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目录 1

第1章 绪论 1

参考文献 6

第2章 燃料电池的基本原理及应用 7

2.1 燃料电池的基本原理 7

2.2 燃料电池的分类 8

2.2.1 碱性燃料电池 9

2.2.2 磷酸燃料电池 9

2.2.3 质子交换膜燃料电池 9

2.2.4 熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池 10

2.3 质子交换膜燃料电池 10

2.3.1 质子交换膜 11

2.3.2 质子交换膜燃料电池的催化剂 13

2.3.3 膜电极和双极性集流板 15

2.4 质子交换膜燃料电池的效率和工作特性 17

2.4.1 质子交换膜燃料电池的效率 17

2.4.2 质子交换膜燃料电池的工作特性 18

2.5 质子交换膜燃料电池的模块特性 21

2.6 燃料电池的发展趋势 21

参考文献 22

第3章 燃料电池汽车结构 23

3.1 燃料电池汽车的基本结构 23

3.2 燃料电池系统 25

3.2.1 燃料电池系统的基本结构 25

3.2.2 质子交换膜燃料电池与传统内燃机的比较 27

3.3 DC/DC变换器 27

3.3.1 DC/DC变换器的作用 27

3.3.2 DC/DC变换器的基本工作原理 28

3.3.3 燃料电池汽车DC/DC变换器的关键技术 30

3.4 驱动电机及其控制系统 31

3.4.1 电机及其控制器 31

3.4.2 感应电机的矢量控制 33

3.4.3 无刷直流电机 39

3.4.4 燃料电池汽车电驱动系统的研究方向 40

3.5 辅助电池及其管理系统 42

3.5.1 电池概述 42

3.5.2 氢-镍电池 43

3.5.3 锂离子电池 46

3.5.4 电池管理系统 48

3.6 超级电容 54

3.6.1 超级电容概述 55

3.6.2 超级电容的分类 55

3.6.3 超级电容的发展水平 59

3.6.4 超级电容组管理系统 60

3.7 燃料电池汽车的研究进展 63

3.7.1 美国通用汽车公司 64

3.7.2 美国福特汽车公司 67

3.7.3 美国克莱斯勒汽车公司 68

3.7.4 加拿大巴拉德动力系统公司 68

3.7.5 戴姆勒-奔驰汽车公司 69

3.7.6 日本丰田汽车公司 72

3.7.7 日本本田汽车公司 75

参考文献 77

第4章 建模仿真与能量管理策略 79

4.1 电动汽车仿真技术及其应用现状 79

4.1.1 仿真的基本概念 79

4.1.2 仿真方法 80

4.1.3 常用的仿真软件 81

4.2 燃料电池汽车的部件建模 82

4.2.1 车辆部件及其建模 82

4.2.2 轮胎模型 84

4.2.3 驱动电机及其控制器 87

4.2.4 辅助蓄电池及管理系统 93

4.2.5 超级电容 96

4.2.6 DC/DC变换器 99

4.3 燃料电池电动汽车整车仿真实例 100

4.3.1 后向仿真 100

4.3.2 前向仿真 107

4.4 燃料电池大客车的动力性计算与仿真实例 111

4.4.1 变速器设计及整车动力性能计算 111

4.4.2 燃料电池大客车的系统仿真 113

4.5 能量管理策略与优化 115

4.5.1 燃料电池汽车能量管理策略 115

4.5.2 传统的功率分配策略 117

4.5.3 功率分配的模糊控制 117

4.5.4 功率分配策略的优化 118

4.5.5 工况自适应的功率分配策略 120

参考文献 120

第5章 整车控制系统设计 123

5.1 系统设计要求与原则 123

5.2 基于dSPACE的整车控制器快速原型开发 125

5.2.1 dSPACE系统简介 126

5.2.2 整车控制器快速原型的开发 127

5.3 整车控制器电控单元ECU的研究开发 130

5.3.1 整车控制器硬件开发 131

5.3.2 嵌入式实时操作系统的应用 132

5.4 CAN总线通信技术的应用 135

5.4.1 CAN总线介绍 135

5.4.2 CAN总线的技术规范和网络协议 137

5.4.3 CAN总线在燃料电池汽车上的应用举例 139

5.5 线控技术简介 139

参考文献 140

第6章 燃料电池电动汽车及关键部件试验 143

6.1 燃料电池电动汽车整车性能试验 143

6.2 质子交换膜燃料电池试验 143

6.2.1 影响燃料电池性能的主要工作参数 144

6.2.2 燃料电池试验的主要内容 144

6.2.3 燃料电池测试系统的基本结构 145

6.2.4 燃料电池系统的稳态和动态特性 147

6.2.5 燃料电池的测试 149

6.3.1 蓄电池组的试验标准 154

6.3 蓄电池组及管理系统试验方法 154

6.3.2 国内外电池测试规范介绍 155

6.3.3 电池组试验方法 159

6.4 超级电容试验 160

6.4.1 试验目的与试验规范 160

6.4.2 超级电容试验内容 160

6.4.3 超级电容试验设备 164

6.5 驱动电机及控制器试验 164

6.5.1 驱动电机及控制器试验目的 164

6.5.2 驱动电机及控制器试验分类 165

6.5.3 型式试验 165

6.5.4 电机常规试验 168

参考文献 169

第7章 燃料电池汽车供氢系统、氢源及氢安全 171

7.1 氢的基本性质 171

7.2.1 化石燃料的转化 172

7.2 氢的制备方法 172

7.2.2 水电解制氢 175

7.2.3 含氢工业尾气回收氢 176

7.2.4 可再生资源制氢技术 177

7.2.5 车载制氢技术 177

7.3 氢分离纯化技术 180

7.4 氢的输配 182

7.5.1 高压氢气储存 186

7.5 燃料电池汽车车上供氢系统 186

7.5.2 液态储氢 189

7.5.3 金属储氢 192

7.5.4 活性炭吸附储氢 193

7.5.5 碳纳米材料储氢 193

7.6 燃料电池汽车氢安全系统 194

7.6.1 燃料电池汽车氢安全控制系统 194

7.6.2 燃料电池汽车车库的氢安全系统 195

参考文献 197

附录 国内外电动汽车标准目录 199