第1章 概述 1
1.1电动汽车 1
1.1.1电动汽车的定义 1
1.1.2电动车辆 1
1.1.3新能源汽车 1
1.2新能源汽车在国外的发展概述 2
1.2.1各国的优惠政策概述 2
1.2.2美国对新能源汽车的激励政策 2
1.2.3美国加州的零排放政策和零排放汽车积分 3
1.2.4日本“新一代汽车”政策及发展概况 3
1.3国内新能源汽车产业的发展情况 4
1.3.1新能源汽车产业发展的原动力 4
1.3.2我国政府发展新能源汽车的战略和优惠政策 5
1.3.3我国新能源汽车产业的快速发展 5
1.4汽车工业和技术的未来发展方向 6
参考文献 6
第2章 整车行驶工况与性能匹配 7
2.1汽车行驶工况概述 7
2.2国外汽车行驶工况介绍 8
2.2.1美国行驶工况 8
2.2.2欧洲行驶工况 10
2.2.3日本行驶工况 10
2.2.4检测循环工况的动态化趋势 11
2.3我国行驶工况的发展状况 11
2.4行驶工况的特征分析 12
2.5汽车行驶工况开发方法 14
2.5.1开发规划 14
2.5.2数据的获取 15
2.5.3数据的分析与处理 15
2.5.4工况的解析与合成 16
2.5.5工况的验证 16
2.6行驶工况在整车性能分析和匹配研究中的应用 17
2.6.1确定动力性能指标 17
2.6.2整车参数匹配与仿真 17
2.6.3整车能量消耗和排放试验 18
参考文献 19
第3章 驱动电机及其控制系统 20
3.1概述 20
3.2直流电机驱动系统 23
3.2.1直流电机工作原理 23
3.2.2直流电机数学方程 25
3.2.3直流电机机械特性分析 26
3.2.4直流电机控制器原理 27
3.2.5直流电机驱动系统 28
3.3交流感应电机驱动系统 30
3.3.1交流感应电机工作原理 30
3.3.2交流感应电机在额定电压和额定频率下的转矩-转速特性 32
3.3.3交流驱动系统 34
3.3.4基于感应电机稳态模型的变压变频下交流电机系统的机械特性 34
3.3.5交流感应电机矢量控制算法 36
3.3.6交流感应电机直接转矩控制算法 39
3.3.7交流感应电机驱动系统的特点 40
3.4交流永磁电机驱动系统 40
3.4.1交流永磁同步电机驱动系统 40
3.4.2永磁同步电机工作原理 41
3.4.3永磁同步电机转矩-转速特性 44
3.4.4无刷直流电机工作原理 44
3.4.5无刷直流电机数学模型及控制系统 44
3.4.6交流永磁电机驱动系统特点 47
3.5开关磁阻电动机 47
3.5.1开关磁阻电机工作原理 47
3.5.2开关磁阻电动机的数学模型 48
3.5.3电动汽车开关磁阻电机控制系统 49
3.5.4开关磁阻电机驱动系统的特点 49
3.6电动车辆电机驱动系统设计概要 50
3.6.1概述 50
3.6.2电动汽车驱动电机的工作制 50
3.6.3汽车驱动电机系统的转矩-转速特性确定 52
3.6.4工程车辆驱动电机系统的转矩-转速特性确定 53
参考文献 54
第4章 动力电池系统 55
4.1概述 55
4.2动力电池的基本术语 56
4.3电动车辆对电池性能的要求 57
4.3.1纯电动汽车对电池的要求 58
4.3.2混合动力汽车对电池的工作要求 58
4.3.3可外接充电式混合动力汽车（PHEV）对电池的工作要求 59
4.3.4电动车用电池的具体指标要求举例 59
4.4电动车用电池的主要种类及特点 61
4.4.1铅酸电池 61
4.4.2镍氢电池 62
4.4.3 ZEBRA电池 63
4.4.4锂离子电池 64
4.4.5锂空气电池 66
4.4.6锂资源 68
4.5电池测试方法 69
4.5.1单体、模块与电池组 69
4.5.2电动汽车动力电池国内标准 69
4.5.3国外动力电池的试验方法 69
4.6电池管理系统 70
4.6.1电池管理系统概述 70
4.6.2电动汽车电池管理系统举例 72
4.7电动车用电池管理的关键技术 72
4.7.1电池模型应用 72
4.7.2 SOC估计 76
4.7.3电池组热管理 78
4.8动力电池技术前景展望 81
4.8.1电动汽车动力电池类别 81
4.8.2电容型电池 81
4.8.3聚合物锂离子电池 82
4.8.4石墨烯表面驱动锂离子交换电池 84
4.8.5动力电池的发展展望 84
参考文献 85
第5章 超级电容与飞轮储能装置 87
5.1超级电容的研究现状 87
5.2超级电容的储能机理及分类 88
5.2.1超级电容的储能机理 88
5.2.2超级电容的分类 89
5.3碳镍体系超级电容 91
5.3.1充电过程 91
5.3.2放电过程 91
5.4超级电容的模型 92
5.4.1超级电容的理论模型 92
5.4.2超级电容等效电路模型 93
5.5超级电容在电动汽车上的应用 96
5.5.1超级电容与动力电池的比较 96
5.5.2超级电容组的电压均衡问题 96
5.5.3超级电容在车辆上的应用 97
5.5.4车用超级电容的发展方向 98
5.6飞轮储能装置 99
5.6.1飞轮储能装置的结构及原理 100
5.6.2飞轮储能装置与其他储能装置的比较 102
5.6.3飞轮储能装置发展现状 102
5.6.4飞轮储能装置关键技术 104
参考文献 105
第6章 质子交换膜燃料电池 106
6.1燃料电池概述 106
6.1.1燃料电池的分类 106
6.1.2车用燃料电池及其关键技术 107
6.1.3燃料电池的性能指标 109
6.2质子交换膜燃料电池的工作原理 110
6.3膜电极 111
6.3.1聚合物电解质膜 112
6.3.2电催化剂 115
6.4双极板 116
6.5燃料电池的水管理和热管理 118
6.5.1燃料电池的水管理 118
6.5.2燃料电池的热管理 121
6.6增压式燃料电池和常压式燃料电池 122
6.6.1增压式燃料电池 122
6.6.2常压式燃料电池 124
6.7燃料电池的相关计算 126
6.7.1燃料电池单体的电压及效率的计算 126
6.7.2空气流量计算 129
6.7.3氢气流量 129
6.7.4水的生成量计算 130
6.8燃料电池技术的发展 130
6.8.1面向示范和产品验证的燃料电池系统开发 130
6.8.2下一代燃料电池系统研究与开发 130
6.8.3车载储氢与高压加注关键技术及装备研发 131
6.8.4高效低成本制氢技术及储氢装置研发 131
参考文献 131
第7章 电动助力转向、制动及其他电动化辅助系统 133
7.1电动助力转向系统 133
7.1.1电动助力转向系统概述 133
7.1.2电动助力转向系统的分类 133
7.2用于电动车辆的气压制动系统 139
7.2.1电动车辆的空气压缩机控制回路 139
7.2.2电动制动空气压缩机 140
7.3电动制动器（EMB） 142
7.4电动空调制冷压缩机 143
7.4.1制冷方式 143
7.4.2电动压缩机驱动方式 146
7.4.3高效节能压缩机的选用 147
参考文献 149
第8章 电动汽车的电气系统 150
8.1电气系统概述 150
8.1.1低压电气的控制逻辑 150
8.1.2高压电气系统 150
8.2电源变换器 151
8.2.1电动汽车中的电源变换器 151
8.2.2降压变换器 152
8.2.3升压变换器 153
8.2.4双向电源变换器 154
8.3电气系统的电磁兼容性 156
8.3.1电磁兼容概述 156
8.3.2电磁噪声的分析 156
8.3.3电磁噪声的传播 158
8.3.4减少电磁干扰的主要措施 159
8.4电动汽车的电气安全技术 163
8.4.1电气绝缘检测的一般方法 163
8.4.2电动汽车电气绝缘性能的描述 164
8.4.3绝缘电阻检测原理 164
参考文献 165
第9章 纯电动车辆 166
9.1纯电动车辆概述 166
9.2美国的电动汽车计划 167
9.2.1美国通用汽车公司的EV-1纯电动轿车 167
9.2.2美国特斯拉汽车公司的纯电动车 169
9.3法国的电动汽车发展历程和标致-雪铁龙（PSA）集团的纯电动轿车 176
9.4德国的纯电动汽车 176
9.4.1奔驰公司的纯电动微型车Smart 176
9.4.2宝马（BMW）公司的纯电动汽车i3 177
9.5日本的纯电动汽车研发概况 177
9.6中国的纯电动汽车和电动汽车示范城市 178
9.7轻型（低速）电动车 179
9.7.1车型和用途简介 179
9.7.2中小型电动牵引车 182
9.7.3轻型电动车的一般结构 182
9.7.4四轮轻型电动车的安全设计标准 185
9.8机场地面支持与服务电动车辆 186
9.8.1概述 186
9.8.2我国近年开发的机场地面支持与服务电动车辆 186
参考文献 190
第10章 混合动力电动汽车 191
10.1混合动力电动汽车概述 191
10.2传统内燃机车辆的能量利用情况 192
10.3混合动力驱动系统的节能潜力 194
10.4混合动力汽车的排放问题 195
10.5混合动力电动车的分类 195
10.5.1串联混合动力系统 197
10.5.2并联混合动力系统 198
10.5.3混联式混合动力电动车 201
10.6混合动力电动车的能量管理与控制策略 205
10.6.1串联式混合动力系统的工作模式 205
10.6.2并联式混合动力系统的工作模式 206
10.6.3混合动力系统的能量管理策略 206
10.7插电式混合动力汽车（PHEV） 207
10.7.1 PHEV的发展背景 207
10.7.2 PHEV的工作模式 208
10.7.3 PHEV的研发现状 208
10.7.4当前PHEV研究的主要问题 212
10.8不同类型混合动力车与传统汽油车总效率的比较 214
参考文献 214
第11章 燃料电池汽车 216
11.1燃料电池汽车的基本结构 216
11.2燃料电池汽车动力系统的参数匹配方法 218
11.2.1理想的动力驱动系统的参数优化匹配方法 218
11.2.2实用的动力驱动系统的参数优化匹配方法 219
11.2.3整车参数、动力性指标与目标工况 221
11.3燃料电池汽车燃料经济性的计算 221
11.3.1燃料电池系统氢气消耗量的计量方法 221
11.3.2蓄电池等效氢气消耗量的折算 223
11.4燃料电池汽车动力驱动系统的参数匹配举例 225
11.4.1车辆行驶需求功率及功率谱分析 225
11.4.2驱动电机参数的选择 228
11.5传动系速比的选择 231
11.5.1传动系最小传动比的选择 232
11.5.2传动系最大传动比的选择 232
11.5.3固定速比齿轮传动系的传动比选择 232
11.6动力源参数匹配与系统构型分析 234
11.6.1双动力源之间的基本能量分配策略 234
11.6.2 “FC＋B_DC/DC（功率混合型）”构型的能量分配策略 234
11.6.3 “FC_DC/DC＋B（能量混合型）”构型的能量分配策略 236
11.6.4燃料电池系统的特性参数 237
11.6.5蓄电池系统的参数选择 237
11.7国外燃料电池汽车的研究进展 238
11.7.1总体进展情况 238
11.7.2日本丰田汽车公司的燃料电池汽车 240
11.7.3日本本田汽车公司的氢燃料电池车 242
11.7.4德国大众汽车公司的燃料电池汽车 244
11.7.5通用汽车公司的最新概念车“自主魔力” 247
11.8国内燃料电池汽车的研究进展 248
11.8.1燃料电池轿车动力系统技术平台与整车研发 249
11.8.2燃料电池客车动力系统技术平台与整车研发 249
参考文献 250
第12章 整车控制与系统仿真 251
12.1整车控制系统及其功能分析 251
12.1.1控制对象 251
12.1.2整车控制系统结构 252
12.1.3整车控制器功能 253
12.2整车控制器开发 254
12.2.1开发模式 254
12.2.2硬件在环开发系统 256
12.2.3仿真模型 258
12.2.4快速控制器原型 263
12.3能量管理策略及其优化 265
12.3.1混联式混合动力系统 266
12.3.2燃料电池串联式系统 268
12.4整车通信系统 270
12.4.1 CAN总线及其应用 271
12.4.2 TTCAN协议及通信实时性分析 273
12.4.3 FlexRay总线及其应用 276
12.5整车容错控制系统 278
12.5.1容错单元及容错控制系统 279
12.5.2容错的CAN通信系统 281
12.6汽车驾驶新技术——自动驾驶、高级驾驶员辅助系统和车联网 283
12.6.1自动驾驶 283
12.6.2先进驾驶员辅助系统 287
12.6.3车联网 288
参考文献 289
第13章 充电装置与氢系统基础设施 290
13.1充电装置与电动汽车 290
13.2电动汽车充电装置的分类 291
13.3电动汽车充电技术和充电装置 293
13.4电动汽车充电模式的选择 294
13.4.1充电站的主要结构和功能 294
13.4.2电动汽车的充电方式 294
13.4.3几种电动汽车充换电模式简介 295
13.5电动汽车充电装置的展望 297
13.6燃料电池汽车和氢能 298
13.6.1燃料电池和氢能 298
13.6.2氢的基本性质 298
13.7氢的制取 299
13.7.1电解水制氢 300
13.7.2天然气蒸汽重整制氢 300
13.7.3来自焦化厂、氯碱工厂或石油精炼厂的副产品氢 301
13.7.4集中与分布制氢的氢成本比较 302
13.8加氢站构成与系统方案 302
13.8.1加氢站组成 302
13.8.2加氢站系统类型 303
13.8.3加氢机 304
13.8.4加氢站建设成本 305
13.8.5全球主要燃料电池大客车示范项目的加氢站 306
13.9氢安全 311
参考文献 312
第14章 电动汽车标准与规范 314
14.1我国电动汽车标准的制定 314
14.2国外电动车辆标准化组织及所制定的标准简介 315
14.2.1国际标准化组织 315
14.2.2国际电工委员会（IEC） 316
14.2.3欧洲标准化技术委员会/电驱动道路车辆技术委员会 317
14.2.4联合国世界车辆法规协调论坛（UN/WP29） 317
14.2.5美国汽车工程师学会 318
14.2.6美国电动运输协会标准 319
14.2.7日本工业标准调查会（JISC） 319
14.2.8日本电动车辆协会 319
附录 320
附录1 我国已经发布的电动汽车和电动摩托车相关标准 320
附录2 国外电动汽车相关标准 321
参考文献 327