新能源汽车技术

第1章 绪论 1

1.1 新能源汽车的定义和分类 1

1.2 新能源汽车产生和发展的原因 2

1.2.1 能源短缺 2

1.2.2 环境污染 2

1.2.3 气候异常 2

1.3 新能源汽车的发展历史 3

1.4 新能源汽车的基本结构 5

1.4.1 新能源汽车的功能模块构成 6

1.4.2 不同电力驱动系统的结构形式 6

1.4.3 不同储能装置的结构形式 8

1.5 新能源汽车的主要行驶性能指标 9

1.5.1 动力性能 10

1.5.2 续驶里程 10

第2章 新能源汽车 12

2.1 纯电动汽车 12

2.1.1 纯电动汽车的定义和优点 12

2.1.2 纯电动汽车的基本构造 13

2.1.3 纯电动汽车的驱动 15

2.1.4 纯电动汽车的储能装置——蓄电池 18

2.2 混合动力电动汽车 19

2.2.1 混合动力电动汽车的定义和优点 19

2.2.2 混合动力电动汽车的分类 20

2.2.3 串联式混合动力驱动系统 22

2.2.4 并联式混合动力驱动系统 24

2.2.5 混联式混合动力驱动系统 30

2.2.6 插电式（plug-in）混合动力驱动系统 32

2.3 太阳能电动汽车 33

2.3.1 太阳能电动汽车的基本构造 34

2.3.2 太阳能电池光伏发电原理及特性 35

2.3.3 太阳能电动汽车太阳能电池*大功率点跟踪系统 37

2.3.4 太阳能电动汽车的能量管理系统 40

2.4 燃料电池电动汽车 41

2.4.1 燃料电池电动汽车的定义和优势 41

2.4.2 燃料电池电动汽车的基本构造 43

2.4.3 燃料电池工作原理 45

2.4.4 燃料电池能量管理系统 46

2.5 气体燃料汽车 46

2.5.1 天然气汽车 47

2.5.2 液化石油气汽车 55

2.5.3 氢气燃料汽车 63

2.6 生物燃料汽车 67

2.6.1 醇类燃料汽车 67

2.6.2 生物柴油汽车 77

2.6.3 二甲醚汽车 80

第3章 新能源汽车的电动机驱动系统 84

3.1 电动机驱动系统概述 84

3.1.1 电动机驱动系统的种类与特点 84

3.1.2 新能源汽车对驱动电动机的性能要求 86

3.1.3 驱动电动机的分类 87

3.2 直流电动机的驱动系统 88

3.2.1 直流电动机的基本构造 88

3.2.2 直流电动机的性能特点 90

3.2.3 直流电动机的调速方法 91

3.3 交流异步电动机驱动系统 93

3.3.1 三相异步电动机的构造及工作原理 93

3.3.2 交流异步电动机的性能特点 95

3.3.3 交流异步电动机的控制方法 95

3.4 永磁电动机的驱动系统 97

3.4.1 永磁电动机的分类 97

3.4.2 永磁电动机的结构与性能特点 98

3.4.3 永磁同步电动机的控制方法 100

3.4.4 永磁无刷直流电动机的控制方法 102

3.5 开关磁阻电动机驱动系统 103

3.5.1 开关磁阻电动机工作原理与性能特点 103

3.5.2 开关磁阻电动机的运行特性 105

3.5.3 开关磁阻电动机的控制方法 106

3.5.4 开关磁阻电动机功率变换器 109

3.6 其他电动机驱动系统 110

3.6.1 轮毂电动机 111

3.6.2 交流励磁记忆电动机 112

3.6.3 外转子型双励磁永磁无刷电动机 114

3.7 新能源汽车电驱动系统的发展方向 115

3.7.1 新型电动机的应用 116

3.7.2 电动机控制技术的发展方向 117

第4章 新能源汽车的储能装置 119

4.1 动力电池概述 119

4.1.1 化学电池的基本构成 119

4.1.2 电池的基本知识 120

4.1.3 电池的种类 121

4.1.4 电池的性能指标 122

4.1.5 各种车用电池的性能比较 126

4.2 铅酸蓄电池 126

4.2.1 铅酸蓄电池的结构和原理 126

4.2.2 铅酸蓄电池的充放电特性 128

4.2.3 铅酸蓄电池的种类及发展现状 128

4.2.4 铅酸蓄电池的应用 130

4.3 镍氢蓄电池 131

4.3.1 镍氢电池的分类与特点 131

4.3.2 镍氢电池的工作原理 131

4.3.3 镍氢电池的结构 132

4.3.4 镍氢电池的性能特征 132

4.4 钠硫蓄电池 133

4.4.1 钠硫蓄电池的结构原理 133

4.4.2 钠硫蓄电池的性能特点 134

4.4.3 钠硫蓄电池的优缺点 134

4.5 动力锂电池 135

4.5.1 锂离子电池 135

4.5.2 磷酸铁锂电池 136

4.5.3 聚合物锂离子电池 138

4.6 燃料电池 139

4.6.1 燃料电池的特点 140

4.6.2 燃料电池的分类 140

4.6.3 质子交换膜燃料电池的工作原理 141

4.6.4 pemfc的双极板技术 143

4.6.5 燃料电池的水管理与热管理 144

4.6.6 增压式燃料电池与常压式燃料电池 145

4.7 空气电池 148

4.7.1 锌空气电池 148

4.7.2 铝空气电池 150

4.7.3 锂空气电池 150

4.8 超级电容 151

4.8.1 超级电容的发展现状 151

4.8.2 超级电容的结构与工作原理 152

4.8.3 超级电容的充放电 153

4.8.4 超级电容器的优点 154

4.8.5 超级电容器在新能源汽车上的应用 155

4.8.6 其他类型的超级电容器介绍 157

4.9 飞轮储能器 158

4.9.1 飞轮储能器结构 158

4.9.2 飞轮储能器的工作原理 159

4.9.3 飞轮储能器的优点 160

4.9.4 飞轮储能器的应用 160

第5章 新能源汽车的能量管理系统 161

5.1 能量管理系统的作用 161

5.2 纯电动汽车能量管理系统 162

5.2.1 系统组成 162

5.2.2 荷电状态指示器 163

5.2.3 电池管理系统 163

5.3 混合动力电动汽车的能量管理系统 164

5.3.1 串联式混合动力汽车的能量管理系统 165

5.3.2 并联式混合动力汽车的能量管理系统 167

5.4 燃料电池混合动力汽车能量管理系统分析 168

5.4.1 燃料电池混合动力汽车能量特性分析 168

5.4.2 燃料电池混合动力汽车混合动力结构及方案 170

5.4.3 燃料电池混合动力汽车能量管理模式研究 173

5.5 动力锂离子电池管理系统的方案 174

5.5.1 锂离子电池的外特性 174

5.5.2 锂离子电池的管理系统 175

第6章 新能源汽车的充放电系统 178

6.1 蓄电池的充电原理 178

6.2 新能源汽车制动能量回收系统 182

6.2.1 制动能量回收方法 182

6.2.2 电动汽车制动能量的回收 185

6.2.3 永磁电动机再生制动原理 186

6.2.4 电动汽车再生制动控制策略 188

6.3 新能源汽车的充电装置 191

6.3.1 充电装置的分类 192

6.3.2 充电模式的选择 193

第7章 新能源汽车的循环冷却系统 197

7.1 新能源汽车中的热源和发热机理 197

7.1.1 蓄电池的发热机理 197

7.1.2 燃料电池的发热机理 198

7.1.3 电动机控制器的发热机理 198

7.1.4 电动机的发热机理 199

7.2 新能源汽车散热系统的主要类型 199

7.3 电池散热系统 201

7.3.1 主动散热系统与被动散热系统 201

7.3.2 散热系统 202

7.3.3 铅酸蓄电池散热 204

7.3.4 锂离子电池散热 204

7.3.5 燃料电池散热 205

7.4 电动机与控制器散热 207

7.4.1 电动机与控制器冷却方式 207

7.4.2 电动机与控制器的冷却需求 208

7.5 电动机与控制器散热量分析 209

7.6 强制液冷的电动机与控制器冷却系统分析 211

7.6.1 电动机与控制器的液冷系统结构 211

7.6.2 热阻等效电路分析 211

7.6.3 电动机及其控制器液冷系统参数计算 213

第8章 新能源汽车的辅助系统 215

8.1 电动助力转向系统 215

8.1.1 概述 215

8.1.2 eps系统的基本组成 217

8.1.3 eps系统的工作原理 219

8.1.4 电子控制器ecu及其控制策略 219

8.1.5 eps系统的优点 221

8.2 线控转向系统 221

8.2.1 线控转向系统的结构及工作原理 222

8.2.2 线控转向系统的性能特点 223

8.2.3 线控转向系统的关键技术 223

8.3 线控制动系统 224

8.3.1 电子液压式制动（ehb）系统 225

8.3.2 电子机械式制动（emb）系统 227

8.4 电控悬架系统 229

8.4.1 电控悬架系统的功能 229

8.4.2 电控悬架系统分类 230

8.4.3 全主动式电控悬架系统 230

8.5 新能源汽车的空调系统 232

8.5.1 热电偶空调系统 232

8.5.2 余热制冷空调系统 234

8.5.3 电动压缩机空调系统 235

参考文献 237