第1章 概述 1
1.1汽车百年回顾 1
1.2能源安全和环境保护 5
1.3美国政府的PNGV计划 7
1.4汽车工业和技术的未来发展方向 11
1.5从化石燃料时代向低碳和可再生能源时代过渡 12
参考文献 14
第2章 整车行驶工况与性能匹配 15
2.1汽车行驶工况概述 15
2.2国外汽车行驶工况介绍 16
2.2.1美国行驶工况 16
2.2.2欧洲行驶工况 18
2.2.3日本行驶工况 18
2.3我国行驶工况的发展状况 19
2.4行驶工况的特征分析 20
2.5汽车行驶工况开发方法 21
2.5.1开发规划 22
2.5.2数据的获取 22
2.5.3数据的分析与处理 23
2.5.4工况的解析与合成 24
2.5.5工况的验证 24
2.6行驶工况在整车性能分析和匹配研究中的应用 24
2.6.1确定动力性能指标 25
2.6.2整车参数匹配与仿真 25
2.6.3整车能量消耗和排放试验 26
参考文献 27
第3章 驱动电机及其控制系统 28
3.1概述 28
3.2直流电机（DC Motor）驱动系统 28
3.2.1直流电机工作原理 28
3.2.2直流电机数学方程 29
3.2.3直流电机机械特性分析 30
3.2.4直流电机控制器原理 31
3.2.5直流电机驱动系统的特点 32
3.3交流感应电机驱动系统 32
3.3.1交流感应电机工作原理 33
3.3.2基于感应电机稳态模型的变压变频调速 34
3.3.3交流感应电机矢量控制算法 36
3.3.4交流感应电机直接转矩控制算法 38
3.3.5交流感应电机驱动系统特点 39
3.4交流永磁电机驱动系统 39
3.4.1交流同步电机工作原理 39
3.4.2永磁同步电机数学模型及控制系统 40
3.4.3无刷直流电机工作原理 41
3.4.4无刷直流电机数学模型及控制系统 42
3.4.5交流永磁电机驱动系统特点 43
3.5开关磁阻电机 43
3.5.1开关磁阻电机工作原理 43
3.5.2开关磁阻电机的数学模型 44
3.5.3电动汽车SR电机控制系统 45
3.5.4开关磁阻电机驱动系统的特点 45
3.6电机驱动系统总结与展望 46
参考文献 47
第4章 动力电池系统 49
4.1概述 49
4.2动力电池的基本术语 50
4.3电动车辆对电池性能的要求 52
4.3.1纯电动汽车对电池的要求 52
4.3.2混合动力汽车对电池的工作要求 52
4.3.3可外接充电式混合动力汽车（PHEV）对电池的工作要求 53
4.3.4电动车用电池的具体指标要求举例 53
4.4电动车用电池的主要种类及特点 55
4.4.1铅酸电池 55
4.4.2镍氢电池 56
4.4.3 ZEBRA电池 58
4.4.4锂离子电池 58
4.4.5锂空气电池 60
4.4.6锂资源 62
4.5电池测试方法 63
4.5.1单体、模块与电池组 63
4.5.2电动汽车动力电池国内标准 63
4.5.3国外动力电池的试验方法 64
4.6电池管理系统 65
4.6.1电池管理系统概述 65
4.6.2电动汽车电池管理系统举例 65
4.7电动车用电池管理的关键技术 67
4.7.1电池模型应用 67
4.7.2 SOC估计 70
4.7.3电池组热管理 72
4.8动力电池技术前景展望 75
4.8.1电动汽车动力电池类别 75
4.8.2电容型电池 76
4.8.3聚合物锂离子电池 77
4.8.4动力电池的发展展望 78
参考文献 79
第5章 超级电容与飞轮储能装置 81
5.1超级电容的研究现状 81
5.2超级电容的储能机理及分类 82
5.2.1超级电容的储能机理 82
5.2.2超级电容的分类 83
5.3碳镍体系超级电容 85
5.3.1充电过程 85
5.3.2放电过程 85
5.4超级电容的模型 86
5.4.1超级电容的理论模型 86
5.4.2超级电容等效电路模型 87
5.5超级电容在电动汽车上的应用 90
5.5.1超级电容与动力电池的比较 90
5.5.2超级电容组的电压均衡问题 90
5.5.3超级电容在车辆上的应用 91
5.5.4车用超级电容的发展方向 92
5.6飞轮储能装置 94
5.6.1飞轮储能装置的结构及原理 94
5.6.2飞轮储能装置与其他储能装置的比较 96
5.6.3飞轮储能装置发展现状 96
5.6.4飞轮储能装置关键技术 98
参考文献 99
第6章 质子交换膜燃料电池 100
6.1燃料电池概述 100
6.1.1燃料电池的分类 100
6.1.2车用燃料电池及其关键技术 101
6.1.3燃料电池的性能指标 103
6.2质子交换膜燃料电池的工作原理 104
6.3膜电极 105
6.3.1聚合物电解质膜 106
6.3.2电催化剂 109
6.4双极板 111
6.5燃料电池的水管理和热管理 112
6.5.1燃料电池的水管理 112
6.5.2燃料电池的热管理 115
6.6增压式燃料电池和常压式燃料电池 117
6.6.1增压式燃料电池 117
6.6.2常压式燃料电池 118
6.7燃料电池的相关计算 120
6.7.1燃料电池单体的电压及效率的计算 120
6.7.2空气流量计算 123
6.7.3氢气流量 124
6.7.4水的生成量计算 124
参考文献 124
第7章 电动助力转向、制动及其他电动化辅助系统 125
7.1电动助力转向系统 125
7.1.1电动助力转向系统概述 125
7.1.2电动助力转向系统的分类 125
7.2用于电动车辆的气压制动系统 131
7.2.1电动车辆的空气压缩机控制回路 131
7.2.2电动制动空气压缩机 132
7.3电动制动器（EMB） 134
7.4电动空调制冷压缩机 135
7.4.1制冷方式 135
7.4.2电动压缩机驱动方式 138
7.4.3高效节能压缩机的选用 139
参考文献 141
第8章 电动汽车的电气系统 142
8.1电气系统概述 142
8.1.1低压电气的控制逻辑 142
8.1.2高压电气系统 142
8.2电源变换器 143
8.2.1电动汽车中的电源变换器 143
8.2.2降压变换器 144
8.2.3升压变换器 145
8.2.4双向电源变换器 146
8.3电气系统的电磁兼容性 148
8.3.1电磁兼容概述 148
8.3.2电磁噪声的分析 148
8.3.3电磁噪声的传播 149
8.3.4减少电磁干扰的主要措施 151
8.4电动汽车的电气安全技术 155
8.4.1电气绝缘检测的一般方法 155
8.4.2电动汽车电气绝缘性能的描述 156
8.4.3绝缘电阻检测原理 156
参考文献 157
第9章 纯电动车辆 158
9.1纯电动车辆概述 158
9.2美国的电动汽车计划 158
9.2.1美国通用汽车公司的EV-1纯电动轿车 159
9.2.2美国TESLA Motors公司的纯电动跑车Tesla Roadster 161
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 162
9.4日本的纯电动汽车研发概况 163
9.5中国的纯电动汽车和电动汽车示范基地 164
9.6轻型（低速）电动车 166
9.6.1车型和用途简介 166
9.6.2中小型电动牵引车 169
9.6.3轻型电动车的一般结构 170
9.6.4四轮轻型电动车的安全设计标准 172
9.7机场地面支持与服务电动车辆 173
9.7.1概述 173
9.7.2我国近年开发的机场地面支持与服务电动车辆 173
参考文献 177
第10章 混合动力电动汽车 178
10.1混合动力电动汽车概述 178
10.2传统内燃机车辆的能量利用情况 179
10.3混合动力驱动系统的节能潜力 181
10.4混合动力汽车的排放问题 182
10.5混合动力电动车的分类 182
10.5.1串联混合动力系统 184
10.5.2并联混合动力系统 185
10.5.3混联式混合动力电动车 188
10.6混合动力电动车的能量管理与控制策略 192
10.6.1串联式混合动力系统的工作模式 192
10.6.2并联式混合动力系统的工作模式 193
10.6.3混合动力系统的能量管理策略 193
10.7可外接充电式混合动力汽车（PHEV） 194
10.7.1 PHEV的发展背景 194
10.7.2 PHEV的工作模式 195
10.7.3 PHEV的研发现状 196
10.7.4当前PHEV研究的主要问题 199
10.8不同类型混合动力车与传统汽油车总效率的比较 200
参考文献 201
第11章 燃料电池汽车 203
11.1燃料电池汽车的基本结构 203
11.2燃料电池汽车动力系统的参数匹配方法 205
11.2.1理想的动力驱动系统的参数优化匹配方法 205
11.2.2实用的动力驱动系统的参数优化匹配方法 206
11.2.3整车参数、动力性指标与目标工况 208
11.3燃料电池汽车燃料经济性的计算 208
11.3.1燃料电池系统氢气消耗量的计量方法 208
11.3.2蓄电池等效氢气消耗量的折算 210
11.4燃料电池汽车动力驱动系统的参数匹配举例 212
11.4.1车辆行驶需求功率及功率谱分析 212
11.4.2驱动电机参数的选择 216
11.5传动系速比的选择 218
11.5.1传动系最小传动比的选择 219
11.5.2传动系最大传动比的选择 219
11.5.3固定速比齿轮传动系的传动比选择 220
11.6动力源参数匹配与系统构型分析 221
11.6.1双动力源之间的基本能量分配策略 221
11.6.2 “FC+B_DC/DC（功率混合型）”构型的能量分配策略 222
11.6.3 “FC_DC/DC+B（能量混合型）”构型的能量分配策略 224
11.6.4燃料电池系统的特性参数 224
11.6.5蓄电池系统的参数选择 225
11.7国外燃料电池汽车的研究进展 226
11.7.1美国通用汽车公司 226
11.7.2美国福特汽车公司 228
11.7.3加拿大巴拉德动力系统 228
11.7.4戴姆勒-奔驰汽车公司 229
11.7.5日本丰田汽车公司 232
11.7.6日本本田汽车公司 233
参考文献 235
第12章 整车控制与系统仿真 236
12.1整车控制系统及其功能分析 236
12.1.1控制对象 236
12.1.2整车控制系统结构 237
12.1.3整车控制器功能 238
12.2整车控制器开发 239
12.2.1开发模式 239
12.2.2硬件在环开发系统 241
12.2.3仿真模型 243
12.2.4快速控制器原型 248
12.3能量管理策略及其优化 251
12.3.1混联式混合动力系统 251
12.3.2燃料电池串联式系统 254
12.4整车通信系统 256
12.4.1 CAN总线及其应用 256
12.4.2 TTCAN协议及通信实时性分析 259
12.4.3 FlexRay总线及其应用 262
12.5整车容错控制系统 264
12.5.1容错单元及容错控制系统 265
12.5.2容错的CAN通信系统 267
参考文献 269
第13章 充电装置与氢系统基础设施 270
13.1充电装置与电动汽车 270
13.2电动汽车充电装置的分类 271
13.3电动汽车充电技术和充电装置 273
13.4电动汽车充电模式的选择 274
13.4.1充电站的主要结构和功能 274
13.4.2电动汽车的充电方式 274
13.4.3几种电动汽车充换电模式简介 275
13.5电动汽车充电装置的展望 278
13.6燃料电池汽车和氢能 278
13.6.1燃料电池和氢能 279
13.6.2氢的基本性质 279
13.7氢的制取 279
13.7.1电解水制氢 281
13.7.2天然气蒸汽重整制氢 281
13.7.3来自焦化厂、氯碱工厂或石油精炼厂的副产品氢 282
13.7.4集中与分布制氢的氢成本比较 282
13.8加氢站构成与系统方案 283
13.8.1加氢站组成 283
13.8.2加氢站系统类型 284
13.8.3加氢机 285
13.8.4加氢站建设成本 285
13.8.5全球主要燃料电池大客车示范项目的加氢站 287
13.9氢安全 292
参考文献 293
第14章 电动汽车标准与规范 295
14.1我国电动汽车标准的制定 295
14.2国外电动车辆标准化组织及所制定的标准简介 296
14.2.1国际标准化组织 296
14.2.2国际电工委员会（IEC） 297
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 298
14.2.4联合国世界车辆法规协调论坛（UN/WP29） 298
14.2.5美国汽车工程师学会 299
14.2.6美国电动运输协会标准 300
14.2.7日本工业标准调查会（JISC） 300
14.2.8日本电动车辆协会 300
附录14.1我国已经发布的电动汽车和电动摩托车相关标准 301
附录14.2国外电动汽车相关标准 303
参考文献 308