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第一篇 新能源汽车技术基础3

第1章 新能源汽车概述3

1.1 汽车工业技术的未来发展方向3

1.1.1 先进内燃机技术3

1.1.2 新能源汽车技术4

1.1.3 车身及部件轻量化技术6

1.1.4 车辆智能化技术7

1.2 新能源汽车的定义与分类9

1.2.1 新能源汽车的定义9

1.2.2 新能源汽车的分类9

1.3 新能源汽车发展概述10

1.3.1 国外新能源汽车发展概述10

1.3.2 国内新能源汽车发展概述18

1.3.3 新能源汽车技术路线及关键技术21

1.4 新能源汽车的性能指标24

1.4.1 动力性能指标24

1.4.2 续驶里程指标25

1.4.3 安全性指标25

1.5 本章小结26

参考文献26

第2章 纯电动汽车技术27

2.1 纯电动汽车概述27

2.1.1 纯电动汽车的定义27

2.1.2 纯电动汽车的特点27

2.1.3 纯电动汽车的分类28

2.2 纯电动汽车的组成与原理29

2.2.1 车身29

2.2.2 底盘31

2.2.3 动力电源系统31

2.2.4 电力驱动系统31

2.2.5 辅助系统32

2.3 纯电动汽车关键技术32

2.3.1 电机及控制器技术32

2.3.2 电池及其管理技术32

2.3.3 整车控制技术33

2.4 纯电动汽车传动系统参数设计34

2.4.1 驱动电机参数设计34

2.4.2 传动比参数设计37

2.4.3 动力电池参数设计38

2.5 纯电动汽车动力性和经济性40

2.5.1 纯电动汽车动力性40

2.5.2 纯电动汽车能耗经济性43

2.6 本章小结50

参考文献51

第3章 混合动力汽车技术52

3.1 混合动力汽车概述52

3.1.1 混合动力汽车的原理52

3.1.2 混合动力汽车的节能机理52

3.1.3 混合动力汽车的特点53

3.1.4 混合动力汽车的发展趋势55

3.2 混合动力汽车的分类56

3.2.1 串联式混合动力汽车57

3.2.2 并联式混合动力汽车58

3.2.3 混联式混合动力汽车59

3.3 混合动力汽车的耦合类型60

3.3.1 动力耦合装置的功能61

3.3.2 动力耦合装置的分类61

3.3.3 动力耦合装置的发展趋势63

3.4 混合动力总成功率参数匹配64

3.4.1 混合动力客车功率匹配基本原则64

3.4.2 混合动力车辆总功率匹配65

3.4.3 混合动力车辆发动机参数匹配67

3.4.4 电机系统主要参数匹配69

3.4.5 深度混合动力客车电池参数匹配70

3.5 混合动力汽车的能量管理与控制策略71

3.5.1 基于规则的能量管理策略72

3.5.2 基于瞬时优化的能量管理策略73

3.5.3 基于全局优化的能量管理策略76

3.5.4 问题和展望78

3.6 本章小结79

参考文献80

第4章 燃料电池汽车技术82

4.1 燃料电池汽车概述82

4.1.1 燃料电池汽车发展概述82

4.1.2 燃料电池汽车的特点86

4.1.3 燃料电池汽车的分类87

4.2 燃料电池汽车的组成与原理88

4.2.1 PFC型燃料电池汽车88

4.2.2 FC＋B型燃料电池汽车89

4.2.3 FC＋C型燃料电池汽车90

4.2.4 FC＋B＋C型燃料电池汽车90

4.3 燃料电池的类型91

4.3.1 质子交换膜燃料电池91

4.3.2 碱性燃料电池95

4.3.3 磷酸燃料电池96

4.3.4 熔融碳酸盐燃料电池97

4.3.5 固体氧化物燃料电池99

4.3.6 直接甲醇燃料电池101

4.4 燃料电池汽车传动系统的参数匹配102

4.4.1 驱动电机参数匹配102

4.4.2 燃料电池参数匹配104

4.4.3 辅助动力源参数匹配105

4.4.4 传动系统传动比匹配106

4.5 燃料电池电动汽车能量控制策略107

4.5.1 On/Off控制策略107

4.5.2 功率跟随控制策略107

4.5.3 瞬时优化最佳能耗控制策略109

4.6 本章小结110

参考文献110

第二篇 新能源汽车研发技术113

第5章 新能源汽车研发基础113

5.1 CAN协议简介113

5.1.1 CAN协议概述113

5.1.2 CAN协议的特点114

5.2 CAN总线基本原理115

5.2.1 CAN总线的网络分层结构115

5.2.2 CAN总线的帧结构118

5.2.3 CAN总线的通信机制122

5.2.4 CAN总线的错误检测122

5.3 SAE J1939协议简介124

5.3.1 SAE J1939协议概述124

5.3.2 SAE J1939协议特点125

5.3.3 SAE J1939协议原理125

5.4 实时操作系统与嵌入式实时操作系统142

5.4.1 实时操作系统142

5.4.2 嵌入式实时操作系统144

5.5 uC/OS-Ⅱ实时操作系统145

5.5.1 μC/OS-Ⅱ简介145

5.5.2 μC/OS-Ⅱ系统特点146

5.5.3 μC/OS-Ⅱ系统的任务147

5.5.4 μC/OS-Ⅱ系统的中断管理与时钟管理158

5.5.5 μC/OS-Ⅱ的内存管理161

5.6 本章小结163

参考文献163

第6章 整车控制器的研发164

6.1 整车控制器概述164

6.2 整车控制器功能定义166

6.2.1 整车控制器功能分析166

6.2.2 整车控制器技术要求167

6.2.3 整车控制器工作模式168

6.3 整车控制策略169

6.3.1 驱动控制策略169

6.3.2 制动控制策略171

6.3.3 安全控制策略172

6.4 整车控制器硬件设计174

6.4.1 电源电路设计175

6.4.2 时钟电路设计176

6.4.3 复位电路与BDM电路设计177

6.4.4 开关信号处理电路设计177

6.4.5 踏板信号处理电路设计178

6.4.6 通信电路设计179

6.5 整车控制器软件设计181

6.5.1 整车控制器软件结构181

6.5.2 整车控制器多任务管理182

6.6 整车控制器硬件测试实验192

6.6.1 ETAS实时仿真系统硬件设计193

6.6.2 ETAS实时仿真系统软件设计197

6.6.3 硬件测试仿真实验结果分析199

6.7 本章小结203

参考文献203

第7章 驱动电机及电机控制器的研发204

7.1 纯电动汽车驱动电机概述204

7.1.1 纯电动汽车驱动电机类型205

7.1.2 纯电动汽车驱动电机分布206

7.2 永磁同步电机结构与工作原理207

7.2.1 常用电机的分类207

7.2.2 永磁同步电机的结构209

7.2.3 永磁同步电机的工作原理211

7.3 永磁同步电机常用控制方法211

7.3.1 矢量控制211

7.3.2 直接转矩控制212

7.3.3 智能控制213

7.4 永磁同步电机矢量控制213

7.4.1 永磁同步电机矢量控制的基本原理213

7.4.2 坐标变换214

7.4.3 永磁同步电机的数学模型217

7.4.4 基于转子磁场定向的矢量控制策略220

7.4.5 空间矢量脉冲宽度调制222

7.5 PMSM矢量控制系统的Simulink仿真231

7.5.1 矢量控制系统中各仿真模块的搭建231

7.5.2 PMSM矢量控制系统Simulink仿真模型236

7.5.3 PMSM矢量控制系统Simulink仿真与分析238

7.6 PMSM矢量控制系统的实现241

7.6.1 英飞凌XE164FN/XC2000概述与开发平台介绍241

7.6.2 电机控制器硬件模块242

7.6.3 电机控制器软件模块250

7.7 本章小结261

参考文献262

第8章 锂离子动力电池及管理系统的研发263

8.1 锂离子动力电池概述263

8.1.1 电动汽车对锂离子动力电池的要求263

8.1.2 锂离子动力电池的工作原理264

8.1.3 锂离子动力电池的种类265

8.2 锂离子动力电池的基本参数266

8.2.1 锂离子动力电池的物理参数266

8.2.2 锂离子动力电池的电性能参数266

8.2.3 锂离子动力电池的环境参数270

8.2.4 锂离子动力电池的一致性参数270

8.3 锂离子动力电池的建模与参数辨识271

8.3.1 锂离子动力电池模型的类型271

8.3.2 电池模型的参数辨识方法273

8.3.3 应用实例274

8.4 锂离子动力电池管理系统280

8.4.1 基本构成与功能280

8.4.2 数据采集功能开发281

8.4.3 电池状态估计286

8.4.4 均衡管理系统开发292

8.4.5 热管理系统开发294

8.4.6 应用实例297

8.5 BMS从板设计实例301

8.5.1 BMS系统结构301

8.5.2 LMU需求分析和总体设计302

8.5.3 LMU硬件设计304

8.5.4 LMU软件设计313

8.6 本章小结314

参考文献314

第9章 质子交换膜燃料电池建模和监控系统的研发315

9.1 PEMFC系统简介315

9.1.1 PEMFC基本结构315

9.1.2 氢燃料电池系统的工作原理316

9.2 PEMFC系统建模316

9.2.1 电压模型317

9.2.2 阴极模型321

9.2.3 阳极模型324

9.2.4 交换膜水合模型326

9.2.5 辅助系统模型328

9.3 PEMFC空气供给系统的控制333

9.3.1 PEMFC空气供给系统的PID控制333

9.3.2 基于模糊补偿的PEMFC空气供给系统PID控制335

9.4 氢燃料电池的监控系统研发338

9.4.1 PEMFC监控系统的整体结构339

9.4.2 下位机系统的设计339

9.4.3 上位机系统的设计347

9.5 本章小结349

参考文献349