新能源汽車與電力電子技術

前言

人類社會進入到嶄新的21世紀，科學技術發(fā)展日新月異，社會進步也進入到一個前所未有的新階段。然而，隨著各國工業(yè)化進程的加劇和城市化水平的不斷提高，能源危機和環(huán)境污染，已經(jīng)成為人類社會發(fā)展的突出矛盾。自20世紀以來，汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展，汽車也已走進千家萬戶。然而，隨著汽車保有量的急劇攀升，汽車帶給地球的能源緊張和大氣污染都日益明顯地體現(xiàn)在人類的普通生活之中。如何緩解能源的供需矛盾、改善日益嚴峻的環(huán)境狀況，已經(jīng)成為各國科學家和有識之士不斷探索的課題。近年來，新能源的開發(fā)不斷地應用于汽車的設計和制造中，新能源汽車也逐漸由一類概念型汽車變?yōu)楝F(xiàn)實，各類新能源不斷地被利用于汽車中。2009年7月1日，中華人民共和國工業(yè)和信息化部制定了《新能源汽車生產企業(yè)及產品準入管理規(guī)則》，并予以發(fā)布實施，從而為汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了廣闊的平臺。本書作者著力于探索新型環(huán)保能源在汽車中的應用，全面介紹了當今世界新能源汽車的最新發(fā)展動態(tài)，深入闡述了電力電子技術在新能源汽車中的最新應用成果，為相關從業(yè)人員提供了一個了解和掌握新能源汽車發(fā)展的良好契機。2009年春節(jié)前，財政部、科技部發(fā)出《關于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣工作試點工作的通知》，決定在北京、上海、重慶、長春、大連、杭州、濟南、武漢、深圳、合肥、長沙、昆明、南昌等13座城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作，鼓勵試點城市率先在公交、出租、公務、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務領域推廣使用節(jié)能與新能源汽車，并對節(jié)能與新能源汽車配套設施建設及維護保養(yǎng)等相關支出給予適當補助。這標志著新能源汽車的發(fā)展已經(jīng)從科學研究和試驗性用車階段正式邁向了大規(guī)模量化生產和在全國范圍內大力推廣的應用階段，可以預見，在不久的未來，我國新能源汽車的發(fā)展將會呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的局面。2010年，第16屆亞洲運動會將在我國廣州市舉行，和諧亞運的理念早已深入人心，新能源技術將廣泛地應用于亞運會的整個籌備和運行過程，新能源汽車也將成為亞運會的一道亮麗的風景線。這一切都預示著新能源汽車的美好前景，本書正是基于此，深入介紹新能源汽車的最新發(fā)展成果，使廣大讀者更深入地了解新能源汽車。

內容概要

　　《新能源汽車與電力電子技術》可作為從事新能源汽車研究與設計的工程技術人員、大專院校師生，及對環(huán)保節(jié)能技術感興趣的人士閱讀參考。新能源汽車具有良好的環(huán)保性能和可以多種能源為動力的特點，既可以保護環(huán)境，又可以緩解能源短缺和調整能源結構，保障能源供應安全?！缎履茉雌嚺c電力電子技術》介紹了電力電子技術在新能源汽車中的應用，詳細討論了新能源汽車的結構特點與工作原理，對新能源汽車使用的蓄電池、太陽電池、燃料電池、高速飛輪電池、超級電容、電機及其驅動系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、電源變換裝置、能量回饋系統(tǒng)及充電器作深入的分析，以易懂、易讀、易用為目標，對新能源汽車的最新技術和未來的發(fā)展趨勢進行詳細、全面的介紹。

書籍目錄

電力電子新技術系列圖書序言前言第1章 緒論1.1 常規(guī)汽車面臨的挑戰(zhàn)及能源環(huán)境1.1.1 石油資源問題1.1.2 氣候變暖問題1.2 新能源汽車及其發(fā)展歷史1.3 電力電子技術在新能源汽車中的應用1.3.1 新能源汽車的組成1.3.2 電力電子技術需要解決的問題1.4 發(fā)展新能源汽車目前需要解決的問題參考文獻第2章 新能源汽車2.1 純電動汽車2.1.1 純電動汽車基本構造2.1.2 純電動汽車的驅動2.1.3 純電動汽車儲能裝置蓄電池2.2 太陽能電動汽車2.2.1 太陽能電動汽車基本構造2.2.2 太陽電池光伏發(fā)電原理及特性2.2.3 太陽能電動汽車太陽電池最大功率點跟蹤系統(tǒng)2.2.4 太陽能電動汽車的能源管理系統(tǒng)2.3 燃料電池電動汽車2.3.1 燃料電池電動汽車基本結構2.3.2 燃料電池工作原理2.3.3 燃料電池能源管理系統(tǒng)2.4 混合動力汽車2.4.1 混合動力汽車的種類2.4.2 動力傳動系統(tǒng)及控制參考文獻第3章 新能源汽車的電機驅動系統(tǒng)3.1 新能源汽車電機驅動系統(tǒng)概述3.1.1 新能源汽車電機驅動系統(tǒng)的種類及特點3.1.2 新能源汽車對驅動電機的性能要求3.1.3 驅動電機的分類3.2 直流電機驅動系統(tǒng)3.2.1 直流電機的基本構造3.2.2 直流電機的性能特點3.2.3 直流電機的調速方法3.3 交流異步電機驅動系統(tǒng)3.3.1 三相異步電機的構造及工作原理3.3.2 交流異步電機的性能特點3.3.3 交流異步電機的控制方法3.4 永磁電機驅動系統(tǒng)3.4.1 永磁電機的分類3.4.2 永磁同步電機的結構特點3.4.3 永磁同步電機的性能特點3.4.4 永磁同步電機的控制方法3.4.5 輪轂電機3.4.6 永磁無刷直流電機的工作特性及控制技術3.5 開關磁阻電機驅動系統(tǒng)3.5.1 開關磁阻電機的結構特點及工作原理3.5.2 開關磁阻電機的性能特點3.5.3 開關磁阻電機的運行特性及原理3.5.4 開關磁阻電機的控制方法3.5.5 開關磁阻電機功率變換器實例3.6 新能源汽車驅動系統(tǒng)的發(fā)展方向3.6.1 電機的發(fā)展方向3.6.2 驅動系統(tǒng)控制技術的發(fā)展方向參考文獻第4章 新能源汽車的儲能系統(tǒng)4.1 各種儲能器件的特性4.2 蓄電池儲能4.2.1 鉛酸蓄電池4.2.2 鎳鎘蓄電池4.2.3 鎳氫蓄電池4.2.4 鋰離子電池4.2.5 蓄電池儲能在新能源汽車中的應用4.3 燃料電池儲能4.3.1 燃料電池的結構和原理4.3.2 燃料電池的分類4.3.3 燃料電池在新能源汽車中的應用4.4 高速飛輪電池儲能4.4.1 高速飛輪電池的結構和工作原理4.4.2 飛輪的材料4.4.3 高速飛輪電池的充放電4.4.4 高速飛輪電池在新能源汽車中的應用4.5 超級電容儲能4.5.1 超級電容的結構和工作原理4.5.2 超級電容的充放電4.5.3 超級電容在新能源汽車中的應用參考文獻第5章 新能源汽車的能源管理5.1 能源管理系統(tǒng)的功用5.2 純電動汽車的能源管理系統(tǒng)5.2.1 純電動汽車能源管理系統(tǒng)的組成5.2.2 電池荷(充)電狀態(tài)指示器5.2.3 電池管理系統(tǒng)5.3 混合動力電動汽車的能源管理系統(tǒng)5.4 FHEV能源管理系統(tǒng)結構設計5.4.1 FHEV能量源特性分析5.4.2 FHEV混合動力結構及方案設計5.4.3 FHEV能源管理系統(tǒng)結構設計5.4.4.FHEV能源管理模式研究5.5 動力鋰離子電池管理系統(tǒng)的總體方案設計5.5.1 鋰離子電池的外特性5.5.2 鋰離子電池的管理系統(tǒng)5.5.3 電池管理系統(tǒng)硬件設計參考文獻第6章 新能源汽車充放電系統(tǒng)6.1 蓄電池充電原理與充電器6.1.1 充電方法6.1.2 電池的充電過程6.1.3 新能源汽車蓄電池充電器6.2 新能源汽車制動能量回饋系統(tǒng)6.2.1 幾種常見的制動能量回收方法6.2.2 電動汽車制動模式與能量回收的約束條件6.2.3 永磁直流電機再生制動原理6.2.4 電動汽車再生制動控制策略6.3 新能源汽車能量系統(tǒng)的電源變換裝置6.3.1 DC／DC功率變換器6.3.2 DC／DC變換器的種類與比較6.3.3 DC／AC功率變換器6.3.4 AC／DC功率變換器6.3.5 電力變換裝置在新能源電動汽車上的應用舉例參考文獻第7章 太陽能電動汽車的設計實例7.1 太陽能電動汽車的原理7.1.1 太陽能電動汽車的復合能源系統(tǒng)7.1.2 各種工況下復合能源系統(tǒng)能量／功率流動7.2 太陽能電動汽車復合能源系統(tǒng)各單元容量的設計7.2.1 太陽(光伏)電池參數(shù)設計7.2.2 儲能系統(tǒng)容量的設計7.3 車身結構的設計7.4 驅動系統(tǒng)的設計7.5 控制系統(tǒng)的設計7.5.1 采用：Boost電路進行最大功率跟蹤的原理7.5.2 控制系統(tǒng)的軟硬件設計7.6 整車性能測試參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料但采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動等方面的先進技術，具有新技術、新結構的汽車。新能源汽車包括純電動汽車、太陽能汽車、燃料電池電動汽車（FCEV）、混合動力汽車等。本書主要討論混合動力汽車的電氣驅動部分和電動汽車、燃料電池電動汽車等電氣與電力電子有關的技術。1.1常規(guī)汽車面臨的挑戰(zhàn)及能源環(huán)境汽車的發(fā)展主要以地球上有限的礦物燃料資源為基本前提。隨著人口的增長，資源消費量也在不斷增加，礦物燃料枯竭之日的到來并不難想象，那時人類筑造起來的悠久文明將因為礦物燃料污染而被毀壞。為了避免種種惡性情況的發(fā)生，我們應該早日開始防范對于石油的過度依賴，研究出替代能源和節(jié)省汽油燃料的方法和策略。1.1.1  石油資源問題20世紀20年代就有人預測全世界石油還能利用100年，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展對石油的需求量也不斷增加，蘊藏量的發(fā)現(xiàn)相對采掘量呈減少趨勢，到1970可開采年數(shù)約減少到40年。1973年第四次中東戰(zhàn)爭爆發(fā)，這次由于政治問題引發(fā)的戰(zhàn)爭波及到產油國阿拉伯，因此引起第一次石油危機，石油價格從每桶（159L）3美元上升到11.6美元，約上漲了4倍。從1978年到1982年間，由于伊朗政局發(fā)生劇烈變化，中東的石油無法輸出，引發(fā)第二次石油危機，油價從每桶12.8美元猛漲到42.8美元，上漲了3.3倍。美國發(fā)動伊拉克戰(zhàn)爭以后，石油價格飆升。到2004年為止石油價格從每桶約40美元上升到60美元左右。受伊朗核開發(fā)問題、中亞政局動蕩、投資商的價格炒作行為和美元貶值等因素的影響，2008年石油價格曾經(jīng)達到140美元以上，到2009年8月底維持在70美元左右。今后，發(fā)達國家將帶動發(fā)展中國家不斷進步，最終在汽車保有量和石油消耗方面接近發(fā)達國家水平時，世界石油緊張趨勢將更加明顯。

編輯推薦

《新能源汽車與電力電子技術》是由機械工業(yè)出版社出版的。

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