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第1章 概述1

1.1汽车百年回顾1

1.2能源安全和环境保护5

1.3美国政府的PNGV计划7

1.4汽车工业和技术的未来发展方向11

1.5从化石燃料时代向低碳和可再生能源时代过渡12

参考文献14

第2章 整车行驶工况与性能匹配15

2.1汽车行驶工况概述15

2.2国外汽车行驶工况介绍16

2.2.1美国行驶工况16

2.2.2欧洲行驶工况18

2.2.3日本行驶工况18

2.3我国行驶工况的发展状况19

2.4行驶工况的特征分析20

2.5汽车行驶工况开发方法21

2.5.1开发规划22

2.5.2数据的获取22

2.5.3数据的分析与处理23

2.5.4工况的解析与合成24

2.5.5工况的验证24

2.6行驶工况在整车性能分析和匹配研究中的应用24

2.6.1确定动力性能指标25

2.6.2整车参数匹配与仿真25

2.6.3整车能量消耗和排放试验26

参考文献27

第3章 驱动电机及其控制系统28

3.1概述28

3.2直流电机（DC Motor）驱动系统28

3.2.1直流电机工作原理28

3.2.2直流电机数学方程29

3.2.3直流电机机械特性分析30

3.2.4直流电机控制器原理31

3.2.5直流电机驱动系统的特点32

3.3交流感应电机驱动系统32

3.3.1交流感应电机工作原理33

3.3.2基于感应电机稳态模型的变压变频调速34

3.3.3交流感应电机矢量控制算法36

3.3.4交流感应电机直接转矩控制算法38

3.3.5交流感应电机驱动系统特点39

3.4交流永磁电机驱动系统39

3.4.1交流同步电机工作原理39

3.4.2永磁同步电机数学模型及控制系统40

3.4.3无刷直流电机工作原理41

3.4.4无刷直流电机数学模型及控制系统42

3.4.5交流永磁电机驱动系统特点43

3.5开关磁阻电机43

3.5.1开关磁阻电机工作原理43

3.5.2开关磁阻电机的数学模型44

3.5.3电动汽车SR电机控制系统45

3.5.4开关磁阻电机驱动系统的特点45

3.6电机驱动系统总结与展望46

参考文献47

第4章 动力电池系统49

4.1概述49

4.2动力电池的基本术语50

4.3电动车辆对电池性能的要求52

4.3.1纯电动汽车对电池的要求52

4.3.2混合动力汽车对电池的工作要求52

4.3.3可外接充电式混合动力汽车（PHEV）对电池的工作要求53

4.3.4电动车用电池的具体指标要求举例53

4.4电动车用电池的主要种类及特点55

4.4.1铅酸电池55

4.4.2镍氢电池56

4.4.3 ZEBRA电池58

4.4.4锂离子电池58

4.4.5锂空气电池60

4.4.6锂资源62

4.5电池测试方法63

4.5.1单体、模块与电池组63

4.5.2电动汽车动力电池国内标准63

4.5.3国外动力电池的试验方法64

4.6电池管理系统65

4.6.1电池管理系统概述65

4.6.2电动汽车电池管理系统举例65

4.7电动车用电池管理的关键技术67

4.7.1电池模型应用67

4.7.2 SOC估计70

4.7.3电池组热管理72

4.8动力电池技术前景展望75

4.8.1电动汽车动力电池类别75

4.8.2电容型电池76

4.8.3聚合物锂离子电池77

4.8.4动力电池的发展展望78

参考文献79

第5章 超级电容与飞轮储能装置81

5.1超级电容的研究现状81

5.2超级电容的储能机理及分类82

5.2.1超级电容的储能机理82

5.2.2超级电容的分类83

5.3碳镍体系超级电容85

5.3.1充电过程85

5.3.2放电过程85

5.4超级电容的模型86

5.4.1超级电容的理论模型86

5.4.2超级电容等效电路模型87

5.5超级电容在电动汽车上的应用90

5.5.1超级电容与动力电池的比较90

5.5.2超级电容组的电压均衡问题90

5.5.3超级电容在车辆上的应用91

5.5.4车用超级电容的发展方向92

5.6飞轮储能装置94

5.6.1飞轮储能装置的结构及原理94

5.6.2飞轮储能装置与其他储能装置的比较96

5.6.3飞轮储能装置发展现状96

5.6.4飞轮储能装置关键技术98

参考文献99

第6章 质子交换膜燃料电池100

6.1燃料电池概述100

6.1.1燃料电池的分类100

6.1.2车用燃料电池及其关键技术101

6.1.3燃料电池的性能指标103

6.2质子交换膜燃料电池的工作原理104

6.3膜电极105

6.3.1聚合物电解质膜106

6.3.2电催化剂109

6.4双极板111

6.5燃料电池的水管理和热管理112

6.5.1燃料电池的水管理112

6.5.2燃料电池的热管理115

6.6增压式燃料电池和常压式燃料电池117

6.6.1增压式燃料电池117

6.6.2常压式燃料电池118

6.7燃料电池的相关计算120

6.7.1燃料电池单体的电压及效率的计算120

6.7.2空气流量计算123

6.7.3氢气流量124

6.7.4水的生成量计算124

参考文献124

第7章 电动助力转向、制动及其他电动化辅助系统125

7.1电动助力转向系统125

7.1.1电动助力转向系统概述125

7.1.2电动助力转向系统的分类125

7.2用于电动车辆的气压制动系统131

7.2.1电动车辆的空气压缩机控制回路131

7.2.2电动制动空气压缩机132

7.3电动制动器（EMB）134

7.4电动空调制冷压缩机135

7.4.1制冷方式135

7.4.2电动压缩机驱动方式138

7.4.3高效节能压缩机的选用139

参考文献141

第8章 电动汽车的电气系统142

8.1电气系统概述142

8.1.1低压电气的控制逻辑142

8.1.2高压电气系统142

8.2电源变换器143

8.2.1电动汽车中的电源变换器143

8.2.2降压变换器144

8.2.3升压变换器145

8.2.4双向电源变换器146

8.3电气系统的电磁兼容性148

8.3.1电磁兼容概述148

8.3.2电磁噪声的分析148

8.3.3电磁噪声的传播149

8.3.4减少电磁干扰的主要措施151

8.4电动汽车的电气安全技术155

8.4.1电气绝缘检测的一般方法155

8.4.2电动汽车电气绝缘性能的描述156

8.4.3绝缘电阻检测原理156

参考文献157

第9章 纯电动车辆158

9.1纯电动车辆概述158

9.2美国的电动汽车计划158

9.2.1美国通用汽车公司的EV-1纯电动轿车159

9.2.2美国TESLA Motors公司的纯电动跑车Tesla Roadster161

9.3法国的电动汽车发展历程和标致-雪铁龙（PSA）集团的纯电动轿车162

9.4日本的纯电动汽车研发概况163

9.5中国的纯电动汽车和电动汽车示范基地164

9.6轻型（低速）电动车166

9.6.1车型和用途简介166

9.6.2中小型电动牵引车169

9.6.3轻型电动车的一般结构170

9.6.4四轮轻型电动车的安全设计标准172

9.7机场地面支持与服务电动车辆173

9.7.1概述173

9.7.2我国近年开发的机场地面支持与服务电动车辆173

参考文献177

第10章 混合动力电动汽车178

10.1混合动力电动汽车概述178

10.2传统内燃机车辆的能量利用情况179

10.3混合动力驱动系统的节能潜力181

10.4混合动力汽车的排放问题182

10.5混合动力电动车的分类182

10.5.1串联混合动力系统184

10.5.2并联混合动力系统185

10.5.3混联式混合动力电动车188

10.6混合动力电动车的能量管理与控制策略192

10.6.1串联式混合动力系统的工作模式192

10.6.2并联式混合动力系统的工作模式193

10.6.3混合动力系统的能量管理策略193

10.7可外接充电式混合动力汽车（PHEV）194

10.7.1 PHEV的发展背景194

10.7.2 PHEV的工作模式195

10.7.3 PHEV的研发现状196

10.7.4当前PHEV研究的主要问题199

10.8不同类型混合动力车与传统汽油车总效率的比较200

参考文献201

第11章 燃料电池汽车203

11.1燃料电池汽车的基本结构203

11.2燃料电池汽车动力系统的参数匹配方法205

11.2.1理想的动力驱动系统的参数优化匹配方法205

11.2.2实用的动力驱动系统的参数优化匹配方法206

11.2.3整车参数、动力性指标与目标工况208

11.3燃料电池汽车燃料经济性的计算208

11.3.1燃料电池系统氢气消耗量的计量方法208

11.3.2蓄电池等效氢气消耗量的折算210

11.4燃料电池汽车动力驱动系统的参数匹配举例212

11.4.1车辆行驶需求功率及功率谱分析212

11.4.2驱动电机参数的选择216

11.5传动系速比的选择218

11.5.1传动系最小传动比的选择219

11.5.2传动系最大传动比的选择219

11.5.3固定速比齿轮传动系的传动比选择220

11.6动力源参数匹配与系统构型分析221

11.6.1双动力源之间的基本能量分配策略221

11.6.2 “FC+B_DC/DC（功率混合型）”构型的能量分配策略222

11.6.3 “FC_DC/DC+B（能量混合型）”构型的能量分配策略224

11.6.4燃料电池系统的特性参数224

11.6.5蓄电池系统的参数选择225

11.7国外燃料电池汽车的研究进展226

11.7.1美国通用汽车公司226

11.7.2美国福特汽车公司228

11.7.3加拿大巴拉德动力系统228

11.7.4戴姆勒-奔驰汽车公司229

11.7.5日本丰田汽车公司232

11.7.6日本本田汽车公司233

参考文献235

第12章 整车控制与系统仿真236

12.1整车控制系统及其功能分析236

12.1.1控制对象236

12.1.2整车控制系统结构237

12.1.3整车控制器功能238

12.2整车控制器开发239

12.2.1开发模式239

12.2.2硬件在环开发系统241

12.2.3仿真模型243

12.2.4快速控制器原型248

12.3能量管理策略及其优化251

12.3.1混联式混合动力系统251

12.3.2燃料电池串联式系统254

12.4整车通信系统256

12.4.1 CAN总线及其应用256

12.4.2 TTCAN协议及通信实时性分析259

12.4.3 FlexRay总线及其应用262

12.5整车容错控制系统264

12.5.1容错单元及容错控制系统265

12.5.2容错的CAN通信系统267

参考文献269

第13章 充电装置与氢系统基础设施270

13.1充电装置与电动汽车270

13.2电动汽车充电装置的分类271

13.3电动汽车充电技术和充电装置273

13.4电动汽车充电模式的选择274

13.4.1充电站的主要结构和功能274

13.4.2电动汽车的充电方式274

13.4.3几种电动汽车充换电模式简介275

13.5电动汽车充电装置的展望278

13.6燃料电池汽车和氢能278

13.6.1燃料电池和氢能279

13.6.2氢的基本性质279

13.7氢的制取279

13.7.1电解水制氢281

13.7.2天然气蒸汽重整制氢281

13.7.3来自焦化厂、氯碱工厂或石油精炼厂的副产品氢282

13.7.4集中与分布制氢的氢成本比较282

13.8加氢站构成与系统方案283

13.8.1加氢站组成283

13.8.2加氢站系统类型284

13.8.3加氢机285

13.8.4加氢站建设成本285

13.8.5全球主要燃料电池大客车示范项目的加氢站287

13.9氢安全292

参考文献293

第14章 电动汽车标准与规范295

14.1我国电动汽车标准的制定295

14.2国外电动车辆标准化组织及所制定的标准简介296

14.2.1国际标准化组织296

14.2.2国际电工委员会（IEC）297

14.2.3欧洲标准化技术委员会/电驱动道路车辆技术委员会298

14.2.4联合国世界车辆法规协调论坛（UN/WP29）298

14.2.5美国汽车工程师学会299

14.2.6美国电动运输协会标准300

14.2.7日本工业标准调查会（JISC）300

14.2.8日本电动车辆协会300

附录14.1我国已经发布的电动汽车和电动摩托车相关标准301

附录14.2国外电动汽车相关标准303

参考文献308