正版新书]现代电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池车——基本

前言
作者简介
章 环境影响与现代交通运输的历史1
1.1 大气污染1
1.1.1 氧化氮化合物1
1.1.2 一氧化碳2
1.1.3 未完全燃烧的碳氢化合物2
1.1.4 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
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 车辆驱动和制动的基本原理18
2.1 车辆运动的一般描述18
2.2 车辆的阻力19
2.2.1 滚动阻力19
.2.2.2 空气阻力21
2.. 爬坡阻力
. 动力学方程
2.4 轮胎与地面间的附着力和优选牵引力25
2.5 动力系的牵引力和车速27
2.6 车辆动力装置和传动装置特29
2.6.1 动力装置特29
2.6.2 传动装置特31
2.6.2.1 手动齿轮传动装置31
2.6.2.2 流体动力传动装置33
2.6.. 连续变速传动装置37
2.7 车辆能37
2.7.1 车速38
2.7.2 爬坡能力39
2.7.3 加速能39
2.8 运行的燃油经济41
2.8.1 内燃机的燃油经济42
2.8.2 车辆燃油经济的计算42
2.8.3 改进车辆燃油经济的基本技术45
2.9 制动能46
2.9.1 制动力46
2.9.2 前后轮轴上的制动力分布48
2.9.3 制动规程和制动能分析52
2.9.3.1 制动规程52
2.9.3.2 制动能分析54
参考文献56

第3章 内燃机57
3.1 四冲程火花点火内燃机57
3.1.1 工作原理57
3.1.2 运行参数59
3.1.2.1 发动机额定值59
3.1.2.2 每一循环的指示功和平均有效压力59
3.1.. 机械效率61
3.1.2.4 比油耗和效率61
3.1.2.5 排放率62
3.1.2.6 燃油/空气和空气/燃油之比值63
3.1.2.7 容积效率63
3.1.3 运行与能参数之间的关系64
3.1.4 发动机运行特64
3.1.4.1 发动机能参数64
3.1.4.2 指示功率和功与转矩65
3.1.4.3 油耗特66
3.1.5 影响火花点火发动机能、效率和排放特的设计和运行变量68
3.1.5.1 压缩比68
3.1.5.2 点火定时68
3.1.5.3 燃油/空气的当量比70
3.1.6 排放控制71
3.1.7 改善发动机能、效率和排放的基本技术72
3.1.7.1 强制进气72
3.1.7.2 汽油直接喷和稀燃发动机73
3.1.7.3 多气门和可变气门定时73
3.1.7.4 无节流转矩控制73
3.1.7.5 可变压缩比73
3.1.7.6 废气再循环73
3.1.7.7 智能点火74
3.1.7.8 新发动机材料74
3.2 四冲程压燃式内燃机74
3.3 二冲程发动机75
3.4 汪格尔转子式发动机79
3.5 斯特林发动机81
3.6 燃气轮机发动机85
3.7 拟等温布雷托循环发动机87
参考文献88

第4章 电动汽车89
4.1 电动汽车的结构89
4.2 电动汽车的能92
4.2.1 牵引电动机的特92
4.2.2 牵引力和传动装置要求93
4.. 车辆能95
4.3 正常行驶工况下的牵引力98
4.4 能量消耗102
参考文献104

第5章 混合动力电动汽车105
5.1 混合动力电驱动系的概念105
5.2 混合动力电驱动系的构造108
5.2.1 串联式混合动力电驱动系（电耦合）109
5.2.2 并联式混合动力电驱动系（机械耦合）111
5.2.2.1 转矩耦合的并联式混合动力电驱动系112
5.2.2.1.1 转矩耦合配置112
5.2.2.1.2 转矩耦合的电驱动系结构113
5.2.2.2 转速耦合的并联式混合动力电驱动系118
5.2.2.2.1 转速耦合配置118
5.2.2.2.2 转速耦合的电驱动系结构120
5.2.. 转矩耦合与转速耦合的并联式混合动力电驱动系122
5.2...1 可供选择的耦合模式122
5.2...2 两种耦合模式的配置124
参考文献127

第6章 电驱动系统128
6.1 直流电动机驱动130
6.1.1 工作原理及其能131
6.1.2 组合的电枢电压与励磁控制134
6.1.3 直流电动机的斩波控制134
6.1.4 斩波馈电直流电动机的多象限控制138
6.1.4.1 正转和正转制动的两象限控制138
6.1.4.1.1 含换向开关的单个斩波器138
6.1.4.1.2 c型两象限斩波器139
6.1.4.2 四象限运行141
6.2 异步电动机驱动141
6.2.1 异步电动机的基本工作原理142
6.2.2 稳态能144
6.. 恒压频比控制146
6.2.4 力电控制148
6.2.5 磁场定向控制150
6.2.5.1 磁场定向原理150
6.2.5.2 控制156
6.2.5.3 直接转子磁通定向法158
6.2.5.4 间接转子磁通定向法161
6.2.6 应用于磁场定向控制的电压源逆变器162
6.2.6.1 电压源逆变器中的电压控制164
6.2.6.2 电压源逆变器中的电流控制167
6.3 永磁无刷直流电动机驱动169
6.3.1 永磁无刷直流电动机驱动的基本原理171
6.3.2 永磁无刷直流电动机的结构和分类171
6.3.3 永磁体材料能174
6.3.3.1 铝镍钴174
6.3.3.2 铁氧体175
6.3.3.3 稀土永磁体175
6.3.4 永磁无刷直流电动机的能分析和控制175
6.3.4.1 能分析176
6.3.4.2 永磁无刷直流电动机驱动的控制177
6.3.5 扩展转速技术178
6.3.6 无检测器技术179
6.3.6.1 应用检测量和数学的方法179
6.3.6.2 使用观测器的方法180
6.3.6.3 使用反电动势感测的方法180
6.3.6.4 独特的无检测器技术181
6.4 开关磁阻电动机驱动182
6.4.1 基本磁结构183
6.4.2 转矩生成186
6.4.3 开关磁阻电动机驱动变换器187
6.4.4 运行模式190
6.4.5 发电运行（制动）模式191
6.4.6 无检测器控制193
6.4.6.1 基于相磁链的方法194
6.4.6.2 基于相电感的方法194
6.4.6.2.1 基于相电感的无检测器控制195
6.4.6.2.2 基于相增量电感的无检测器控制195
6.4.6.3 调制信号注入法196
6.4.6.3.1 频率调制方法196
6.4.6.3.2 幅度调制和相位调制方法196
6.4.6.3.3 基于诊断脉冲的方法197
6.4.6.4 基于互感电压的方法197
6.4.6.5 基于观测器的方法197
6.4.7 开关磁阻电动机驱动的自校正技术198
6.4.7.1 应用算术方法的自校正198
6.4.7.1.1 具有平衡电感模式的化199
6.4.7.1.2 参数变化下的化199
6.4.7.2 应用人工神经网络的自校正200
6.4.8 开关磁阻电动机的振动与噪声201
6.4.9 开关磁阻电动机设计203
6.4.9.1 定、转子极数203
6.4.9.2 定子外径204
6.4.9.3 转子外径204
6.4.9.4 气隙205
6.4.9.5 定子极弧205
6.4.9.6 定子铁心底座205
6.4.9.7 能预测205
参考文献206

第7章 串联式（电耦合）混合动力电驱动系的设计原理212
7.1 运行模式213
7.2 控制策略214
7.2.1 峰值电源优选荷电状态的控制策略214
7.2.2 发动机开/关或恒温控制策略216
7.3 串联式（电耦合）混合动力电驱动系的设计原理217
7.3.1 电耦合装置217
7.3.2 牵引电动机额定功率值的设计222
7.3.3 发动机/发电机额定功率值的设计224
7.3.4 峰值电源设计227
7.3.4.1 峰值电源的功率容量227
7.3.4.2 峰值电源的能量容量227
7.4 设计实例228
7.4.1 牵引电动机量值的设计229
7.4.2 齿轮传动比的设计229
7.4.3 加速能的检验229
7.4.4 爬坡能力的检验0
7.4.5 发动机/发电机量值的设计0
7.4.6 峰值电源功率容量的设计
7.4.7 峰值电源能量容量的设计
7.4.8 耗油量4
参考文献5

第8章 并联式（机械耦合）混合动力电驱动系的设计
8.1 电驱动系的构造及其设计任务
8.2 控制策略
8.2.1 峰值电源优选荷电状态控制策略
8.2.2 发动机开/关（恒温）控制策略241
8.. 受约束的发动机开/关控制策略242
8.2.4 模糊逻辑控制技术244
8.2.5 动态规划技术245
8.3 电驱动系参数的设计248
8.3.1 发动机功率设计248
8.3.2 传动装置设计251
8.3.3 电动机驱动功率设计252
8.3.4 峰值电源设计255
8.4 27
参考文献258

第9章 混联式（转矩和转速耦合）混合动力电驱动系设计和控制方法260
9.1 电驱动系构造260
9.1.1 转速耦合分析260
9.1.2 电驱动系构造263
9.2 电驱动系控制方法269
9.2.1 控制系统269
9.2.2 发动机转速控制方法269
9.. 牵引转矩控制方法270
9.2.4 电驱动系控制策略272
9.2.4.1 发动机转速控制策略272
9.2.4.2 牵引转矩控制策略274
9.2.4.2.1 低车速区域274
9.2.4.2.2 中车速区域275
9.2.4.. 高车速区域275
9.2.4.3 制动控制276
9.3 电驱动系参数设计276
9.4 实例车辆2
参考文献280

0章 插塞式混合动力电动汽车设计和控制原理281
10.1 每日驾驶行程统计281
10.2 能量管理策略282
10.2.1 聚焦于aer的控制策略283
10.2.2 混合控制策略290
10.3 能量储存装置设计295
参考文献297

1章 轻度混合动力电驱动系的设计299
11.1 制动和传动装置中消耗的能量299
11.2 并联式轻度混合动力电驱动系301
11.2.1 结构301
11.2.2 运行模式和控制策略302
11.. 驱动系设计303
11.2.4 能306
11.3 混联式轻度混合动力电驱动系310
11.3.1 含行星齿轮机构的驱动系结构310
11.3.2 运行模式和控制312
11.3.2.1 转速耦合的运行模式312
11.3.2.2 转矩耦合的运行模式313
11.3.. 单发动机牵引模式313
11.3.2.4 单电动机牵引模式313
11.3.2.5 制动模式314
11.3.2.6 发动机起动314
11.3.3 控制策略314
11.3.4 配置浮动定子电动机的驱动系315
参考文献316

2章 峰值电源和能量储存装置317
12.1 电化学蓄电池组317
12.1.1 电化学反应319
12.1.2 热力学电压319
12.1.3 比能量320
12.1.4 比功率3
12.1.5 能量效率324
12.1.6 蓄电池技术325
12.1.6.1 铅酸蓄电池325
12.1.6.2 镍基蓄电池326
12.1.6.2.1 镍铁蓄电池326
12.1.6.2.2 镍镉蓄电池326
12.1.6.. nimh蓄电池327
12.1.6.3 锂基蓄电池327
12.1.6.3.1 lip蓄电池327
12.1.6.3.2 lii蓄电池328
12.2 电容器329
12.2.1 电容器特329
12.2.2 电容器的基本原理329
12.. 电容器能330
12.2.4 电容器的应用技术334
1. 超高速飞轮334
1..1 飞轮的工作原理335
1..2 飞轮系统的功率容量336
1.. 飞轮的应用技术337
12.4 混合能量储存装置340
12.4.1 混合能量储存概念340
12.4.2 应用蓄电池和电容器的被动与主动的混合能量储存装置341
12.4.3 蓄电池和电容器的量值设计342
参考文献345

3章 制动的基本原理346
13.1 市区行驶中的制动能量损耗346
13.2 作为车速函数的制动能量348
13.3 作为制动功率函数的制动能量350
13.4 作为车速函数的制动功率351
13.5 作为车辆减速率函数的制动能量352
13.6 在前后轴上的制动能量353
13.7 ev、hev和fcv的制动系统353
13.7.1 并联式混合制动系统353
13.7.1.1 以电和机械制动力之间固定比设计和控制原理354
13.7.1.2 用于优选制动的设计和控制原理356
13.7.2 全可控混合制动系统358
13.7.2.1 用于优化制动能的控制策略359
13.7.2.2 用于优化能量回收的控制策略360
参考文献362

4章 燃料电池363
14.1 燃料电池的工作原理363
14.2 电极电位、电流-电压曲线366
14.3 燃料和氧化剂的消耗369
14.4 燃料电池系统特370
14.5 燃料电池技术371
14.5.1 质子交换膜燃料电池372
14.5.2 碱燃料电池373
14.5.3 磷酸燃料电池375
14.5.4 熔融碳酸盐燃料电池375
14.5.5 固态氧化物燃料电池376
14.5.6 直接甲醇燃料电池377
14.6 燃料供应378
14.6.1 储氢378
14.6.1.1 压缩氢378
14.6.1.2 低温液氢379
14.6.1.3 金属氢化物380
14.6.2 制氢381
14.6.2.1 水蒸气重整381
14.6.2.2 部分氧化重整382
14.6.. 自动供热重整383
14.6.3 氢的载体——氨383
14.7 无氢燃料电池383
参考文献384

5章 燃料电池混合动力电驱动系设计386
15.1 结构386
15.2 控制策略387
15.3 参数设计389
15.3.1 电动机功率设计389
15.3.2 燃料电池系统的功率设计390
15.3.3 峰值电源的功率和能量容量设计391
15.3.3.1 峰值电源的功率容量391
15.3.3.2 峰值电源的能量容量391
15.4 设计实例392
参考文献394

6章 应用于越野车辆的串联式混合动力电驱动系设计395
16.1 运动阻力395
16.1.1 由地层压实引起的运动阻力396
16.1.2 由地层推压引起的运动阻力398
16.1.3 传动装置的内阻力399
16.1.4 关于地层的牵引力399
16.1.5 牵引杆拉曳力399
16.2 串联式、混合动力履带式电动车辆驱动系构造400
16.3 驱动系的参数设计401
16.3.1 牵引电动机功率设计401
16.3.1.1 作为车速函数的车辆推进力402
16.3.1.2 电动机功率和加速能403
16.3.1.3 电动机功率和爬坡能力404
16.3.1.4 履带式车辆转向操作406
16.4 发动机/发电机功率设计409
16.5 能量储存装置功率和能量设计411
16.5.1 用于牵引的峰值功率411
16.5.2 用于非牵引的峰值功率411
16.5.3 蓄电池/电容器的能量设计413
16.5.4 蓄电池和电容器的组合414
参考文献416
附录丰田prius技术概述417
a.1 车辆能417
a.2 prius混合动力系和控制系统综述417
a.3 主要部件419
a.3.1 发动机419
a.3.2 混合动力贯通轴420
a.3.3 高压蓄电池421
a.3.4 变换器组合件4
a.3.4.1 升压变换器（2004和新型prius）4
a.3.4.2 变换器424
a.3.4.3 dcdc变换器424
a.3.4.4 ac变换器424
a.3.5 制动系统425
a.3.5.1 制动的协同控制426
a.3.5.2 电制动分布控制（2004和新型prius）426
a.3.5.3 制动辅系统（2004和新型prius）426
a.3.6 电动转向427
a.3.7 车辆稳定控制（vsc）系统（2004和新型prius）428
a.4 混合动力系统控制模式429索(英文对照)435
汉语拼音音节索引435
英语缩写字索引463

    梅尔达德·爱塞尼(Melardad Ehasani)
    梅尔达德·爱塞尼于1973和1974年在美国奥斯汀的德萨斯大学先后获电机工程学士与硕士，并于1981年获美国威斯康星大学麦迪逊分校电机工程博士。
    1974～1977年，梅尔达德·爱塞尼在美国德萨斯大学核聚变研究中心任研究。1977～1981年，在美国伊利诺斯州的阿贡实验室任驻室副研究员，同时在美国威斯康星大学麦迪逊分校进行能量与控制系统方面的博士课题工作。1981年至今，为美国德萨斯农工大学电机工程学院教授，美国德萨斯应用力电中心主任。他在IEEE工业应用学会1985、1987和1992年的年会上，获得静止式功率变换器和电机驱动方面的奖以及许多的荣誉和表彰。1984年，他被美国德萨斯专业学会的布拉佐斯(Brazos)分会提名为该年度杰出的年轻。1992年在美国德萨斯农工大学被提名为该校工程学院的哈力伯顿(Halli-burton)教授，1994年又被提名为工程学院的德莱塞(Dresser)工业教授。2001年，在美国德萨斯农工大学实施“课堂指导、学者活动和专业服务的工程规划”中，他被选为2001～2002年度工程学院的鲁思和威廉·尼莱(Ruth & William Neelv)/道尔(Dow)化学教授会会员。2003年，他因在工程学院中的杰出教学获BP阿莫可(Amoco)学院奖，也因在“混合动力电动汽车的理论和设计”方面的贡献被IEEE车辆学会推选获2001年度创新奖。2003年因力电和驱动技术的不错课程开设和教学的杰出贡献，被授予IEEE大学教学奖。2004年，在美国德萨斯农工大学电机工程学院被选为罗伯特·M.肯尼迪(Robert M.Kennedy)讲座教授。2005年，被选为汽车工程学会会员。他在脉冲电源、高电压工程、力电、电机驱动和现代车辆系统方面已发表300余篇，并为力电、电机驱动和现代车辆系统方面12部(含本书靠前版)著作的合作作者。他有超过项已批准或正在申报的美国和欧洲。目前致力于力电、电机驱动、混合动力电动汽车及其控制系统的研究工作。