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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Insight 239

11.3.2丰田Prius 239

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

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