包邮新能源汽车技术手册

第1篇　新能源汽车技术基础 001
第1章　新能源汽车概述 002
1.1　新能源汽车的基本概念 002
1.2　发展新能源汽车的现实意义 002
1.2.1　汽车与能源及环境的关系 002
1.2.2　汽车在社会发展中的地位 003
1.3　新能源汽车的现状与发展路线 005
1.3.1　全球新能源汽车现状 005
1.3.2　我国新能源汽车现状 008
1.3.3　新能源汽车的发展路线 008

第2章　新能源汽车的通用关键技术 012
2.1　新能源汽车的主要技术类型 012
2.1.1　混合动力汽车技术 012
2.1.2　纯电动汽车技术 014
2.1.3　燃料电池汽车技术 015
2.1.4　氢动力汽车技术 017
2.1.5　醇、醚和生物燃料汽车技术 018
2.2　新能源汽车的驱动理论 018
2.3　新能源汽车的控制策略 020
2.3.1　稳态控制策略 021
2.3.2　动态控制策略 022
2.4　新能源汽车的仿真与实验技术 022

第3章　新能源汽车的产业政策与法规 026
3.1　新能源汽车的产业政策及成效 026
3.1.1　碳达峰、碳中和相关政策 026
3.1.2　智能网联汽车政策 027
3.1.3　新能源汽车产业帮扶政策 027
3.1.4　新能源汽车产业政策成效 027
3.2　新能源汽车产业法规 028
3.2.1　整车及车架系统专项要求 028
3.2.2　动力系统专项要求 029
3.2.3　传动系统专项要求 031
3.2.4　电气系统专项要求 031
3.2.5　整车附件系统专项要求 031
3.2.6　法规符合性控制 031

第2篇　新能源汽车的构型设计 033
第4章　纯电动汽车构型 034
4.1　机械驱动布置方式 035
4.2　电动机-驱动桥组合式 036
4.3　电动机-驱动桥整体式 037
4.4　轮毂电机分散式 038

第5章　燃料电池汽车构型 040
5.1　燃料电池-蓄电池车辆构型 040
5.2　燃料电池-超级电容器车辆构型 041
5.3　燃料电池-蓄电池-超级电容器车辆构型 041

第6章　插电式混合动力汽车构型 043
6.1　混合动力汽车构型方案与特点 043
6.1.1　串联式构型 044
6.1.2　并联式构型 046
6.1.3　混联式构型 048
6.2　插电式混合动力汽车构型方案与控制策略 048

第7章　典型新能源汽车构型示例 052
7.1　典型纯电动汽车构型——Tesla model S 052
7.1.1　传动系统工作原理 052
7.1.2　电机 052
7.1.3　电机控制器 053
7.1.4　电池模组 053
7.1.5　单级减速箱和差速器 054
7.2　典型插电式混合动力汽车构型 054
7.2.1　典型串联式插电混合动力汽车构型 054
7.2.2　典型并联式插电混合动力汽车构型 055
7.2.3　典型混联式插电混合动力汽车构型 056
7.3　典型燃料电池汽车构型 058
7.3.1　整车参数 058
7.3.2　动力系统构型方案 059
7.3.3　动力系统运行分析 059

第3篇　新能源汽车的控制策略 061
第8章　稳态能量管理策略 062
8.1　基于逻辑门限的控制策略 062
8.1.1　恒温器＋功率跟随型控制策略 062
8.1.2　电机助力型控制策略 067
8.2　模糊控制策略 069
8.2.1　模糊控制原理 070
8.2.2　模糊控制策略的应用 072
8.3　全局*优控制策略 079
8.3.1　动态规划优化控制算法 079
8.3.2　动态规划优化控制算法的应用 081
8.4　ECMS *优化控制策略 082
8.4.1　ECMS 实时优化控制策略的基本原理 083
8.4.2　实时优化算法与逻辑门限值相结合的自适应控制策略 083
8.5　模型预测控制策略 086
8.5.1　模型预测控制理论基本原理 086
8.5.2　基于模型预测控制的能量管理 087
8.6　基于AI 的智能能量管理 092
8.6.1　基于DQN 的智能能量管理方法 094
8.6.2　基于DDPG 的智能能量管理方法 096

第9章　动态协调控制策略 100
9.1　动态品质评价指标 101
9.2　系统动力学模型分析 101
9.2.1　前行星排动力学分析 101
9.2.2　后行星排动力学分析 102
9.2.3　系统输出 102
9.2.4　系统冲击度分析 103
9.3　动态协调控制 105
9.3.1　发动机转矩估计 105
9.3.2　电机MG1 的转矩协调控制策略 105
9.3.3　电机MG2 的转矩协调控制策略 106
9.4　动态协调控制策略的仿真与验证 108

第4篇　新能源汽车系统设计与开发 113
第10章　新能源汽车的性能指标 114
10.1　动力性能指标 114
10.1.1　*高车速 115
10.1.2　*大爬坡度 116
10.1.3　加速时间 117
10.2　经济性能指标 118
10.3　平顺性能指标 119
10.4　排放性能指标 121

第11章　新能源汽车的参数匹配及优化 123
11.1　动力性参数匹配基本原则 123
11.2　经济性参数匹配基本原则 125
11.2.1　发动机高效区匹配原则 125
11.2.2　电机高效区匹配原则 127
11.3　参数匹配方案性能验证 128

第12章　新能源汽车整车控制器定义 131
12.1　整车控制器的功能定义 132
12.2　整车控制器的硬件设计和接口定义 135
12.2.1　系统功能定义和离线仿真 135
12.2.2　快速控制器原型和硬件详细设计 136
12.2.3　硬件系统测试及HIL 仿真验证 139

第13章　新能源汽车的工作模式设计 141
13.1　纯电动汽车工作模式设计基本原则 141
13.2　燃料电池电动汽车工作模式设计基本原则 144
13.3　插电式混合动力电动汽车工作模式设计基本原则 145

第14章　新能源汽车整车综合控制系统现代开发方法 149
14.1　基于V 流程的整车综合控制系统开发 149
14.2　基于SIL 的整车综合控制系统开发 151
14.2.1　SIL 在车用ECU 开发过程中的应用 151
14.2.2　MIL/SIL 开发实例 152
14.3　基于HIL 的整车综合控制系统开发 154
14.3.1　硬件在环仿真技术简介 154
14.3.2　基于HIL 的整车综合控制系统开发实例 155
14.4　基于Simulator 的整车综合控制系统协同开发 157
14.4.1　车辆模拟器研究现状 157
14.4.2　模拟器在V 流程开发过程中的应用 158
14.4.3　基于模拟器的整车综合控制系统协同开发过程 159

第15章　基于CCP 协议的整车控制器标定 160
15.1　混合动力汽车 HCU 测标流程 160
15.2　基于CCP 的在线测标系统开发 161
15.2.1　标定协议 161
15.2.2　标定系统软硬件设计 162
15.2.3　基于CCP 的在线测标系统开发实例 165

第5篇　新能源汽车仿真技术 169
第16章　仿真技术概述 170
16.1　仿真的基本概念 170
16.2　逆向仿真模型与正向仿真模型 170

第17章　新能源汽车整车仿真建模 172
17.1　整车动力学模型 172
17.2　车轮动力学模型 173
17.3　变速器模型 175
17.4　电机/控制器模型 175
17.5　能量存储系统模型 177

第18章　离线仿真技术 178
18.1　基于Advisor 仿真平台的新能源汽车动力系统开发 180
18.2　基于AVL Cruise 仿真平台的新能源汽车动力系统开发 186
18.3　基于Matlab 工具箱的新能源汽车动力系统开发 193
18.4　基于AMESim 仿真平台的新能源汽车动力系统开发 195

第19章　硬件在环仿真技术 206
19.1　技术方案概述 206
19.2　新能源汽车整车被控对象模型 206
19.3　能量管理控制策略及模型 208
19.3.1　能量管理策略 208
19.3.2　Simulink 模型 211
19.4　硬件在环试验台 214
19.5　实验结果分析 216

第6篇　新能源汽车动力系统实验设计 219
第20章　新能源汽车实验台架概述 220
20.1　台架测试平台的发展 220
20.2　混合动力实验台架 223

第21章　动力系统实验关键技术 225
21.1　动力总成控制技术 225
21.1.1　动力控制技术 225
21.1.2　负载调节与动态控制技术 228
21.2　CAN 通信技术 230
21.2.1　CAN 技术简介 230
21.2.2　混合动力汽车CAN 总线的应用 231
21.3　实验台架监控技术 234
21.3.1　dSPACE实时仿真技术 234
21.3.2　监控测试技术 235

第22章　实验台架设计与开发 238
22.1　实验台架功能分析 238
22.1.1　元件实验及标定功能 239
22.1.2　整车台架实验功能 241
22.2　实验台架功能模块设计 243
22.2.1　按部件划分方案 243
22.2.2　按功能划分方案 245
22.3　实验台架设计与测试 249
22.3.1　CAN 通信的台架实验 249
22.3.2　主要部件典型实验 251

第23章　动力系统测试技术 253

第7篇　新能源汽车电池及电源管理 257
第24章　对动力电池的要求及评价 258
24.1　动力电池的性能指标 258
24.2　新能源汽车对动力电池的要求 262
24.3　动力电池的性能测试与评价 263

第25章　铅酸动力电池 266
25.1　铅酸蓄电池的工作原理 266
25.2　铅酸蓄电池的构成 267
25.3　铅酸蓄电池的特点 269

第26章　碱性动力电池 270
26.1　镍镉电池 270
26.1.1　镍镉电池的分类及特点 270
26.1.2　镍镉电池的结构及工作原理 271
26.1.3　镍镉电池的基本性能 272
26.2　镍氢电池 273
26.2.1　镍氢电池的特点 273
26.2.2　镍氢电池的结构和工作原理 273
26.2.3　镍氢电池的使用性能 274

第27章　锂离子动力电池 278
27.1　锂离子电池的构成 278
27.1.1　锂离子电池正极材料 278
27.1.2　锂离子电池负极材料 279
27.1.3　锂离子电池电解液 282
27.1.4　锂离子电池的隔膜 284
27.1.5　锂离子电池外壳 285
27.2　锂离子电池的特点 285
27.3　锂离子电池的分类 286
27.4　锂离子电池的工作原理 288
27.5　锂离子电池行业发展趋势 289

第28章　燃料电池 291
28.1　燃料电池概述 291
28.2　燃料电池的分类 291
28.3　燃料电池的基本组成和工作原理 294
28.4　燃料电池的特点 296
28.5　燃料电池发电系统结构原理 298

第29章　其他电池 302
29.1　飞轮电池 302
29.1.1　飞轮电池的储能原理 302
29.1.2　飞轮电池的结构 303
29.1.3　飞轮电池的优势与不足 304
29.2　超级电容器 305
29.2.1　超级电容器的工作原理 305
29.2.2　超级电容器的结构与分类 306
29.2.3　超级电容器的优势与不足 307
29.3　锌空气电池 309
29.3.1　锌空气电池的工作原理 309
29.3.2　锌空气电池的结构与分类 309
29.3.3　锌空气电池的优势与不足 310

第30章　动力电池管理系统 312
30.1　电池管理系统的基本构成和功能 312
30.2　数据采集方法 314
30.2.1　单体电压检测方法 314
30.2.2　动力电池温度采集方法 316
30.2.3　动力电池系统电流检测方法 317
30.3　电量管理系统 317
30.3.1　准确估算蓄电池SOC 的作用 317
30.3.2　电池SOC 估算精度的影响因素 318
30.3.3　SOC 估计算法 319
30.4　均衡管理系统 320
30.4.1　动力电池均衡控制方法 320
30.4.2　均衡方案典型实例 322
30.5　热管理系统 324
30.5.1　动力电池内部的热传递方式 324
30.5.2　动力电池的热管理策略 324
30.5.3　典型的热管理实现方案 327
30.6　电池热安全管理 329
30.7　电安全管理系统 331
30.8　数据通信系统 333
30.9　电池组的峰值功率预测 334
30.10　BMS 控制策略 336
30.10.1　整车上下电策略 336
30.10.2　快慢充电策略 337
30.10.3　热管理策略 338
30.10.4　高压互锁功能检测 338
30.11　BMS 系统可靠性设计 338
30.11.1　电源电路可靠性设计 339
30.11.2　CAN 通信电路可靠性设计 339
30.11.3　绝缘电阻检测电路可靠性设计 340

第31章　新能源汽车的充电管理 342
31.1　新能源汽车的充电类型 342
31.2　直流充电系统的结构与充电原理 344
31.3　交流充电系统的结构与充电原理 346
31.4　新能源汽车的充电装置 349
31.4.1　充电机 349
31.4.2　充电桩 351
31.4.3　充电站 353
31.4.4　充电技术发展趋势 354

第8篇　新能源汽车驱动电机技术 355
第32章　电机学基本定律与驱动电机 356
32.1　电机学基本定律 356
32.2　驱动电机 357
32.2.1　直流电机 357
32.2.2　交流感应电动机 364
32.2.3　永磁同步电机 368
32.2.4　开关磁阻电机 369
32.2.5　新能源汽车用驱动电机的基本要求与参数对比 371

第33章　驱动电机系统构型与关键技术 373
33.1　驱动电机系统的研究现状和发展趋势 373
33.2　混合动力系统用驱动电机系统构型 376
33.3　集中式驱动和分布式驱动 377
33.4　中央集成桥 381
33.5　一体化驱动传动 383
33.6　驱动电机系统关键技术 385
33.6.1　驱动控制器关键技术 385
33.6.2　驱动电机关键技术 386

第34章　驱动电机的性能检测 388
34.1　驱动电机性能参数 388
34.2　驱动电机性能测试 388
34.3　驱动电机性能优化手段及技术 389

第9篇　新能源汽车热管理技术 391
第35章　新能源汽车热管理技术概述 392

第36章　新能源汽车热管理系统设计与建模 397
36.1　动力系统构型与工作模式 397
36.2　热管理系统方案设计 398
36.3　动力系统产热模型 401
36.3.1　发动机模型 401
36.3.2　动力电池模型 402
36.3.3　驱动电机模型 403
36.4　热管理系统模型 403
36.4.1　动态传热模型 404
36.4.2　散热器模型 405
36.4.3　系统能耗模型 405

第37章　新能源汽车热管理系统设计与仿真 407
37.1　控制策略设计与开发 407
37.1.1　模式切换规则设计 407
37.1.2　控制策略搭建 407
37.2　热管理系统仿真验证 409

第38章　计及热特性的整车能量管理策略 412
38.1　CD-CS 能量管理策略 412
38.2　融合系统热特性的自适应等效油耗*小策略 413
38.3　离线仿真测试 416
38.4　策略对比分析 419

第10篇　新能源汽车的节能技术 421
第39章　混合动力汽车的功率需求与能耗计算 422
39.1　需求功率的计算方法 422
39.2　能量消耗分析模型 426
39.3　基于工况的油耗分析方法 431

第40章　基于传统汽车的能耗分析 432
40.1　典型循环工况的分析 433
40.2　整车传动系统工作效率 436
40.3　能量消耗特点及混合动力节能途径 437

第41章　新能源汽车的节能机理 438
41.1　再生制动能量回收的节能贡献 438
41.2　消除怠速的节能贡献 441
41.3　减小发动机排量的节能贡献 442
41.4　发动机工作区域控制的节能贡献 444
41.5　新能源汽车的节能潜力分析 444

第11篇　新能源汽车的智能能量管理 447
第42章　基于车联网信息行驶工况处理 448
42.1　车联网信息下汽车行驶工况数据获取 448
42.1.1　新能源汽车车联网平台介绍 448
42.1.2　基于车联网的行驶工况数据获取 451
42.1.3　车联网平台下行驶工况数据质量问题 452
42.2　车联网平台下行驶工况数据缺失与数据噪声处理 454
42.2.1　基于插补与神经网络的缺失数据估计方法 455
42.2.2　基于小波变换的噪声数据滤波方法 455
42.2.3　行驶工况噪声数据清洗方法 456
42.3　行驶工况数据处理的评价方法 458
42.3.1　行驶工况数据误差评价指标 458
42.3.2　行驶工况特征参数评价指标 458

第43章　基于车联网信息行驶工况数据挖掘 460
43.1　数据挖掘理论在行驶工况数据中的应用 460
43.2　基于能耗特性的公交线路行驶工况特征参数分析 461
43.2.1　公交线路特征统计分析 462
43.2.2　基于公交客车线路特点的行驶工况特征参数集 463
43.2.3　车辆能耗特性与工况特征关系分析 465
43.2.4　基于能耗回归分析模型的工况特征参数筛选 468
43.3　基于能耗特征与线路特征参数的固定线路行驶工况合成 470
43.3.1　基于K-means 算法的工况聚类分析 470
43.3.2　马尔科夫链状态转移矩阵 472
43.3.3　公交线路行驶工况合成结果分析 472
43.4　基于能耗特征与线路特征参数的未来行驶工况智能预测 473
43.4.1　基于LS-SVM 和BP-NN 的智能预测模型 474
43.4.2　未来工况智能预测模型对比 476
43.4.3　未来工况预测精度影响因素分析 478
43.4.4　未来工况预测模型的鲁棒性分析 481

第44章　基于行驶工况信息的分层优化自适应能量管理策略 483
44.1　行星式混合动力公交客车功率分流特性及其能量管理 483
44.1.1　双行星排功率分流式混合动力系统构型 483
44.1.2　双行星排式混合动力系统功率分流状态分析 485
44.1.3　双行星排式混合动力系统能量管理策略 488
44.2　分层优化自适应智能能量管理策略概述 490
44.2.1　分层优化自适应能量管理策略研究内容 491
44.2.2　分层优化自适应智能能量管理策略架构 491
44.3　基于固定线路合成工况的近似全局*优控制 493
44.3.1　考虑终止约束的全局优化SOC轨迹求解 493
44.3.2　基于近似全局*优的模式切换规则提取 495
44.3.3　基于近似全局*优的SOC 轨迹规划模型 497
44.4　基于未来工况预测的A-ECMS 自适应控制 498
44.4.1　基于PMP 的等效燃油消耗*小策略 499
44.4.2　基于未来工况预测信息的自适应规律 502
44.4.3　基于LQR 控制器的SOC 跟随策略 503
44.5　分层优化自适应智能能量管理策略验证与分析 504
44.5.1　分层优化自适应智能能量管理策略*优性 504
44.5.2　分层优化自适应智能能量管理策略适应性 508

第45章　基于固定线路全局优化的深度强化学习能量管理 510
45.1　学习型智能能量管理控制策略概述 510
45.1.1　学习型智能能量管理策略研究进展 510
45.1.2　学习型智能能量管理的控制问题 512
45.2　基于固定线路全局优化的深度强化学习能量管理策略 513
45.2.1　Deep Q-Learning 深度强化学习算法 514
45.2.2　基于固定线路行驶信息的深度强化学习策略架构 515
45.2.3　Deep Q-Learning 能量管理策略算法设计 516
45.3　基于固定线路全局优化的深度强化学习能量管理策略验证 516
45.3.1　F-DQL-EMS 智能能量管理策略的*优性 517
45.3.2　F-DQL-EMS 智能能量管理策略的工况适应性 519
45.4　两种智能能量管理策略对比分析 520
45.4.1　智能能量管理策略的*优性 520
45.4.2　智能能量管理策略的工况适应性 521
45.4.3　智能能量管理策略的总结分析 522

参考文献 523

名词索引 531