新能源汽車(chē)技術(shù)

目錄
前言
第一篇 新能源汽車(chē)技術(shù)基礎(chǔ)
第1章 新能源汽車(chē)概述 3
1.1 汽車(chē)工業(yè)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向 3
1.1.1 先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)技術(shù) 3
1.1.2 新能源汽車(chē)技術(shù) 4
1.1.3 車(chē)身及部件輕量化技術(shù) 6
1.1.4 車(chē)輛智能化技術(shù) 7
1.2 新能源汽車(chē)的定義與分類 9
1.2.1 新能源汽車(chē)的定義 9
1.2.2 新能源汽車(chē)的分類 9
1.3 新能源汽車(chē)發(fā)展概述 10
1.3.1 國(guó)外新能源汽車(chē)發(fā)展概述 10
1.3.2 國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)發(fā)展概述 18
1.3.3 新能源汽車(chē)技術(shù)路線及關(guān)鍵技術(shù) 21
1.4 新能源汽車(chē)的性能指標(biāo) 24
1.4.1 動(dòng)力性能指標(biāo) 24
1.4.2 續(xù)駛里程指標(biāo) 25
1.4.3 安全性指標(biāo) 25
1.5 本章小結(jié) 26
參考文獻(xiàn) 26
第2章 純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù) 27
2.1 純電動(dòng)汽車(chē)概述 27
2.1.1 純電動(dòng)汽車(chē)的定義 27
2.1.2 純電動(dòng)汽車(chē)的特點(diǎn) 27
2.1.3 純電動(dòng)汽車(chē)的分類 28
2.2 純電動(dòng)汽車(chē)的組成與原理 29
2.2.1 車(chē)身 29
2.2.2 底盤(pán) 31
2.2.3 動(dòng)力電源系統(tǒng) 31
2.2.4 電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 31
2.2.5 輔助系統(tǒng) 32
2.3 純電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù) 32
2.3.1 電機(jī)及控制器技術(shù) 32
2.3.2 電池及其管理技術(shù) 32
2.3.3 整車(chē)控制技術(shù) 33
2.4 純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì) 34
2.4.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì) 34
2.4.2 傳動(dòng)比參數(shù)設(shè)計(jì) 37
2.4.3 動(dòng)力電池參數(shù)設(shè)計(jì) 38
2.5 純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性 40
2.5.1 純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性 40
2.5.2 純電動(dòng)汽車(chē)能耗經(jīng)濟(jì)性 43
2.6 本章小結(jié) 50
參考文獻(xiàn) 51
第3章 混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù) 52
3.1 混合動(dòng)力汽車(chē)概述 52
3.1.1 混合動(dòng)力汽車(chē)的原理 52
3.1.2 混合動(dòng)力汽車(chē)的節(jié)能機(jī)理 52
3.1.3 混合動(dòng)力汽車(chē)的特點(diǎn) 53
3.1.4 混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì) 55
3.2 混合動(dòng)力汽車(chē)的分類 56
3.2.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē) 57
3.2.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē) 58
3.2.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē) 59
3.3 混合動(dòng)力汽車(chē)的耦合類型 60
3.3.1 動(dòng)力耦合裝置的功能 61
3.3.2 動(dòng)力耦合裝置的分類 61
3.3.3 動(dòng)力耦合裝置的發(fā)展趨勢(shì) 63
3.4 混合動(dòng)力總成功率參數(shù)匹配 64
3.4.1 混合動(dòng)力客車(chē)功率匹配基本原則 64
3.4.2 混合動(dòng)力車(chē)輛總功率匹配 65
3.4.3 混合動(dòng)力車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)匹配 67
3.4.4 電機(jī)系統(tǒng)主要參數(shù)匹配 69
3.4.5 深度混合動(dòng)力客車(chē)電池參數(shù)匹配 70
3.5 混合動(dòng)力汽車(chē)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(shí)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(wèn)題和展望 78
3.6 本章小結(jié) 79
參考文獻(xiàn) 80
第4章 燃料電池汽車(chē)技術(shù) 82
4.1 燃料電池汽車(chē)概述 82
4.1.1 燃料電池汽車(chē)發(fā)展概述 82
4.1.2 燃料電池汽車(chē)的特點(diǎn) 86
4.1.3 燃料電池汽車(chē)的分類 87
4.2 燃料電池汽車(chē)的組成與原理 88
4.2.1 PFC型燃料電池汽車(chē) 88
4.2.2 FC+B型燃料電池汽車(chē) 89
4.2.3 FC+C型燃料電池汽車(chē) 90
4.2.4 FC+B+C型燃料電池汽車(chē) 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(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)匹配 102
4.4.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(dòng)力源參數(shù)匹配 105
4.4.4 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比匹配 106
4.5 燃料電池電動(dòng)汽車(chē)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(shí)優(yōu)化最佳能耗控制策略 109
4.6 本章小結(jié) 110
參考文獻(xiàn) 110
第二篇 新能源汽車(chē)研發(fā)技術(shù)
第5章 新能源汽車(chē)研發(fā)基礎(chǔ) 113
5.1 CAN協(xié)議簡(jiǎn)介 113
5.1.1 CAN協(xié)議概述 113
5.1.2 CAN協(xié)議的特點(diǎn) 114
5.2 CAN總線基本原理 115
5.2.1 CAN總線的網(wǎng)絡(luò)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(jī)制 122
5.2.4 CAN總線的錯(cuò)誤檢測(cè) 122
5.3 SAE J1939協(xié)議簡(jiǎn)介 124
5.3.1 SAE J1939協(xié)議概述 124
5.3.2 SAE J1939協(xié)議特點(diǎn) 125
5.3.3 SAE J1939協(xié)議原理 125
5.4 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 142
5.4.1 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 142
5.4.2 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 144
5.5 μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng) 145
5.5.1 μC/OS-Ⅱ簡(jiǎn)介 145
5.5.2 μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)特點(diǎn) 146
5.5.3 μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的任務(wù) 147
5.5.4 μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的中斷管理與時(shí)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(xiàn) 163
第6章 整車(chē)控制器的研發(fā) 164
6.1 整車(chē)控制器概述 164
6.2 整車(chē)控制器功能定義 166
6.2.1 整車(chē)控制器功能分析 166
6.2.2 整車(chē)控制器技術(shù)要求 167
6.2.3 整車(chē)控制器工作模式 168
6.3 整車(chē)控制策略 169
6.3.1 驅(qū)動(dòng)控制策略 169
6.3.2 制動(dòng)控制策略 171
6.3.3 安全控制策略 172
6.4 整車(chē)控制器硬件設(shè)計(jì) 174
6.4.1 電源電路設(shè)計(jì) 175
6.4.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 176
6.4.3 復(fù)位電路與BDM電路設(shè)計(jì) 177
6.4.4 開(kāi)關(guān)信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) 177
6.4.5 踏板信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) 178
6.4.6 通信電路設(shè)計(jì) 179
6.5 整車(chē)控制器軟件設(shè)計(jì) 181
6.5.1 整車(chē)控制器軟件結(jié)構(gòu) 181
6.5.2 整車(chē)控制器多任務(wù)管理 182
6.6 整車(chē)控制器硬件測(cè)試實(shí)驗(yàn) 192
6.6.1 ETAS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 193
6.6.2 ETAS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 197
6.6.3 硬件測(cè)試仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 199
6.7 本章小結(jié) 203
參考文獻(xiàn) 203
第7章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器的研發(fā) 204
7.1 純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)概述 204
7.1.1 純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型 205
7.1.2 純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分布 206
7.2 永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理 207
7.2.1 常用電機(jī)的分類 207
7.2.2 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 209
7.2.3 永磁同步電機(jī)的工作原理 211
7.3 永磁同步電機(jī)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(jī)矢量控制 213
7.4.1 永磁同步電機(jī)矢量控制的基本原理 213
7.4.2 坐標(biāo)變換 214
7.4.3 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 217
7.4.4 基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)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(shí)現(xiàn) 241
7.6.1 英飛凌XE164 FN/XC2000概述與開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹 241
7.6.2 電機(jī)控制器硬件模塊 242
7.6.3 電機(jī)控制器軟件模塊 250
7.7 本章小結(jié) 261
參考文獻(xiàn) 262
第8章 鋰離子動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)的研發(fā) 263
8.1 鋰離子動(dòng)力電池概述 263
8.1.1 電動(dòng)汽車(chē)對(duì)鋰離子動(dòng)力電池的要求 263
8.1.2 鋰離子動(dòng)力電池的工作原理 264
8.1.3 鋰離子動(dòng)力電池的種類 265
8.2 鋰離子動(dòng)力電池的基本參數(shù) 266
8.2.1 鋰離子動(dòng)力電池的物理參數(shù) 266
8.2.2 鋰離子動(dòng)力電池的電性能參數(shù) 266
8.2.3 鋰離子動(dòng)力電池的環(huán)境參數(shù) 270
8.2.4 鋰離子動(dòng)力電池的一致性參數(shù) 270
8.3 鋰離子動(dòng)力電池的建模與參數(shù)辨識(shí) 271
8.3.1 鋰離子動(dòng)力電池模型的類型 271
8.3.2 電池模型的參數(shù)辨識(shí)方法 273
8.3.3 應(yīng)用實(shí)例 274
8.4 鋰離子動(dòng)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(kāi)發(fā) 281
8.4.3 電池狀態(tài)估計(jì) 286
8.4.4 均衡管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 292
8.4.5 熱管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 294
8.4.6 應(yīng)用實(shí)例 297
8.5 BMS從板設(shè)計(jì)實(shí)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(shè)計(jì) 302
8.5.3 LMU硬件設(shè)計(jì) 304
8.5.4 LMU軟件設(shè)計(jì) 313
8.6 本章小結(jié) 314
參考文獻(xiàn) 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(jiǎn)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(yáng)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(bǔ)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(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 339
9.4.3 上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 347
9.5 本章小結(jié) 349
參考文獻(xiàn) 349