电动汽车前沿技术及应用

   汽车已经成为人们优质的现代生活中不可缺少的部分，然而，近100多年历史的以燃油为动力的内燃机汽车正面临着原油枯竭和人类生存环境不断恶化的挑战，而以电能为动力的电动汽车可能在能源和碳排放两个条件下赋予汽车以新的生命力。本书以能量转换效率和碳排放这两个潜在的要素为指南，阐述电动汽车的基本原理和在未来发展中的优势与挑战。本书主要面向现代电动汽车相关专业的本科生和研究生，同时也适合作为锂电池、动力电动机、燃料电池，以及氢气的储存研究人员了解相关电动汽车知识、技术和发展方向的参考书。

  

   丛书总序

推荐序一

推荐序二

前言

章电动汽车概述1

1.1电动汽车的定义1

1.2电动汽车简史2

1.2.1史前时代2

1.2.2黄金时代3

1.2.3黑暗世纪3

1.2.4文艺复兴4

1.3锂电产业5

1.4挑战6

1.5氢燃料电池汽车7

1.6能源对汽车与环境的影响8

1.7能量密度与汽车的续航能力13

1.8电动汽车的基础设施17

参考文献18

第2章汽车充电电池概述19

2.1电化学原理20

2.2活性材料24

2.2.1电压曲线24

2.2.2正负极材料26

2.2.3电解液28

2.2.4惰性材料29

2.3结构和形态30

2.3.1电芯、模组和电池30

2.3.2内部结构31

2.3.3形态32

2.4整车驱动34

2.4.1Ragone图35

2.4.2行驶里程36

思考题37

参考文献38

第3章汽车动力驱动电机基础39

3.1电磁场与磁性材料40

3.1.1磁场的产生与电磁感应41

3.1.2磁路43

3.1.3电机中的磁性材料45

3.2电-力转换49

3.3驱动电机分类53

3.3.1感应电机54

3.3.2永磁同步电机55

3.3.3开关磁阻电机57

3.3.4不同电机类型的比较58

3.4电机中的能量损耗60

思考题62

参考文献62

第4章动力电机建模与控制64

4.1电动汽车控制概述66

4.2电机建模原理67

4.2.1线圈的电磁感应67

4.2.2直流电机模型73

4.2.3交流电机建模75

4.3电机控制83

4.3.1直流电机控制83

4.3.2交流电机控制94

思考题102

参考文献102

第5章混合动力汽车控制104

5.1混合动力汽车的基本原理104

5.1.1混合动力汽车的动力系统分类106

5.1.2混合动力汽车的工作原理110

5.2车用内燃机的工作原理111

5.3混合动力系统建模113

5.3.1运动学模型113

5.3.2准静态模型114

5.3.3动态模型115

5.4混合动力系统控制问题分类116

5.4.1等效油耗的能量管理问题117

5.4.2SOC的能量管理问题118

5.4.3排放的能量管理问题119

5.4.4瞬态工况油耗的能量管理问题120

5.4.5结构参数影响的能量管理问题121

5.5混合动力系统控制122

5.5.1基于规则的能量管理策略124

5.5.2基于优化方法的能量管理策略132

思考题138

参考文献138

第6章汽车燃料电池基础和应用140

6.1什么是燃料电池140

6.1.1燃料电池的分类141

6.1.2燃料电池的特点143

6.2燃料电池的物理化学过程简介143

6.3热力学电压Ethermo（或Erev）146

6.3.1燃料电池的反应热（ΔHrxn）和电功（Welec）147

6.3.2燃料电池的热力学可逆电压147

6.3.3反应物浓度的影响--Nernst方程149

6.3.4燃料电池的效率149

6.4反应动力学和激活电压损失150

6.4.1燃料电池电流与电位的实质150

6.4.2燃料电池电流-电位的关系：Butler-Volmer方程151

6.4.3燃料电池的TAFEL近似153

6.4.4氢氧燃料电池的电极动力学概况154

6.4.5改善阴极ORR动力学速度的方法156

6.5燃料电池的电荷传输和欧姆损失159

6.5.1电荷的传输159

6.5.2欧姆电压损失159

6.5.3聚合物膜的离子导电率160

6.6燃料电池的物质传输和浓度损失161

6.6.1极限电流密度161

6.6.2浓度影响反应速度--浓度损失162

6.6.3双极板中的气体传输--对流164

6.6.4气体扩散层的气体传输--扩散166

6.7汽车燃料电池系统简介168

6.7.1燃料电池堆169

6.7.2燃料（H2）和空气供给系统170

6.7.3燃料电池水管理系统172

6.7.4燃料电池热管理系统174

参考文献175

第7章燃料电池测试177

7.1燃料电池测试参数及平台177

7.2燃料电池性能测试技术180

7.2.1电流-电压曲线测试180

7.2.2电流中断法测试182

7.2.3电化学阻抗谱测试183

7.3燃料电池动态响应测试186

7.4燃料电池电堆的加速测试188

7.5质子交换膜燃料电池低温启动测试189

参考文献191

第8章燃料电池汽车的燃料--氢气194

8.1氢气的物质特性和安全性194

8.1.1氢气的来源及物质特性194

8.1.2氢气燃料的操作安全性197

8.2氢气的生产及储存基本方法199

8.2.1氢气的生产199

8.2.2氢气的储存方法200

8.2.3高压储氢和高压储氢罐201

8.2.4材料储氢方法203

8.3氢气储存的热力学原理207

8.3.1压缩氢气储存方法所需要的能量207

8.3.2基于材料储氢的热力学211

8.4高压储氢罐的材料及结构217

参考文献220