇斌編寫,第3章由宋建國編寫,第4章由林成濤、韓曉東編寫,第5章由陳勇編寫,第6章由常秋英編寫,第8章由黃勇編寫,第9、10章由朱家璉、陳全世編寫,第11章由陳全世編寫,第12章由田光宇編寫,第13章的13.1~13.5由錢良國編寫,第14章由施雙蓉編寫,其余章節(jié)由陳全世編寫并擔(dān)任本書主編。朱家璉、田光宇擔(dān)任本書副主編。瞿文龍教授對第3章進行了認(rèn)真審閱,并提出寶貴意見;謝起成教授和博士后江發(fā)潮、晏偉光、王健、陳樹勇對全書的內(nèi)容進行系統(tǒng)審閱,提供了有價值的資料,并對插圖和參考文獻進行核對和補充。清華大學(xué)電動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、劉國權(quán)、黃文華、付正陽、王波、傅春江、項曉波、周偉波、李佳、吳臨政、曾帆、周強、張賓、裴晟、趙廣平等為本書的寫作提供了有價值的資料和熱情幫助,在此謹(jǐn)表示衷心感謝。本書的誕生也是清華大學(xué)電動車研究室集體努力的結(jié)果。 由于電動汽車技術(shù)是近十多年來迅速發(fā)展的新技術(shù),許多關(guān)鍵技術(shù)問題正在研究和解決中,同時由于作者知識和水平所限,不足之處在所難免,敬請廣大專家和讀者批評指正。 編者 2007年3月 第二版前言 《先進電動汽車技術(shù)》第一版自2007年3月出版以來,恰逢國內(nèi)外大力研發(fā)和推廣應(yīng)用以電動汽車為代表的新能源汽車?yán)顺,承蒙廣大讀者關(guān)心和厚愛,在社會和讀者中產(chǎn)生了積極反響。該書2009年被評為第十屆中國石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀科技圖書一等獎,2010年本書榮獲中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎。 在第一版出版后的5年來,電動汽車技術(shù)開始從研發(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,對第一版中的內(nèi)容就有了更新要求。本書對每一章內(nèi)容都進行認(rèn)真審查和更新,盡可能將最新技術(shù)和創(chuàng)新成果反映在本書中。 動力電池是電動汽車產(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,因此本書中第4章動力電池系統(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。本書還對全球鋰資源儲藏和生產(chǎn)情況進行了簡要介紹。此外,本書還簡要介紹了鋰空氣電池的基本原理和研發(fā)情況。 純電動汽車、插電式混合動力汽車是近期發(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,也取得了可喜進展。在本書第9章純電動車輛中,對此進行了補充介紹。 充電系統(tǒng)是關(guān)系到電動汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸,也是電動汽車推廣應(yīng)用過程中“利益相關(guān)方”最多的領(lǐng)域,包括汽車制造商、動力電池生產(chǎn)商、能源(電力)供應(yīng)商、中間服務(wù)商和各級政府。本書第13章中不但介紹了充電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),而且對國內(nèi)外充電系統(tǒng)建設(shè)、運營管理模式進行了介紹,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)范是電動汽車產(chǎn)業(yè)化的重要支撐條件。國內(nèi)外在電動汽車標(biāo)準(zhǔn)方面的競爭也非常激烈,第14章對國內(nèi)外電動汽車標(biāo)準(zhǔn)體系進行了比較詳細的介紹,并收集了迄今為止比較全面的國內(nèi)外電動汽車標(biāo)準(zhǔn)目錄,以供讀者查詢。 在本書的編寫過程中得到了上海教育基金會、威海東生能源科技有限公司、北京精進電驅(qū)動有限公司、朝陽立塬新能源有限公司、山東沂星電動汽車有限公司、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 中國業(yè)務(wù)部、北京民航協(xié)發(fā)機場設(shè)備有限公司等單位和個人的大力協(xié)助,他們提供了寶貴的技術(shù)資料,在此一并表示謝意。 電動汽車技術(shù)是近幾年來迅速發(fā)展的新技術(shù),許多關(guān)鍵技術(shù)問題正在研究和解決當(dāng)中。由于編者知識和水平有限,不足之處在所難免,敬請專家和讀者批評指正。 編者 2012年10月
陳全世,清華大學(xué)汽車研究院,院長,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。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)任中國汽車工程學(xué)會理事、電動汽車分會主任,全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化電動汽車專業(yè)委員會副主任及建設(shè)部城市車輛專家委員會副主任等。他的主要學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域包括電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車關(guān)鍵技術(shù)研究。
第1章概述1
1.1電動汽車1
1.1.1電動汽車的定義1
1.1.2電動車輛1
1.1.3新能源汽車1
1.2新能源汽車在國外的發(fā)展概述2
1.2.1各國的優(yōu)惠政策概述2
1.2.2美國對新能源汽車的激勵政策2
1.2.3美國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)展的原動力4
1.3.2我國政府發(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)的未來發(fā)展方向6
參考文獻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國外汽車行駛工況介紹8
2.2.1美國行駛工況8
2.2.2歐洲行駛工況10
2.2.3日本行駛工況10
2.2.4檢測循環(huán)工況的動態(tài)化趨勢11
2.3我國行駛工況的發(fā)展?fàn)顩r11
2.4行駛工況的特征分析12
2.5汽車行駛工況開發(fā)方法14
2.5.1開發(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18
參考文獻19
第3章驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)20
3.1概述20
3.2直流電機驅(qū)動系統(tǒng)23
3.2.1直流電機工作原理23
3.2.2直流電機數(shù)學(xué)方程25
3.2.3直流電機機械特性分析26
3.2.4直流電機控制器原理27
3.2.5直流電機驅(qū)動系統(tǒng)28
3.3交流感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)30
3.3.1交流感應(yīng)電機工作原理30
3.3.2交流感應(yīng)電機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)動系統(tǒng)34
3.3.4基于感應(yīng)電機穩(wěn)態(tài)模型的變壓變頻下交流電機系統(tǒng)的機械特性34
3.3.5交流感應(yīng)電機矢量控制算法36
3.3.6交流感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制算法39
3.3.7交流感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)的特點40
3.4交流永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)40
3.4.1交流永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)40
3.4.2永磁同步電機工作原理41
3.4.3永磁同步電機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性44
3.4.4無刷直流電機工作原理44
3.4.5無刷直流電機數(shù)學(xué)模型及控制系統(tǒng)44
3.4.6交流永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)特點47
3.5開關(guān)磁阻電動機47
3.5.1開關(guān)磁阻電機工作原理47
3.5.2開關(guān)磁阻電動機的數(shù)學(xué)模型48
3.5.3電動汽車開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)49
3.5.4開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)的特點49
3.6電動車輛電機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計概要50
3.6.1概述50
3.6.2電動汽車驅(qū)動電機的工作制50
3.6.3汽車驅(qū)動電機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性確定52
3.6.4工程車輛驅(qū)動電機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性確定53
參考文獻54
第4章動力電池系統(tǒng)55
4.1概述55
4.2動力電池的基本術(shù)語56
4.3電動車輛對電池性能的要求57
4.3.1純電動汽車對電池的要求58
4.3.2混合動力汽車對電池的工作要求58
4.3.3可外接充電式混合動力汽車(PHEV)對電池的工作要求59
4.3.4電動車用電池的具體指標(biāo)要求舉例59
4.4電動車用電池的主要種類及特點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電池測試方法69
4.5.1單體、模塊與電池組69
4.5.2電動汽車動力電池國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)69
4.5.3國外動力電池的試驗方法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電動汽車電池管理系統(tǒng)舉例72
4.7電動車用電池管理的關(guān)鍵技術(shù)72
4.7.1電池模型應(yīng)用72
4.7.2SOC估計76
4.7.3電池組熱管理78
4.8動力電池技術(shù)前景展望81
4.8.1電動汽車動力電池類別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)動鋰離子交換電池84
4.8.5動力電池的發(fā)展展望84
參考文獻85
第5章超級電容與飛輪儲能裝置87
5.1超級電容的研究現(xiàn)狀87
5.2超級電容的儲能機理及分類88
5.2.1超級電容的儲能機理88
5.2.2超級電容的分類89
5.3碳鎳體系超級電容91
5.3.1充電過程91
5.3.2放電過程91
5.4超級電容的模型92
5.4.1超級電容的理論模型92
5.4.2超級電容等效電路模型93
5.5超級電容在電動汽車上的應(yīng)用96
5.5.1超級電容與動力電池的比較96
5.5.2超級電容組的電壓均衡問題96
5.5.3超級電容在車輛上的應(yīng)用97
5.5.4車用超級電容的發(fā)展方向98
5.6飛輪儲能裝置99
5.6.1飛輪儲能裝置的結(jié)構(gòu)及原理100
5.6.2飛輪儲能裝置與其他儲能裝置的比較102
5.6.3飛輪儲能裝置發(fā)展現(xiàn)狀102
5.6.4飛輪儲能裝置關(guān)鍵技術(shù)104
參考文獻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)計算126
6.7.1燃料電池單體的電壓及效率的計算126
6.7.2空氣流量計算129
6.7.3氫氣流量129
6.7.4水的生成量計算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)品驗證的燃料電池系統(tǒng)開發(fā)130
6.8.2下一代燃料電池系統(tǒng)研究與開發(fā)130
6.8.3車載儲氫與高壓加注關(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)及儲氫裝置研發(fā)131
參考文獻131
第7章電動助力轉(zhuǎn)向、制動及其他電動化輔助系統(tǒng)133
7.1電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)133
7.1.1電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述133
7.1.2電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類133
7.2用于電動車輛的氣壓制動系統(tǒng)139
7.2.1電動車輛的空氣壓縮機控制回路139
7.2.2電動制動空氣壓縮機140
7.3電動制動器(EMB)142
7.4電動空調(diào)制冷壓縮機143
7.4.1制冷方式143
7.4.2電動壓縮機驅(qū)動方式146
7.4.3高效節(jié)能壓縮機的選用147
參考文獻149
第8章電動汽車的電氣系統(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電動汽車的電氣安全技術(shù)163
8.4.1電氣絕緣檢測的一般方法163
8.4.2電動汽車電氣絕緣性能的描述164
8.4.3絕緣電阻檢測原理164
參考文獻165
第9章純電動車輛166
9.1純電動車輛概述166
9.2美國的電動汽車計劃167
9.2.1美國通用汽車公司的EV-1純電動轎車167
9.2.2美國特斯拉汽車公司的純電動車169
9.3法國的電動汽車發(fā)展歷程和標(biāo)致-雪鐵龍(PSA)集團的純電動轎車176
9.4德國的純電動汽車176
9.4.1奔馳公司的純電動微型車Smart176
9.4.2寶馬(BMW)公司的純電動汽車i3177
9.5日本的純電動汽車研發(fā)概況177
9.6中國的純電動汽車和電動汽車示范城市178
9.7輕型(低速)電動車179
9.7.1車型和用途簡介179
9.7.2中小型電動牽引車182
9.7.3輕型電動車的一般結(jié)構(gòu)182
9.7.4四輪輕型電動車的安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)185
9.8機場地面支持與服務(wù)電動車輛186
9.8.1概述186
9.8.2我國近年開發(fā)的機場地面支持與服務(wù)電動車輛186
參考文獻190
第10章混合動力電動汽車191
10.1混合動力電動汽車概述191
10.2傳統(tǒng)內(nèi)燃機車輛的能量利用情況192
10.3混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的節(jié)能潛力194
10.4混合動力汽車的排放問題195
10.5混合動力電動車的分類195
10.5.1串聯(lián)混合動力系統(tǒng)197
10.5.2并聯(lián)混合動力系統(tǒng)198
10.5.3混聯(lián)式混合動力電動車201
10.6混合動力電動車的能量管理與控制策略205
10.6.1串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的工作模式205
10.6.2并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的工作模式206
10.6.3混合動力系統(tǒng)的能量管理策略206
10.7插電式混合動力汽車(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研究的主要問題212
10.8不同類型混合動力車與傳統(tǒng)汽油車總效率的比較214
參考文獻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燃料電池汽車動力系統(tǒng)的參數(shù)匹配方法218
11.2.1理想的動力驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化匹配方法218
11.2.2實用的動力驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化匹配方法219
11.2.3整車參數(shù)、動力性指標(biāo)與目標(biāo)工況221
11.3燃料電池汽車燃料經(jīng)濟性的計算221
11.3.1燃料電池系統(tǒng)氫氣消耗量的計量方法221
11.3.2蓄電池等效氫氣消耗量的折算223
11.4燃料電池汽車動力驅(qū)動系統(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)動電機參數(shù)的選擇228
11.5傳動系速比的選擇231
11.5.1傳動系最小傳動比的選擇232
11.5.2傳動系最大傳動比的選擇232
11.5.3固定速比齒輪傳動系的傳動比選擇232
11.6動力源參數(shù)匹配與系統(tǒng)構(gòu)型分析234
11.6.1雙動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國外燃料電池汽車的研究進展238
11.7.1總體進展情況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國內(nèi)燃料電池汽車的研究進展248
11.8.1燃料電池轎車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺與整車研發(fā)249
11.8.2燃料電池客車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺與整車研發(fā)249
參考文獻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整車控制器開發(fā)254
12.2.1開發(fā)模式254
12.2.2硬件在環(huán)開發(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)議及通信實時性分析273
12.4.3FlexRay總線及其應(yīng)用276
12.5整車容錯控制系統(tǒng)278
12.5.1容錯單元及容錯控制系統(tǒng)279
12.5.2容錯的CAN通信系統(tǒng)281
12.6汽車駕駛新技術(shù)——自動駕駛、高級駕駛員輔助系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng)283
12.6.1自動駕駛283
12.6.2先進駕駛員輔助系統(tǒng)287
12.6.3車聯(lián)網(wǎng)288
參考文獻289
第13 章充電裝置與氫系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施290
13.1充電裝置與電動汽車290
13.2電動汽車充電裝置的分類291
13.3電動汽車充電技術(shù)和充電裝置293
13.4電動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電動汽車的充電方式294
13.4.3幾種電動汽車充換電模式簡介295
13.5電動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目的加氫站306
13.9氫安全311
參考文獻312
第14章電動汽車標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范314
14.1我國電動汽車標(biāo)準(zhǔn)的制定314
14.2國外電動車輛標(biāo)準(zhǔn)化組織及所制定的標(biāo)準(zhǔn)簡介315
14.2.1國際標(biāo)準(zhǔn)化組織315
14.2.2國際電工委員會(IEC)316
14.2.3歐洲標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會/電驅(qū)動道路車輛技術(shù)委員會317
14.2.4聯(lián)合國世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇(UN/WP29)317
14.2.5美國汽車工程師學(xué)會318
14.2.6美國電動運輸協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)319
14.2.7日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查會(JISC)319
14.2.8日本電動車輛協(xié)會319
附錄320
附錄1我國已經(jīng)發(fā)布的電動汽車和電動摩托車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)320
附錄2國外電動汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)321
參考文獻327
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