新能源汽車技術

目錄
前言
第一篇 新能源汽車技術基礎
第1章 新能源汽車概述 3
1.1 汽車工業(yè)技術的未來發(fā)展方向 3
1.1.1 先進內(nèi)燃機技術 3
1.1.2 新能源汽車技術 4
1.1.3 車身及部件輕量化技術 6
1.1.4 車輛智能化技術 7
1.2 新能源汽車的定義與分類 9
1.2.1 新能源汽車的定義 9
1.2.2 新能源汽車的分類 9
1.3 新能源汽車發(fā)展概述 10
1.3.1 國外新能源汽車發(fā)展概述 10
1.3.2 國內(nèi)新能源汽車發(fā)展概述 18
1.3.3 新能源汽車技術路線及關鍵技術 21
1.4 新能源汽車的性能指標 24
1.4.1 動力性能指標 24
1.4.2 續(xù)駛里程指標 25
1.4.3 安全性指標 25
1.5 本章小結(jié) 26
參考文獻 26
第2章 純電動汽車技術 27
2.1 純電動汽車概述 27
2.1.1 純電動汽車的定義 27
2.1.2 純電動汽車的特點 27
2.1.3 純電動汽車的分類 28
2.2 純電動汽車的組成與原理 29
2.2.1 車身 29
2.2.2 底盤 31
2.2.3 動力電源系統(tǒng) 31
2.2.4 電力驅(qū)動系統(tǒng) 31
2.2.5 輔助系統(tǒng) 32
2.3 純電動汽車關鍵技術 32
2.3.1 電機及控制器技術 32
2.3.2 電池及其管理技術 32
2.3.3 整車控制技術 33
2.4 純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設計 34
2.4.1 驅(qū)動電機參數(shù)設計 34
2.4.2 傳動比參數(shù)設計 37
2.4.3 動力電池參數(shù)設計 38
2.5 純電動汽車動力性和經(jīng)濟性 40
2.5.1 純電動汽車動力性 40
2.5.2 純電動汽車能耗經(jīng)濟性 43
2.6 本章小結(jié) 50
參考文獻 51
第3章 混合動力汽車技術 52
3.1 混合動力汽車概述 52
3.1.1 混合動力汽車的原理 52
3.1.2 混合動力汽車的節(jié)能機理 52
3.1.3 混合動力汽車的特點 53
3.1.4 混合動力汽車的發(fā)展趨勢 55
3.2 混合動力汽車的分類 56
3.2.1 串聯(lián)式混合動力汽車 57
3.2.2 并聯(lián)式混合動力汽車 58
3.2.3 混聯(lián)式混合動力汽車 59
3.3 混合動力汽車的耦合類型 60
3.3.1 動力耦合裝置的功能 61
3.3.2 動力耦合裝置的分類 61
3.3.3 動力耦合裝置的發(fā)展趨勢 63
3.4 混合動力總成功率參數(shù)匹配 64
3.4.1 混合動力客車功率匹配基本原則 64
3.4.2 混合動力車輛總功率匹配 65
3.4.3 混合動力車輛發(fā)動機參數(shù)匹配 67
3.4.4 電機系統(tǒng)主要參數(shù)匹配 69
3.4.5 深度混合動力客車電池參數(shù)匹配 70
3.5 混合動力汽車的能量管理與控制策略 71
3.5.1 基于規(guī)則的能量管理策略 72
3.5.2 基于瞬時優(yōu)化的能量管理策略 73
3.5.3 基于全局優(yōu)化的能量管理策略 76
3.5.4 問題和展望 78
3.6 本章小結(jié) 79
參考文獻 80
第4章 燃料電池汽車技術 82
4.1 燃料電池汽車概述 82
4.1.1 燃料電池汽車發(fā)展概述 82
4.1.2 燃料電池汽車的特點 86
4.1.3 燃料電池汽車的分類 87
4.2 燃料電池汽車的組成與原理 88
4.2.1 PFC型燃料電池汽車 88
4.2.2 FC+B型燃料電池汽車 89
4.2.3 FC+C型燃料電池汽車 90
4.2.4 FC+B+C型燃料電池汽車 90
4.3 燃料電池的類型 91
4.3.1 質(zhì)子交換膜燃料電池 91
4.3.2 堿性燃料電池 95
4.3.3 磷酸燃料電池 96
4.3.4 熔融碳酸鹽燃料電池 97
4.3.5 固體氧化物燃料電池 99
4.3.6 直接甲醇燃料電池 101
4.4 燃料電池汽車傳動系統(tǒng)的參數(shù)匹配 102
4.4.1 驅(qū)動電機參數(shù)匹配 102
4.4.2 燃料電池參數(shù)匹配 104
4.4.3 輔助動力源參數(shù)匹配 105
4.4.4 傳動系統(tǒng)傳動比匹配 106
4.5 燃料電池電動汽車能量控制策略 107
4.5.1 On/Off控制策略 107
4.5.2 功率跟隨控制策略 107
4.5.3 瞬時優(yōu)化最佳能耗控制策略 109
4.6 本章小結(jié) 110
參考文獻 110
第二篇 新能源汽車研發(fā)技術
第5章 新能源汽車研發(fā)基礎 113
5.1 CAN協(xié)議簡介 113
5.1.1 CAN協(xié)議概述 113
5.1.2 CAN協(xié)議的特點 114
5.2 CAN總線基本原理 115
5.2.1 CAN總線的網(wǎng)絡分層結(jié)構(gòu) 115
5.2.2 CAN總線的幀結(jié)構(gòu) 118
5.2.3 CAN總線的通信機制 122
5.2.4 CAN總線的錯誤檢測 122
5.3 SAE J1939協(xié)議簡介 124
5.3.1 SAE J1939協(xié)議概述 124
5.3.2 SAE J1939協(xié)議特點 125
5.3.3 SAE J1939協(xié)議原理 125
5.4 實時操作系統(tǒng)與嵌入式實時操作系統(tǒng) 142
5.4.1 實時操作系統(tǒng) 142
5.4.2 嵌入式實時操作系統(tǒng) 144
5.5 μC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng) 145
5.5.1 μC/OS-Ⅱ簡介 145
5.5.2 μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)特點 146
5.5.3 μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的任務 147
5.5.4 μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的中斷管理與時鐘管理 158
5.5.5 μC/OS-Ⅱ的內(nèi)存管理 161
5.6 本章小結(jié) 163
參考文獻 163
第6章 整車控制器的研發(fā) 164
6.1 整車控制器概述 164
6.2 整車控制器功能定義 166
6.2.1 整車控制器功能分析 166
6.2.2 整車控制器技術要求 167
6.2.3 整車控制器工作模式 168
6.3 整車控制策略 169
6.3.1 驅(qū)動控制策略 169
6.3.2 制動控制策略 171
6.3.3 安全控制策略 172
6.4 整車控制器硬件設計 174
6.4.1 電源電路設計 175
6.4.2 時鐘電路設計 176
6.4.3 復位電路與BDM電路設計 177
6.4.4 開關信號處理電路設計 177
6.4.5 踏板信號處理電路設計 178
6.4.6 通信電路設計 179
6.5 整車控制器軟件設計 181
6.5.1 整車控制器軟件結(jié)構(gòu) 181
6.5.2 整車控制器多任務管理 182
6.6 整車控制器硬件測試實驗 192
6.6.1 ETAS實時仿真系統(tǒng)硬件設計 193
6.6.2 ETAS實時仿真系統(tǒng)軟件設計 197
6.6.3 硬件測試仿真實驗結(jié)果分析 199
6.7 本章小結(jié) 203
參考文獻 203
第7章 驅(qū)動電機及電機控制器的研發(fā) 204
7.1 純電動汽車驅(qū)動電機概述 204
7.1.1 純電動汽車驅(qū)動電機類型 205
7.1.2 純電動汽車驅(qū)動電機分布 206
7.2 永磁同步電機結(jié)構(gòu)與工作原理 207
7.2.1 常用電機的分類 207
7.2.2 永磁同步電機的結(jié)構(gòu) 209
7.2.3 永磁同步電機的工作原理 211
7.3 永磁同步電機常用控制方法 211
7.3.1 矢量控制 211
7.3.2 直接轉(zhuǎn)矩控制 212
7.3.3 智能控制 213
7.4 永磁同步電機矢量控制 213
7.4.1 永磁同步電機矢量控制的基本原理 213
7.4.2 坐標變換 214
7.4.3 永磁同步電機的數(shù)學模型 217
7.4.4 基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制策略 220
7.4.5 空間矢量脈沖寬度調(diào)制 222
7.5 PMSM矢量控制系統(tǒng)的Simulink仿真 231
7.5.1 矢量控制系統(tǒng)中各仿真模塊的搭建 231
7.5.2 PMSM矢量控制系統(tǒng)Simulink仿真模型 236
7.5.3 PMSM矢量控制系統(tǒng)Simulink仿真與分析 238
7.6 PMSM矢量控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 241
7.6.1 英飛凌XE164 FN/XC2000概述與開發(fā)平臺介紹 241
7.6.2 電機控制器硬件模塊 242
7.6.3 電機控制器軟件模塊 250
7.7 本章小結(jié) 261
參考文獻 262
第8章 鋰離子動力電池及管理系統(tǒng)的研發(fā) 263
8.1 鋰離子動力電池概述 263
8.1.1 電動汽車對鋰離子動力電池的要求 263
8.1.2 鋰離子動力電池的工作原理 264
8.1.3 鋰離子動力電池的種類 265
8.2 鋰離子動力電池的基本參數(shù) 266
8.2.1 鋰離子動力電池的物理參數(shù) 266
8.2.2 鋰離子動力電池的電性能參數(shù) 266
8.2.3 鋰離子動力電池的環(huán)境參數(shù) 270
8.2.4 鋰離子動力電池的一致性參數(shù) 270
8.3 鋰離子動力電池的建模與參數(shù)辨識 271
8.3.1 鋰離子動力電池模型的類型 271
8.3.2 電池模型的參數(shù)辨識方法 273
8.3.3 應用實例 274
8.4 鋰離子動力電池管理系統(tǒng) 280
8.4.1 基本構(gòu)成與功能 280
8.4.2 數(shù)據(jù)采集功能開發(fā) 281
8.4.3 電池狀態(tài)估計 286
8.4.4 均衡管理系統(tǒng)開發(fā) 292
8.4.5 熱管理系統(tǒng)開發(fā) 294
8.4.6 應用實例 297
8.5 BMS從板設計實例 301
8.5.1 BMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 301
8.5.2 LMU需求分析和總體設計 302
8.5.3 LMU硬件設計 304
8.5.4 LMU軟件設計 313
8.6 本章小結(jié) 314
參考文獻 314
第9章 質(zhì)子交換膜燃料電池建模和監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā) 315
9.1 PEMFC系統(tǒng)簡介 315
9.1.1 PEMFC基本結(jié)構(gòu) 315
9.1.2 氫燃料電池系統(tǒng)的工作原理 316
9.2 PEMFC系統(tǒng)建模 316
9.2.1 電壓模型 317
9.2.2 陰極模型 321
9.2.3 陽極模型 324
9.2.4 交換膜水合模型 326
9.2.5 輔助系統(tǒng)模型 328
9.3 PEMFC空氣供給系統(tǒng)的控制 333
9.3.1 PEMFC空氣供給系統(tǒng)的PID控制 333
9.3.2 基于模糊補償?shù)腜EMFC空氣供給系統(tǒng)PID控制 335
9.4 氫燃料電池的監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā) 338
9.4.1 PEMFC監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 339
9.4.2 下位機系統(tǒng)的設計 339
9.4.3 上位機系統(tǒng)的設計 347
9.5 本章小結(jié) 349
參考文獻 349