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第1章 电动汽车概述1

1.1电动汽车发展简史1

1.1.1早期发展1

1.1.2 1910年后电动汽车相对减少3

1.1.3蓄电池电动车的使用依然盛行5

1.2电动汽车在20世纪末的发展6

1.3当今应用的电动汽车类型7

1.3.1蓄电池电动汽车7

1.3.2内燃机／电力混合动力电动汽车10

1.3.3燃料电池汽车14

1.3.4使用供电轨供能的电动汽车16

1.3.5太阳能汽车17

1.3.6使用飞轮储能器或超级电容的电动汽车17

1.4 未来的电动汽车19

参考文献19

第2章 蓄电池21

2.1概述21

2.2蓄电池的参数22

2.2.1电池单元和蓄电池电压22

2.2.2电荷容量23

2.2.3能量的储存24

2.2.4比能量25

2.2.5能量密度25

2.2.6比功率25

2.2.7安培小时效率26

2.2.8能量效率26

2.2.9自放电率26

2.2.10蓄电池的几何尺寸27

2.2.11蓄电池对温度的要求27

2.2.12蓄电池的使用寿命和深循环的次数27

2.3铅酸蓄电池27

2.3.1铅酸蓄电池基础27

2.3.2铅酸蓄电池的特性29

2.3.3蓄电池的寿命和维护31

2.3.4蓄电池充电32

2.3.5铅酸蓄电池小结32

2.4镍基电池32

2.4.1简介32

2.4.2镍镉电池32

2.4.3镍金属氢化物电池35

2.5钠基电池37

2.5.1简介37

2.5.2钠硫电池37

2.5.3钠金属氯化物电池39

2.6锂电池41

2.6.1简介41

2.6.2锂聚合物电池41

2.6.3锂离子电池41

2.7金属空气电池42

2.7.1简介42

2.7.2铝空气电池42

2.7.3锌空气电池43

2.8蓄电池充电44

2.8.1蓄电池充电器44

2.8.2充电平衡45

2.9设计者对蓄电池的选择47

2.9.1简介47

2.9.2目前市场上在售的蓄电池48

2.10蓄电池在混合动力车辆中的应用49

2.10.1简介49

2.10.2内燃机／蓄电池混合动力电动汽车49

2.10.3蓄电池／蓄电池混合动力电动汽车49

2.10.4使用飞轮组49

2.10.5复杂的混合动力50

2.11蓄电池建模50

2.11.1蓄电池建模的目的50

2.11.2蓄电池等效电路50

2.11.3模拟蓄电池的容量52

2.11.4以设定的功率模拟蓄电池56

2.11.5计算佩克特系数59

2.11.6估计蓄电池的规格60

2.12总结61

参考文献62

第3章 可替代的新型能源及其存储63

3.1概述63

3.2太阳能63

3.3风能64

3.4飞轮66

3.5超级电容68

3.6供电轨71

参考文献72

第4章 燃料电池75

4.1燃料电池是理想的选择吗？75

4.2氢燃料电池的基本原理77

4.2.1电极反应77

4.2.2不同的电解液78

4.2.3燃料电池电极80

4.3燃料电池热力学简介82

4.3.1燃料电池的效率及效率极限82

4.3.2效率和燃料电池电压85

4.3.3燃料电池的实际电压86

4.3.4压力及气体浓度的影响87

4.4串联电池单元——双极板88

4.5质子交换膜燃料电池的水管理92

4.5.1水问题简介92

4.5.2质子交换膜燃料电池的电解质93

4.5.3保持质子交换膜的含水性95

4.6质子交换膜燃料电池的热管理96

4.7完整的燃料电池系统98

参考文献99

第5章 氢气的供应101

5.1概述101

5.2燃料重整103

5.2.1燃料电池的要求103

5.2.2蒸汽重整104

5.2.3部分氧化和自热重整105

5.2.4燃料的进一步处理：一氧化碳的清除106

5.2.5移动设备应用中实际燃料的处理过程107

5.3氢的储存方式I：以氢气形式储存108

5.3.1问题介绍108

5.3.2安全性109

5.3.3以压缩气体形式储存氢110

5.3.4以液态形式储存氢111

5.3.5以可逆金属氢化物的形式储存氢113

5.3.6碳纳米纤维115

5.3.7储氢方式的比较115

5.4氢的储存方式Ⅱ：化学方法115

5.4.1简介115

5.4.2甲醇116

5.4.3碱性金属氢化物118

5.4.4硼氢化钠119

5.4.5氨气123

5.4.6储存方式的比较125

参考文献125

第6章 电动机及其控制器127

6.1“有刷”直流电动机127

6.1.1工作原理127

6.1.2转矩速度特性129

6.1.3有刷直流电动机的控制132

6.1.4直流电动机磁场的提供133

6.1.5直流电动机的效率134

6.1.6电动机的损失和电动机的尺寸135

6.1.7电动机的制动作用137

6.2直流调控和电电压转换138

6.2.1开关装置138

6.2.2降压稳压器或切换式降压稳压器141

6.2.3升压稳压器或升压开关稳压器142

6.2.4单相换流器144

6.2.5三相电流147

6.3无刷电动机148

6.3.1简介148

6.3.2无刷直流电动机149

6.3.3开关磁阻式电动机151

6.3.4感应电动机（异步电动机）153

6.4电动机的冷却、效率、尺寸和质量155

6.4.1提高电动机效率155

6.4.2电动机的质量157

6.5混合动力汽车中的电动机158

参考文献160

第7章 电动汽车建模161

7.1概述161

7.2牵引力162

7.2.1简介162

7.2.2滚动阻力162

7.2.3空气阻力163

7.2.4爬坡力163

7.2.5加速力163

7.2.6总牵引力165

7.3模拟汽车加速165

7.3.1加速性能参数165

7.3.2模拟电动车的加速性能166

7.3.3模拟一辆小汽车的加速情况170

7.4模拟电动汽车的续驶里程范围172

7.4.1驾驶循环172

7.4.2蓄电池电动汽车的续驶里程模拟176

7.4.3等速续驶里程范围模拟181

7.4.4其他用途的模拟182

7.4.5燃料电池车的续驶里程范围模拟183

7.4.6混合动力电动汽车的续驶里程范围模拟186

7.5模拟：小结186

参考文献187

第8章 设计因素189

8.1概述189

8.2空气动力学因素189

8.2.1空气动力学和能量189

8.2.2车身／底盘空气动力学形状192

8.3滚动阻力因素193

8.4传动装置的效率195

8.5车身重量的构想198

8.6电动汽车底盘和车身的设计200

8.6.1车身／底盘要求200

8.6.2底盘／车身的布置201

8.6.3车身／底盘的强度、硬度和抗破碎性202

8.6.4稳定性的设计205

8.6.5电动汽车的悬架205

8.6.6用于现代蓄电池和混合动力车辆上的底盘实例205

8.6.7现代燃料电池电动汽车底盘的设计207

8.7设计中的一般问题207

8.7.1设计说明书207

8.7.2电动汽车设计使用的软件208

第9章 附属系统的设计209

9.1概述209

9.2加热和冷却系统209

9.3控制系统212

9.4助力转向213

9.5轮胎的选择214

9.6倒车镜、天线和行李架214

9.7电动汽车的充电和燃料补给系统215

第10章 电动汽车和环境217

10.1概述217

10.2汽车污染：影响217

10.3汽车污染：定量分析219

10.4车辆污染的背景224

10.5通过输电网使用的可替代性能源和可持续发展能源224

10.5.1太阳能225

10.5.2风能225

10.5.3水能226

10.5.4潮汐能226

10.5.5生物质能227

10.5.6地热能227

10.5.7核能227

10.5.8海洋流能227

10.5.9波浪能228

10.6在燃料电池车辆上使用可持续发展能源228

10.6.1燃料电池和可再生能源228

10.6.2在传统内燃机车辆上使用可持续发展能源228

10.7法规的角色和法律制定者228

参考文献230

第11章 实例研究231

11.1概述231

11.2可充电电池车辆231

11.2.1电动自行车231

11.2.2辅助移动电动车233

11.2.3低速车辆234

11.2.4蓄电池小汽车和面包车235

11.3混合动力汽车238

11.3.1本田Insight239

11.3.2丰田Prius239

11.4燃料电池公共汽车241

11.5结论244

参考文献246

附录 Matlab实例247

附录1 GM EV1的性能模拟247

附录2 输入并设定驾驶循环248

附录3 模拟一个循环250

附录4 GM EV1电动小汽车续驶里程的模拟252

附录5 电动踏板车续驶里程的模拟254

附录6 燃料电池车续驶里程的模拟256

附录7 电动机效率曲线258