混合动力电动汽车原理及应用前景

作者简介

译者序

前言

第1章概述

1.1可持续发展的交通运输

1.1.1人口、能源和交通运输

1.1.2环境

1.1.3经济增长

1.1.4新的燃油经济性要求

1.2混合动力电动汽车简史

1.320世纪90年代，纯电动汽车出现和失败的原因以及

从中能获得的启示

1.4混合动力电动汽车架构

1.4.1串联式混合动力电动汽车

1.4.2并联式混合动力电动汽车

1.4.3混联式混合动力电动汽车

1.4.4复合式混合动力电动汽车

1.4.5柴油机混合动力电动汽车

1.4.6车辆动力源混合的其他方法

1.4.7混合度

1.5混合动力电动汽车的跨学科性质

1.6混合动力电动汽车技术现状

1.6.1丰田Prius

1.6.2本田Civic

1.6.3福特Escape

1.6.4双模式混合动力电动汽车

1.7混合动力电动汽车的关键技术和面临的挑战

1.8看不见的手——政府的支持

参考文献

第2章汽车动力源混合的概念

2.1汽车基础知识

2.1.1传统汽车的结构

2.1.2驱动负载和非驱动负载

2.1.3循环工况和驾驶地形

2.2纯电动汽车基础知识

2.2.1为什么需要纯电动汽车

2.2.2纯电动汽车的结构

2.2.3驱动负载和非驱动负载

2.3混合动力电动汽车基础知识

2.3.1为什么需要混合动力电动汽车

2.3.2混合动力电动汽车的结构

2.4插电式混合动力电动汽车基础知识

2.4.1为什么需要插电式混合动力电动汽车

2.4.2插电式混合动力电动汽车的结构

目录

2.4.3常规混合动力电动汽车与插电式混合动力电动汽车的比较

2.5燃料电池电动汽车基础知识

2.5.1为什么需要燃料电池电动汽车

2.5.2燃料电池电动汽车的结构

2.5.3燃料电池电动汽车的相关课题

参考文献

第3章混合动力电动汽车基本原理

3.1引言

3.2车辆模型

3.3车辆性能

3.4纯电动汽车动力系统部件设计

3.5串联式混合动力电动汽车

3.6并联式混合动力电动汽车

3.6.1电力峰值混合概念

3.6.2内燃机特性

3.6.3爬坡度要求

3.6.4内燃机到车轮的传动比选择

3.7车轮动力学

参考文献

第4章先进混合动力电动汽车结构和传动系统动力学

4.1行星齿轮机构基本原理

4.2丰田Prius和福特Escape混合动力系统

4.3通用双模式混合动力变速器

4.3.1双模式动力系统的工作原理

4.3.2模式0：车辆起步和倒车

4.3.3模式1：短里程

4.3.4模式2：长里程

4.3.5模式3：再生制动

4.3.6从模式0到模式3的切换

4.4双离合混合动力变速器

4.4.1传统的双离合变速器技术

4.4.2换挡规律

4.4.3基于双离合变速器的混合动力系统

4.4.4基于双离合变速器的混合动力系统工作模式

4.5张毅等人提出的混合动力变速器

4.5.1电动机单独工作模式

4.5.2发动机和电动机共同工作模式

4.5.3发动机单独工作模式

4.5.4电动无级变速器工作模式

4.5.5能量回收模式

4.5.6停止模式

4.6雷诺无级变速混合动力变速器

4.7铁姆肯双模式混合动力变速器

4.7.1模式0：起动和倒车

4.7.2模式1：低速工作模式

4.7.3模式2：高速工作模式

4.7.4模式3：串联工作模式

4.7.5模式切换

4.8蔡隆文提出的混合动力变速器

4.9带有转速耦合和转矩耦合机构的混合动力变速器

4.10电子四轮驱动的丰田Highlander和Lexus混合动力系统

4.11Camry混合动力系统

4.12Chevy Volt混合动力系统

4.13基于行星齿轮机构的变速器动力学

4.13.1行星齿轮机构中的非理想化齿轮

4.13.2行星齿轮变速器动力学

4.14结论

参考文献

第5章插电式混合动力电动汽车

5.1引言

5.1.1插电式混合动力电动汽车和增程式混合动力电动汽车

5.1.2混合型插电式混合动力电动汽车

5.1.3为什么需要插电式混合动力电动汽车

5.1.4插电式混合动力电动汽车能够使用的电能

5.2插电式混合动力电动汽车结构

5.3混合型插电式混合动力电动汽车的等效电动里程

5.4插电式混合动力电动汽车的燃油经济性

5.4.1从油井到车轮的效率

5.4.2插电式混合动力电动汽车的燃油经济性

5.4.3电动因子

5.5插电式混合动力电动汽车的能量管理

5.6插电式混合动力电动汽车设计及部件选型

5.7增程式混合动力电动汽车设计及部件选型

5.8混合型插电式混合动力电动汽车设计及部件选型

5.9常规混合动力电动汽车向插电式混合动力电动汽车转化

5.9.1替换已有的电池组

5.9.2增加电池组

5.9.3传统汽车向插电式混合动力电动汽车转化

5.10插电式混合动力电动汽车的相关课题

5.10.1废旧电池用来支持电网

5.10.2插电式混合动力电动汽车冷起动排放的减少

5.10.3插电式混合动力电动汽车极端天气下性能的强化

5.10.4插电式混合动力电动汽车的维修

5.10.5插电式混合动力电动汽车的安全

5.11车辆到电网技术

5.11.1插电式混合动力电动汽车的充电机制

5.11.2G2V的影响

5.11.3V2G的概念

5.11.4V2G的优势

5.11.5V2G案例研究

5.12结论

参考文献

第6章特殊的混合动力汽车

6.1液压式混合动力汽车

6.2越野混合动力电动汽车

6.3柴油机混合动力电动汽车

6.4电动或混合动力轮船、飞机和机车

6.4.1轮船

6.4.2飞机

6.4.3机车

6.5其他工业用途车辆

参考文献

拓展阅读

第7章混合动力技术在军用车辆上的应用

7.1为什么混合动力电动汽车有利于军事用途

7.2地面车辆的军事用途

7.2.1架构——串联式、并联式和复合式

7.2.2哪种车辆最好

7.3非地面车辆的军事应用

7.3.1电磁发射器

7.3.2混合动力轮船

7.3.3飞机上的应用

7.3.4单兵系统上的应用

7.4耐久性问题

参考文献

拓展阅读

第8章混合动力电动汽车的故障诊断和预测、可靠性、电磁兼容及

其他相关议题

8.1混合动力电动汽车和纯电动汽车的故障诊断和预测

8.1.1车载故障诊断

8.1.2故障预测问题

8.2混合动力电动汽车的可靠性

8.2.1混合动力电动汽车结构可靠性分析

8.2.2可靠性和稳定降功率

8.2.3软件可靠性问题

8.3电磁兼容问题

8.4NVH、机电和其他问题

8.5报废和回收问题

参考文献

拓展阅读

第9章混合动力电动汽车电力电子学

9.1引言

9.2电力电子学基本原理

9.3混合动力电动汽车用整流器

9.3.1理想整流器

9.3.2实际整流器

9.3.3单相整流器

9.3.4电压纹波

9.4混合动力电动汽车用降压变换器

9.4.1工作原理

9.4.2非线性模型

9.5非隔离式双向DC?DC变换器

9.5.1工作原理

9.5.2保持恒定的转矩范围和功率能力

9.5.3减小电池的电流纹波

9.5.4再生制动

9.6电压源逆变器

9.7电流源逆变器

9.8隔离式双向DC?DC变换器

9.8.1基本原理和稳态操作

9.8.2电压纹波

9.9混合动力电动汽车PWM整流器

9.10纯电动汽车和插电式混合动力电动汽车电池充电器

9.10.1正激/反激变换器

9.10.2半桥DC?DC变换器

9.10.3全桥DC?DC变换器

9.10.4功率因数校正级

9.10.5双向电池充电器

9.10.6其他充电器拓扑结构

9.10.7感应充电

9.10.8无线充电

9.11混合动力电动汽车电力电子建模和仿真

9.11.1设备级仿真

9.11.2系统级模型

9.12新兴电力电子设备

9.13电路封装

9.14混合动力电动汽车电力电子热管理

9.15结论

参考文献

第10章混合动力电动汽车电机及其驱动

10.1引言

10.2感应电动机驱动

10.2.1感应电动机的基本原理

10.2.2感应电动机的等效电路

10.2.3感应电动机的转速控制

10.2.4感应电动机的变频变压控制

10.2.5感应电动机的效率和损耗

10.2.6由PWM供电引起的附加损耗

10.2.7感应电动机的定向磁场控制

10.3永磁电动机驱动

10.3.1永磁电动机基本构造

10.3.2永磁电动机的基本工作原理

10.3.3内置式永磁电动机的磁路分析

10.3.4永磁电动机的磁铁尺寸计算

10.3.5永磁电动机的涡流损耗

10.4开关磁阻电动机

10.5双凸极永磁电动机

10.6牵引电动机的设计计算

10.6.1A和B的选取

10.6.2牵引电动机的额定转速

10.6.3内部功率的确定

10.7牵引电动机热分析和建模

10.8结论

参考文献

第11章电池、超级电容器、燃料电池及其控制

11.1引言

11.2电池特性参数

11.3混合动力电动汽车上不同储能技术的比较

11.4基于等效电路的建模

11.4.1电池建模

11.4.2电池建模实例

11.4.3超级电容器建模

11.4.4电池和超级电容器混合储能单元的建模实例

目录ⅩⅦ

11.5电池的充电控制

11.6储能装置的电量管理

11.7飞轮储能系统

11.8液压储能系统

11.9燃料电池和混合燃料电池储能系统

11.9.1燃料电池简介

11.9.2燃料电池建模

11.9.3混合燃料电池储能系统

11.9.4混合燃料电池动力系统控制策略

11.10总结和讨论

参考文献

第12章纯电动汽车和混合动力电动汽车的建模和仿真

12.1引言

12.2车辆系统建模的基本原理

12.3使用ADVISOR对混合动力电动汽车建模

12.4使用PSAT对混合动力电动汽车建模

12.5基于物理的建模

12.6键合图和其他建模技术

12.7对数值积分方法的思考

12.8结论

参考文献

第13章混合动力电动汽车的设计和优化

13.1引言

13.2混合动力电动汽车设计的全局优化算法

13.2.1DIRECT算法

13.2.2模拟退火算法

13.2.3遗传算法

13.2.4粒子群优化算法

13.2.5不同优化算法的优缺点

ⅩⅧ混合动力电动汽车原理及应用前景

13.3模型在环优化设计过程

13.4并联式混合动力电动汽车的优化设计实例

13.5串联式混合动力电动汽车的优化设计实例

13.5.1串联式混合动力电动汽车动力系统的控制框图

13.5.2串联式混合动力电动汽车的参数优化

13.5.3优化结果

13.6结论

参考文献

第14章车辆功率控制策略和能量管理

14.1通用的框架、定义和需求

14.2实现方法

14.2.1优化方法

14.2.2成本函数优化

14.3能量管理的好处

参考文献

拓展阅读

第15章混合动力电动汽车技术的商业化、标准化及未来的交通运输

15.1商业化及其对混合动力电动汽车的重要性

15.2商业化的优缺点以及实现的途径

15.3标准化和商业化的关系

15.4不同类型车辆的商业化问题和影响

15.5混合动力电动汽车的商业化和未来的交通运输

拓展阅读

重点阐述了这些车辆的动力和驱动系统，包括动力和能量管理等相关问题。提供了混合动力电动汽车的设计实例。本书介绍了混合动力电动汽车的基本原理和核心技术。从系统层面，结合混合动力技术的具体应用，归纳总结了先进混合动力系统结构特征和传动系统动力学，插电式、增程式混合动力电动汽车的基本概念及设计方法，混合动力电动汽车故障诊断、可靠性和电磁兼容性设计方法，混合动力电动汽车的建模和仿真方法，车辆功率控制、能量管理及其优化方法。从部件层面，全面阐述了混合动力电动汽车电力电子学，混合动力电动汽车用电机及其驱动，电池、超级电容器、燃料电池及其控制等技术。本书取材新颖、内容丰富、体系完整，是一部反映混合动力领域基础理论与最新研究成果的著作。本书可作为汽车及相关专业高年级本科生的选修教材以及研究生的专业课教材，也可为从事电动汽车研发的科技人员和工程技术人员提供参考。【作者简介】作者(美)米春亭 译者赵治国、姜娇龙米春亭(Chris Mi)教授目前为密歇根大学一美国能源部GATE中心主任，美国电气电子工程师学会会员(IEEE Fellow)，“IEEE’Fransactions on‘Vehicular’Technology”、“IEEE‘Fransactions 0n：[ndust~Applica-tions'’等国际著名学术刊物的副主编。