新能源汽车技术概论

前言
第1章绪论1
1.1新能源汽车概述1
1.1.1新能源汽车的定义和分类1
1.1.2新能源汽车的发展历史4
1.1.3新能源汽车的现状与发展趋势6
1.1.4我国新能源汽车产业规划与布局7
1.2智能网联汽车概述9
1.2.1智能网联汽车概念9
1.2.2智能网联汽车的发展背景和
现状10
1.2.3智能网联汽车的关键技术11
1.3新能源汽车电力电子技术基础12
1.3.1常用电力电子器件12
1.3.2电力电子技术基本电路14
1.4新能源汽车基本结构20
1.4.1新能源汽车的功能模块构成20
1.4.2不同电力驱动系统的结构形式21
1.4.3不同储能装置的结构形式22
1.5新能源汽车的主要行驶性能指标24
1.5.1动力性能24
1.5.2续驶里程25
思考题25
第2章新能源汽车动力蓄电池系统26
2.1汽车动力蓄电池编码规则26
2.1.1动力蓄电池代码结构26
2.1.2代码结构表示方法26
2.1.3示例28
2.2新能源汽车动力蓄电池概述29
2.2.1电池基本知识29
2.2.2电池的分类30
2.2.3新能源汽车动力蓄电池的性能
指标31
2.2.4新能源汽车对动力蓄电池的要求34
2.2.5各种动力蓄电池的性能比较35
2.3铅酸蓄电池36
2.3.1铅酸蓄电池的特点与种类36
2.3.2铅酸蓄电池的工作原理与结构38
2.3.3铅酸蓄电池的充放电特性39
2.3.4铅酸蓄电池的SOC估计40
2.4锂离子蓄电池41
2.4.1锂离子蓄电池的分类与结构41
2.4.2锂离子蓄电池的特点42
2.4.3锂离子蓄电池的工作原理43
2.4.4锂离子蓄电池的充放电特性43
2.4.5锂离子蓄电池的充电方法44
2.5燃料电池45
2.5.1燃料电池的特点46
2.5.2燃料电池的分类47
2.5.3质子交换膜燃料电池的工作
原理48
2.5.4PEMFC的双极板结构技术49
2.5.5燃料电池的水管理与热管理50
2.5.6增压式燃料电池与常压式燃料
电池52
2.6其他新能源汽车驱动电池54
2.6.1镍氢蓄电池和钠硫蓄电池54
2.6.2太阳能电池55
2.6.3超级电容器57
2.6.4超高速飞轮57
2.6.5空气电池58
思考题60
第3章新能源汽车驱动电机及其
控制61
3.1驱动电机概述61
3.1.1新能源汽车对驱动电机的要求61
3.1.2新能源汽车驱动电机的种类62
3.2直流电动机64
3.2.1直流电动机的分类64
3.2.2直流电动机的基本构造66
3.2.3直流电动机的工作原理及其
性能67
3.2.4组合电枢电压与励磁控制69
3.2.5直流电动机的控制69
3.2.6直流电动机在电动汽车上的
应用71
3.3交流异步电动机71
3.3.1交流异步电动机的结构72
3.3.2交流异步电动机的性能特点及
应用73
3.3.3异步电动机的工作原理与运行
性能74
3.3.4异步电动机的驱动控制系统77
3.4永磁无刷直流电动机80
3.4.1永磁电动机的分类80
3.4.2永磁无刷直流电动机的特点及
应用80
3.4.3永磁无刷直流电动机的结构82
3.4.4永磁无刷电动机的基本控制
原理83
3.5永磁同步电动机86
3.5.1永磁同步电动机的结构86
3.5.2永磁同步电动机的基本原理88
3.5.3永磁同步电动机的特点88
3.5.4永磁同步电动机的控制方法89
3.6开关磁阻电动机92
3.6.1开关磁阻电动机的结构92
3.6.2开关磁阻电动机的工作原理93
3.6.3开关磁阻电动机的运行特性94
3.6.4开关磁阻电动机的特点94
3.6.5开关磁阻电动机的控制95
3.7轮毂电动机97
3.7.1轮毂电动机的结构97
3.7.2轮毂电动机技术的特点98
3.7.3轮毂电动机的驱动方式99
3.7.4轮毂电动机应用的关键技术100
思考题100
第4章纯电动汽车101
4.1概述101
4.1.1纯电动汽车的分类101
4.1.2纯电动汽车的组成与原理102
4.1.3纯电动汽车驱动系统布置形式103
4.1.4纯电动汽车的特点103
4.1.5纯电动汽车的关键技术103
4.2纯电动汽车动力传动系统参数设计105
4.2.1电动机参数设计105
4.2.2传动系统传动比设计107
4.2.3动力蓄电池组参数设计107
4.2.4设计示例109
4.3纯电动汽车续驶里程109
4.3.1纯电动汽车续驶里程模型109
4.3.2纯电动汽车续驶里程影响因素110
4.4纯电动汽车电源概况112
4.4.1纯电动汽车电源系统的功用112
4.4.2纯电动汽车电源系统组成113
4.5纯电动汽车电池管理系统118
4.5.1基本构成和功能118
4.5.2电量管理系统120
4.5.3均衡管理系统120
4.5.4热管理系统122
4.5.5电安全管理系统123
4.5.6数据通信系统124
4.6纯电动汽车经济性评价指标及行驶
能耗126
4.6.1纯电动汽车能耗经济性评价
指标126
4.6.2纯电动汽车的能量利用率127
4.6.3纯电动汽车的能耗128
思考题130
第5章混合动力电动汽车131
5.1混合动力电动汽车概述131
5.1.1混合动力电动汽车的主要组成131
5.1.2混合动力电动汽车的优点132
5.1.3混合动力电动汽车的关键技术132
5.1.4混合动力电动汽车的主要指标134
5.2混合动力电动汽车的分类135
5.2.1按连接方式分类135
5.2.2按混合程度分类137
5.2.3按能否充电分类137
5.2.4其他划分形式138
5.2.5不同类型混合动力电动汽车的
比较138
5.3混合动力电动汽车的电驱动系统139
5.3.1串联式混合动力电驱动系统139
5.3.2并联式混合动力电驱动系统140
5.3.3混联式混合动力电驱动系统148
5.4混合动力电动汽车的能量管理151
5.4.1串联式混合动力电动汽车的能量
管理策略151
5.4.2并联式混合动力电动汽车的能量
管理策略152
5.4.3混联式混合动力电动汽车的能量
管理策略154
5.5混合动力电动汽车动力系统设计155
5.5.1发动机设计155
5.5.2电动机选型与设计157
5.5.3储能装置设计159
5.5.4动力分配装置161
5.5.5控制策略162
思考题163
第6章燃料电池电动汽车164
6.1燃料电池电动汽车概述164
6.1.1燃料电池电动汽车的特点164
6.1.2燃料电池电动汽车对燃料电池的
基本要求166
6.1.3燃料电池电动汽车的关键技术166
6.2燃料电池电动汽车的类型169
6.2.1纯燃料电池驱动(PFC)的
FCEV169
6.2.2燃料电池与辅助蓄电池联合驱动
(FC+B)的FCEV169
6.2.3燃料电池与超级电容器联合驱动
（FC+C）的FCEV170
6.2.4燃料电池与辅助蓄电池和超级
电容器联合驱动（FC+B+C）
的FCEV170
6.3燃料电池电动汽车的基本结构与能量
管理171
6.3.1燃料电池特性分析171
6.3.2燃料电池电动汽车的基本结构与
方案172
6.3.3燃料电池电动汽车能量管理
分析174
6.4燃料电池电动汽车动力系统的主要
组成175
6.4.1燃料电池发动机175
6.4.2辅助动力源179
6.4.3DCDC变换器179
6.4.4驱动电机180
6.4.5动力电控系统181
6.5燃料电池电动汽车传动系统参数
设计182
6.5.1驱动电机设计182
6.5.2传动系统传动比184
6.5.3燃料电池功率的选择185
6.5.4辅助动力源186
思考题188
第7章增程式电动汽车189
7.1增程式电动汽车的概念与分类189
7.1.1增程式电动汽车的概念189
7.1.2增程器的分类189
7.2增程式电动汽车的原理与特点191
7.2.1增程式电动汽车的原理191
7.2.2增程式电动汽车的特点192
7.3增程式电动汽车动力传动系统参数
匹配193
7.3.1驱动电机参数匹配194
7.3.2蓄电池参数匹配196
7.3.3增程器参数匹配197
7.3.4设计示例197
7.4增程式电动汽车控制策略198
7.4.1增程式电动汽车控制策略概述198
7.4.2增程式电动汽车控制策略要求199
7.4.3增程模式下的两种控制策略200
7.4.4增程式电动汽车控制策略设计200
思考题201
第8章新能源汽车制动能量回收
系统202
8.1新能源汽车制动能量回收概述202
8.1.1城市公交车工况202
8.1.2制动中的能量损耗203
8.1.3新能源汽车制动能量回收方法204
8.2电动汽车制动模式207
8.2.1汽车的制动要求及电动汽车的
复合制动207
8.2.2电动汽车的制动模式207
8.2.3电动汽车制动能量回收要求208
8.3永磁电机再生制动208
8.3.1制动能量回收基本原理208
8.3.2永磁电机再生制动电路209
8.3.3IGBT缓冲吸收电路的设计
因素210
8.3.4永磁电机再生制动策略211
8.4前后轮再生制动的功率和制动能量214
8.4.1电动汽车制动力的分类214
8.4.2理想的前后轮制动力分配214
8.4.3前后轮的制动功率和能量214
8.5电动汽车的制动系统216
8.5.1电动汽车制动能量回收系统的
结构217
8.5.2电动汽车制动能量回收系统的
原理217
8.5.3电动汽车制动能量回收控制
策略218
思考题221
第9章新能源汽车的充电原理和
装置222
9.1蓄电池的充电原理222
9.1.1恒压充电222
9.1.2恒流充电222
9.1.3脉冲快速充电223
9.1.4蓄电池间歇充电方法224
9.1.5智能充电方法225
9.1.6电池的充电过程225
9.2新能源汽车充电装置226
9.2.1充电装置的分类226
9.2.2充电模式选择227
9.3充电机228
9.3.1充电机的类型228
9.3.2充电机的性能要求229
9.3.3充电技术发展趋势230
9.3.4充电桩230
9.4充电接口232
9.4.1传导式充电接口的要求232
9.4.2充电接口形式232
9.5常用充电设施建设和应用形式233
9.5.1家用充电设施233
9.5.2公共充电设施234
9.5.3动力蓄电池更换站234
思考题236
附录新能源汽车相关标准汇总
一览表237
参考文献241