现代电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池车 基本原理、理论和设计PDF电子书下载

第1章 环境影响与现代交通运输的历史 1

1.1大气污染 1

氧化氮化合物 1

一氧化碳 2

未完全燃烧的碳氢化合物 2

其他的污染物质 2

1.2全球变暖 3

1.3石油资源 5

1.4引发的代价 7

1.5应对将来石油供应的各种交通运输发展策略的重要性 8

1.6电动汽车的历史 11

1.7混合动力电动汽车的历史 13

1.8燃料电池车的历史 15

参考文献 16

第2章 车辆的基本原理 18

2.1车辆运动的一般描述 18

2.2车辆的阻力 19

滚动阻力 19

空气阻力 21

爬坡阻力 22

2.3动力学方程 23

2.4轮胎与地面间的附着力和最大牵引力 25

2.5动力系的牵引力和车速 26

2.6车辆动力装置和传动装置特性 28

动力装置特性 28

2.6.2传动装置特性 31

手动齿轮传动装置 31

流体动力传动装置 32

连续变速传动装置 37

2.7车辆性能 37

最高车速 37

爬坡能力 39

加速性能 39

2.8运行燃油的经济性 41

内燃机的燃油经济性能 41

车辆燃油经济性的计算 42

改进车辆燃油经济性的基本技术 45

2.9制动性能 46

制动力 46

前后轮轴上的制动力分布 47

参考文献 51

第3章 内燃机 52

3.1四冲程火花点火内燃机 52

3.1.1工作原理 52

3.1.2运行参数 54

发动机额定值 54

每一循环的指示功和平均有效压力 54

机械效率 56

比油耗和效率 56

排放率 57

燃油／空气和空气／燃油之比值 57

容积效率 58

3.1.3运行与性能参数之间的关系 59

3.1.4发动机运行特性 59

发动机性能参数 59

指示功率和有效功率与扭矩 60

油耗特性 61

3.1.5影响火花点火发动机性能、效率和排放特性的运行变量 63

点火定时 63

燃油／空气的当量比 63

3.1.6排放控制 66

3.1.7改善性能、效率和排放特性的基本技术 67

3.2四冲程压燃式内燃机 69

3.3二冲程发动机 70

3.4汪格尔转子式发动机 73

3.5斯特林发动机 75

3.6燃气轮机发动机 80

3.7拟等温布雷托循环发动机 82

参考文献 83

第4章 电动汽车 84

4.1电动汽车的结构 84

4.2电动汽车的性能 87

牵引电动机的特性 87

牵引力和传动装置要求 88

车辆性能 90

4.3正常行驶工况下的牵引力 93

4.4能量消耗 97

参考文献 99

第5章 混合动力电动汽车 100

5.1混合动力电驱动系的概念 100

5.2混合动力电驱动系的构造 103

5.2.1串联式混合动力电驱动系 103

5.2.2并联式混合动力电驱动系 105

转矩耦合的并联式混合动力电驱动系 105

转速耦合的并联式混合动力电驱动系 111

转矩耦合与转速耦合的并联式混合动力电驱动系 113

参考文献 116

第6章 电驱动系统 118

6.1直流电动机驱动 120

工作原理及其性能 121

组合的电枢电压与励磁控制 124

6.1.3直流电动机的斩波控制 124

6.1.4斩波馈电直流电动机的多象限控制 128

6.1.4.1正转和正转再生制动的两象限控制 128

6.1.4.1.1含换向开关的单个斩波器 128

6.1.4.1.2 C型两象限斩波器 129

6.1.4.2四象限运行 131

6.2感应电动机驱动 131

6.2.1感应电动机的基本工作原理 132

6.2.2稳态性能 134

6.2.3恒压频比控制 136

6.2.4电力电子控制 138

6.2.5磁场定向控制 140

6.2.5.1磁场定向原理 140

6.2.5.2控制 147

6.2.5.3直接转子磁通定向法 148

6.2.5.4间接转子磁通定向法 151

6.2.6应用于磁场定向控制的电压源逆变器 152

6.2.6.1电压源逆变器中的电压控制 154

6.2.6.2电压源逆变器中的电流控制 156

6.3永磁无刷直流电动机驱动 159

6.3.1永磁无刷直流电动机驱动的基本原理 161

6.3.2永磁无刷直流电动机的结构和分类 161

6.3.3永磁体材料性能 164

6.3.3.1铝镍钴 165

6.3.3.2铁氧体 165

6.3.3.3稀土永磁体 165

6.3.4永磁无刷直流电动机的性能分析和控制 165

6.34.1性能分析 166

6.3.4.2永磁无刷直流电动机驱动的控制 167

6.3.5扩展转速技术 169

6.3.6无检测器技术 169

6.3.6.1应用检测量和数学的方法 170

6.3.6.2使用观测器的方法 170

6.3.6.3使用反电动势感测的方法 170

6.3.6.4独特的无检测器技术 171

6.4开关磁阻电动机驱动 172

6.4.1基本磁结构 173

6.4.2转矩生成 176

6.4.3开关磁阻电动机驱动变换器 178

6.4.4运行模式 180

6.4.5发电运行（再生制动）模式 181

6.4.6无检测器控制 184

6.4.6.1基于相磁链的方法 184

6.4.6.2基于相电感的方法 185

6.4.6.2.1基于相电感的无检测器控制 185

6.4.6.2.2基于相增量电感的无检测器控制 185

6.4.6.3调制信号注入法 186

6.4.6.3.1频率调制方法 186

6.4.6.3.2幅度调制和相位调制方法 186

6.4.6.3.3基于诊断脉冲的方法 187

6.4.6.4基于互感电压的方法 187

6.4.6.5基于观测器的方法 188

6.4.7开关磁阻电动机驱动的自校正技术 188

6.4.7.1应用算术方法的自校正 188

6.4.7.1.1具有平衡电感模式的最优化 189

6.4.7.1.2参数变化下的最优化 189

6.4.7.2应用人工神经网络的自校正 190

6.4.8开关磁阻电动机的振动与噪声 192

6.4.9开关磁阻电动机设计 193

6.4.9.1定、转子极数 193

6.4.9.2定子外径 194

6.4.9.3转子外径 194

6.4.9.4气隙 195

6.4.9.5定子极弧 195

6.4.9.6定子铁心底座 195

6.4.9.7性能预测 195

参考文献 196

第7章 串联式混合动力电驱动系的设计 202

7.1运行模式 203

7.2控制策略 204

7.2.1峰值电源最大荷电状态的控制策略 204

7.2.2恒温控制策略（发动机开／关控制） 206

7.3主要部件的分类定位 207

7.3.1牵引电动机额定功率值的设计 207

7.3.2发动机／发电机组额定功率值的设计 209

7.3.3峰值电源设计 211

7.3.3.1峰值电源的功率容量 211

7.3.3.2峰值电源的能量容量 211

7.4设计实例 212

7.4.1牵引电动机量值的设计 212

7.4.2齿轮传动比的设计 213

7.4.3加速性能的检验 213

7.4.4爬坡能力的检验 213

7.4.5发动机／发电机组量值的设计 214

7.4.6峰值电源功率容量的设计 215

7.4.7峰值电源能量容量的设计 216

7.4.8耗油量 216

参考文献 218

第8章 并联式混合动力电驱动系的设计 219

8.1并联式混合动力电驱动系的控制策略 220

8.1.1峰值电源最大荷电状态的控制策略 221

8.1.2发动机开／关的控制策略 223

8.2电驱动系参数的设计 224

8.2.1发动机功率容量设计 225

8.2.2电动机功率容量设计 227

8.2.3传动装置设计 230

8.2.4能量存储设计 231

8.3仿真 233

参考文献 234

第9章 轻度混合动力电驱动系的设计 235

9.1制动和传动装置中消耗的能量 235

9.2并联式轻度混合动力电驱动系 237

9.2.1结构 237

9.2.2运行模式和控制策略 237

9.2.3驱动系设计 239

9.2.4性能 243

9.3串、并联式轻度混合动力电驱动系 246

9.3.1含行星齿轮构件的驱动系结构 246

9.3.2运行模式和控制 248

9.3.2.1转速耦合的运行模式 248

9.3.2.2转矩耦合的运行模式 249

9.3.2.3单发动机牵引模式 250

9.3.2.4再生制动模式 250

9.3.2.5发动机起动 251

9.3.3控制策略 251

9.3.4配置浮动定子电动机的驱动系 252

参考文献 253

第10章 能量存储 255

10.1电化学蓄电池组 255

10.1.1电化学反应 257

10.1.2热力学电压 258

10.1.3比能量 259

10.1.4比功率 261

10.1.5能量效率 263

10.1.6蓄电池技术 263

10.1.6.1铅酸蓄电池 263

10.1.6.2镍基蓄电池 264

10.1.6.2.1镍／铁系统 264

10.1.6.2.2镍／镉系统 265

10.1.6.2.3镍／金属氢化物（Ni-MH）蓄电池 265

10.1.6.3锂基蓄电池 266

10.1.6.3.1锂聚合物（Li-P）蓄电池 266

10.1.6.3.2锂离子（Li-Ion）蓄电池 267

10.2超级电容器 267

10.2.1超级电容器特性 268

10.2.2超级电容器的基本原理 268

10.2.3超级电容器性能 269

10.2.4超级电容器的应用技术 273

10.3超高速飞轮 274

10.3.1飞轮的工作原理 274

10.3.2飞轮系统的功率容量 276

10.3.3飞轮的应用技术 278

10.4混合的能量存储装置 280

参考文献 283

第11章 再生制动的基本原理 284

11.1制动中的能量损耗 284

11.2前后轮上的制动功率和能量 286

11.3电动汽车和混合动力电动汽车的制动系统 288

11.3.1串联制动一最佳感觉 288

11.3.2串联制动一最佳的能量回收 289

11.3.3并联制动 291

11.4防抱死制动系统（ABS） 292

参考文献 294

第12章 燃料电池车 295

12.1燃料电池的工作原理 295

12.2电极电位、电流-电压曲线 298

12.3燃料和氧化剂的消耗 301

12.4燃料电池系统特性 302

12.5燃料电池技术 303

12.5.1质子交换膜燃料电池 304

12.5.2碱性燃料电池 305

12.5.3磷酸燃料电池 306

12.5.4熔融碳酸盐燃料电池 308

12.5.5固态氧化物燃料电池 308

12.5.6直接甲醇燃料电池 309

12.6燃料供应 310

12.6.1储氢 310

12.6.1.1压缩氢 310

12.6.1.2低温液氢 312

12.6.1.3金属氢化物 312

12.6.2制氢 314

12.6.2.1水蒸汽重整 314

12.6.2.2部分氧化重整 315

12.6.2.3自动供热重整 315

12.6.3氢的载体一氨 316

12.7无氢燃料电池 316

参考文献 317

第13章 燃料电池混合动力电驱动系设计 319

13.1结构 319

13.2控制策略 320

13.3参数设计 322

13.3.1电动机功率设计 322

13.3.2燃料电池系统的功率设计 323

13.3.3峰值电源的功率和能量容量设计 324

13.3.3.1峰值电源的功率容量 324

13.3.3.2峰值电源的能量容量 324

13.4设计实例 325

参考文献 327

索引（中英文对照） 328

汉语拼音音节索引 328

英语缩写字索引 348