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第一篇 新能源汽车技术基础 3

第1章 新能源汽车概述 3

1.1 汽车工业技术的未来发展方向 3

1.1.1 先进内燃机技术 3

1.1.2 新能源汽车技术 4

1.1.3 车身及部件轻量化技术 6

1.1.4 车辆智能化技术 7

1.2 新能源汽车的定义与分类 9

1.2.1 新能源汽车的定义 9

1.2.2 新能源汽车的分类 9

1.3 新能源汽车发展概述 10

1.3.1 国外新能源汽车发展概述 10

1.3.2 国内新能源汽车发展概述 18

1.3.3 新能源汽车技术路线及关键技术 21

1.4 新能源汽车的性能指标 24

1.4.1 动力性能指标 24

1.4.2 续驶里程指标 25

1.4.3 安全性指标 25

1.5 本章小结 26

参考文献 26

第2章 纯电动汽车技术 27

2.1 纯电动汽车概述 27

2.1.1 纯电动汽车的定义 27

2.1.2 纯电动汽车的特点 27

2.1.3 纯电动汽车的分类 28

2.2 纯电动汽车的组成与原理 29

2.2.1 车身 29

2.2.2 底盘 31

2.2.3 动力电源系统 31

2.2.4 电力驱动系统 31

2.2.5 辅助系统 32

2.3 纯电动汽车关键技术 32

2.3.1 电机及控制器技术 32

2.3.2 电池及其管理技术 32

2.3.3 整车控制技术 33

2.4 纯电动汽车传动系统参数设计 34

2.4.1 驱动电机参数设计 34

2.4.2 传动比参数设计 37

2.4.3 动力电池参数设计 38

2.5 纯电动汽车动力性和经济性 40

2.5.1 纯电动汽车动力性 40

2.5.2 纯电动汽车能耗经济性 43

2.6 本章小结 50

参考文献 51

第3章 混合动力汽车技术 52

3.1 混合动力汽车概述 52

3.1.1 混合动力汽车的原理 52

3.1.2 混合动力汽车的节能机理 52

3.1.3 混合动力汽车的特点 53

3.1.4 混合动力汽车的发展趋势 55

3.2 混合动力汽车的分类 56

3.2.1 串联式混合动力汽车 57

3.2.2 并联式混合动力汽车 58

3.2.3 混联式混合动力汽车 59

3.3 混合动力汽车的耦合类型 60

3.3.1 动力耦合装置的功能 61

3.3.2 动力耦合装置的分类 61

3.3.3 动力耦合装置的发展趋势 63

3.4 混合动力总成功率参数匹配 64

3.4.1 混合动力客车功率匹配基本原则 64

3.4.2 混合动力车辆总功率匹配 65

3.4.3 混合动力车辆发动机参数匹配 67

3.4.4 电机系统主要参数匹配 69

3.4.5 深度混合动力客车电池参数匹配 70

3.5 混合动力汽车的能量管理与控制策略 71

3.5.1 基于规则的能量管理策略 72

3.5.2 基于瞬时优化的能量管理策略 73

3.5.3 基于全局优化的能量管理策略 76

3.5.4 问题和展望 78

3.6 本章小结 79

参考文献 80

第4章 燃料电池汽车技术 82

4.1 燃料电池汽车概述 82

4.1.1 燃料电池汽车发展概述 82

4.1.2 燃料电池汽车的特点 86

4.1.3 燃料电池汽车的分类 87

4.2 燃料电池汽车的组成与原理 88

4.2.1 PFC型燃料电池汽车 88

4.2.2 FC＋B型燃料电池汽车 89

4.2.3 FC＋C型燃料电池汽车 90

4.2.4 FC＋B＋C型燃料电池汽车 90

4.3 燃料电池的类型 91

4.3.1 质子交换膜燃料电池 91

4.3.2 碱性燃料电池 95

4.3.3 磷酸燃料电池 96

4.3.4 熔融碳酸盐燃料电池 97

4.3.5 固体氧化物燃料电池 99

4.3.6 直接甲醇燃料电池 101

4.4 燃料电池汽车传动系统的参数匹配 102

4.4.1 驱动电机参数匹配 102

4.4.2 燃料电池参数匹配 104

4.4.3 辅助动力源参数匹配 105

4.4.4 传动系统传动比匹配 106

4.5 燃料电池电动汽车能量控制策略 107

4.5.1 On/Off控制策略 107

4.5.2 功率跟随控制策略 107

4.5.3 瞬时优化最佳能耗控制策略 109

4.6 本章小结 110

参考文献 110

第二篇 新能源汽车研发技术 113

第5章 新能源汽车研发基础 113

5.1 CAN协议简介 113

5.1.1 CAN协议概述 113

5.1.2 CAN协议的特点 114

5.2 CAN总线基本原理 115

5.2.1 CAN总线的网络分层结构 115

5.2.2 CAN总线的帧结构 118

5.2.3 CAN总线的通信机制 122

5.2.4 CAN总线的错误检测 122

5.3 SAE J1939协议简介 124

5.3.1 SAE J1939协议概述 124

5.3.2 SAE J1939协议特点 125

5.3.3 SAE J1939协议原理 125

5.4 实时操作系统与嵌入式实时操作系统 142

5.4.1 实时操作系统 142

5.4.2 嵌入式实时操作系统 144

5.5 uC/OS-Ⅱ实时操作系统 145

5.5.1 μC/OS-Ⅱ简介 145

5.5.2 μC/OS-Ⅱ系统特点 146

5.5.3 μC/OS-Ⅱ系统的任务 147

5.5.4 μC/OS-Ⅱ系统的中断管理与时钟管理 158

5.5.5 μC/OS-Ⅱ的内存管理 161

5.6 本章小结 163

参考文献 163

第6章 整车控制器的研发 164

6.1 整车控制器概述 164

6.2 整车控制器功能定义 166

6.2.1 整车控制器功能分析 166

6.2.2 整车控制器技术要求 167

6.2.3 整车控制器工作模式 168

6.3 整车控制策略 169

6.3.1 驱动控制策略 169

6.3.2 制动控制策略 171

6.3.3 安全控制策略 172

6.4 整车控制器硬件设计 174

6.4.1 电源电路设计 175

6.4.2 时钟电路设计 176

6.4.3 复位电路与BDM电路设计 177

6.4.4 开关信号处理电路设计 177

6.4.5 踏板信号处理电路设计 178

6.4.6 通信电路设计 179

6.5 整车控制器软件设计 181

6.5.1 整车控制器软件结构 181

6.5.2 整车控制器多任务管理 182

6.6 整车控制器硬件测试实验 192

6.6.1 ETAS实时仿真系统硬件设计 193

6.6.2 ETAS实时仿真系统软件设计 197

6.6.3 硬件测试仿真实验结果分析 199

6.7 本章小结 203

参考文献 203

第7章 驱动电机及电机控制器的研发 204

7.1 纯电动汽车驱动电机概述 204

7.1.1 纯电动汽车驱动电机类型 205

7.1.2 纯电动汽车驱动电机分布 206

7.2 永磁同步电机结构与工作原理 207

7.2.1 常用电机的分类 207

7.2.2 永磁同步电机的结构 209

7.2.3 永磁同步电机的工作原理 211

7.3 永磁同步电机常用控制方法 211

7.3.1 矢量控制 211

7.3.2 直接转矩控制 212

7.3.3 智能控制 213

7.4 永磁同步电机矢量控制 213

7.4.1 永磁同步电机矢量控制的基本原理 213

7.4.2 坐标变换 214

7.4.3 永磁同步电机的数学模型 217

7.4.4 基于转子磁场定向的矢量控制策略 220

7.4.5 空间矢量脉冲宽度调制 222

7.5 PMSM矢量控制系统的Simulink仿真 231

7.5.1 矢量控制系统中各仿真模块的搭建 231

7.5.2 PMSM矢量控制系统Simulink仿真模型 236

7.5.3 PMSM矢量控制系统Simulink仿真与分析 238

7.6 PMSM矢量控制系统的实现 241

7.6.1 英飞凌XE164FN/XC2000概述与开发平台介绍 241

7.6.2 电机控制器硬件模块 242

7.6.3 电机控制器软件模块 250

7.7 本章小结 261

参考文献 262

第8章 锂离子动力电池及管理系统的研发 263

8.1 锂离子动力电池概述 263

8.1.1 电动汽车对锂离子动力电池的要求 263

8.1.2 锂离子动力电池的工作原理 264

8.1.3 锂离子动力电池的种类 265

8.2 锂离子动力电池的基本参数 266

8.2.1 锂离子动力电池的物理参数 266

8.2.2 锂离子动力电池的电性能参数 266

8.2.3 锂离子动力电池的环境参数 270

8.2.4 锂离子动力电池的一致性参数 270

8.3 锂离子动力电池的建模与参数辨识 271

8.3.1 锂离子动力电池模型的类型 271

8.3.2 电池模型的参数辨识方法 273

8.3.3 应用实例 274

8.4 锂离子动力电池管理系统 280

8.4.1 基本构成与功能 280

8.4.2 数据采集功能开发 281

8.4.3 电池状态估计 286

8.4.4 均衡管理系统开发 292

8.4.5 热管理系统开发 294

8.4.6 应用实例 297

8.5 BMS从板设计实例 301

8.5.1 BMS系统结构 301

8.5.2 LMU需求分析和总体设计 302

8.5.3 LMU硬件设计 304

8.5.4 LMU软件设计 313

8.6 本章小结 314

参考文献 314

第9章 质子交换膜燃料电池建模和监控系统的研发 315

9.1 PEMFC系统简介 315

9.1.1 PEMFC基本结构 315

9.1.2 氢燃料电池系统的工作原理 316

9.2 PEMFC系统建模 316

9.2.1 电压模型 317

9.2.2 阴极模型 321

9.2.3 阳极模型 324

9.2.4 交换膜水合模型 326

9.2.5 辅助系统模型 328

9.3 PEMFC空气供给系统的控制 333

9.3.1 PEMFC空气供给系统的PID控制 333

9.3.2 基于模糊补偿的PEMFC空气供给系统PID控制 335

9.4 氢燃料电池的监控系统研发 338

9.4.1 PEMFC监控系统的整体结构 339

9.4.2 下位机系统的设计 339

9.4.3 上位机系统的设计 347

9.5 本章小结 349

参考文献 349