电动汽车原理与应用技术

前言

二维码索引

第1章　绪论 001

1.1　电动汽车的发展背景 001

1.2　电动汽车的发展历史 001

1.2.1　电动汽车的出现 001

1.2.2　电动汽车的再崛起 002

1.2.3　电动汽车的新生机 003

1.3　电动汽车的发展现状 004

1.3.1　电动汽车国内外概况 004

1.3.2　纯电动汽车发展现状 007

1.3.3　混合动力电动汽车发展现状 008

1.3.4　插电式混合动力电动汽车发展现状 009

1.3.5　燃料电池电动汽车发展现状 010

第2章　电动汽车的基本结构与工作原理 011

2.1　纯电动汽车 011

2.1.1　纯电动汽车的构型与结构 011

2.1.2　纯电动汽车的工作原理 012

2.1.3　纯电动汽车的行驶性能 016

2.2　混合动力电动汽车 026

2.3　插电式混合动力电动汽车 029

2.4　燃料电池电动汽车 030

第3章　驱动电机 031

3.1　电机分类 031

3.2　直流电机 033

3.2.1　直流电机的结构及基本原理 033

3.2.2　直流电机的特点及控制方法 034

3.2.3　直流电机在电动汽车上的应用 035

3.3　交流异步电机 035

3.3.1　交流异步电机的结构及基本原理 035

3.3.2　交流异步电机的特点及控制方法 036

3.3.3　交流异步电机在电动汽车中的应用 037

3.4　永磁同步电机 038

3.4.1　永磁同步电机的结构及基本原理 038

3.4.2　永磁同步电机的特点及控制方法 038

3.4.3　永磁同步电机在电动汽车上的应用 039

3.5　开关磁阻电机 040

3.5.1　开关磁阻电机的结构及基本原理 040

3.5.2　开关磁阻电机的特点及控制方法 042

3.5.3　开关磁阻电机在电动汽车上的应用 043

3.6　轮毂电机技术 043

3.6.1　轮毂电机技术发展 043

3.6.2　轮毂电机的结构 044

3.6.3　轮毂电机技术的特点及驱动方式 045

3.6.4　轮毂电机在电动汽车上的应用 047

3.6.5　轮毂电机应用的关键技术问题 047

3.7　电动汽车的再生制动 048

第4章　动力电池系统 049

4.1　动力电池简介 049

4.1.1　动力电池的基本构成 049

4.1.2　动力电池的基本参数 049

4.1.3　动力电池的分类 052

4.1.4　国内外动力电池的研究现状 053

4.2　锂离子动力电池 056

4.2.1　概述 056

4.2.2　锂离子动力电池的工作原理 057

4.2.3　锂离子动力电池的失效机理 058

4.2.4　锂离子动力电池的性能 059

4.2.5　锂离子动力电池的应用 062

4.3　其他储能装置 063

4.3.1　铅酸蓄电池 063

4.3.2　镍氢电池 063

4.3.3　超级电容器 064

4.4　动力电池管理系统 064

4.4.1　基本构成 064

4.4.2　主要功能 064

4.4.3　热管理系统 067

4.5　动力电池组 069

4.5.1　动力电池组的布置形式 069

4.5.2　动力电池组的一致性 072

4.5.3　动力电池的使用寿命 075

4.6　动力电池的梯次利用与回收 077

4.6.1　动力电池的梯次利用 077

4.6.2　动力电池的回收 078

第5章　电动汽车电气系统 080

5.1　电气系统概述 080

5.2　电动汽车空调系统 083

5.2.1　电动汽车空调的发展现状 083

5.2.2　电动汽车空调的技术特点 084

5.2.3　电动汽车空调的关键部件及控制技术 084

5.2.4　工作原理 085

5.3　功率变换器 087

5.3.1　降压功率变换器 088

5.3.2　升压功率变换器 090

5.3.3　双向功率变换器 092

5.4　电动汽车高压安全 094

5.4.1　高压系统布置要求 094

5.4.2　安全要求及检测参数 095

5.4.3　高压安全防护措施 095

5.4.4　高压绝缘监测 096

5.5　电气系统的电磁兼容性 098

5.5.1　电磁兼容性主要术语 099

5.5.2　电动汽车电磁环境分析 100

5.5.3　电磁兼容性设计方法 101

5.5.4　抑制电磁干扰的技术措施 102

5.5.5　电磁场辐射强度检测实例 103

第6章　电动汽车总线系统 105

6.1　概述 105

6.1.1　车载总线系统简介 105

6.1.2　车载总线技术的发展 106

6.1.3　车载总线系统的拓扑结构 107

6.1.4　车载总线协议标准 109

6.1.5　总线节点的典型设备 109

6.2　CAN总线系统 111

6.2.1　CAN总线系统的组成 112

6.2.2　数据传输形式和数据传输原理 115

6.2.3　CAN总线应用实例 117

6.3　其他总线系统 118

6.3.1　FlexRay总线 118

6.3.2　LIN总线 119

6.3.3　TTCAN总线 119

第7章　仪器与仪表 121

7.1　概述 121

7.2　纯电动乘用车仪器与仪表 123

7.2.1　北汽EV200纯电动乘用车仪器与仪表 123

7.2.2　腾势纯电动乘用车仪器与仪表 128

7.2.3　特斯拉 Model S 纯电动乘用车仪器与仪表 129

7.3　插电式混合动力乘用车仪器与仪表 129

7.4　纯电动客车仪器与仪表 130

7.4.1　组合仪表 130

7.4.2　液晶显示屏 132

7.5　抬头显示系统 134

第8章　电动汽车的充电基础设施 137

8.1　概述 137

8.1.1　充电基础设施现状 137

8.1.2　充电基础设施类型 138

8.1.3　充电设施功能与构成 139

8.2　电动汽车传导式充电设备 143

8.2.1　结构及原理 143

8.2.2　充电设备分类 144

8.2.3　充电接口 146

8.3　电动汽车无线充电设备 149

8.3.1　无线充电技术 149

8.3.2　磁场耦合式无线充电 150

8.3.3　相关标准 153

8.3.4　应用实例 155

8.4　常用充电设施建设和应用形式 157

8.4.1　家庭充电设施 157

8.4.2　公共充电设施 157

8.4.3　动力电池更换站 158

8.5　充电设施典型实例 159

8.5.1　充换电站 159

8.5.2　充电桩群 160

第9章　新能源汽车大数据平台及应用 161

9.1　汽车大数据概述 161

9.1.1　新能源汽车大数据 161

9.1.2　车联网基本架构 163

9.1.3　新能源汽车大数据平台架构 164

9.2　新能源汽车大数据采集 167

9.2.1　数据采集流程 167

9.2.2　新能源汽车数据采集项 168

9.2.3　车载终端设备 169

9.3　数据分析与处理 171

9.3.1　数据预处理 171

9.3.2　数据分析 173

9.3.3　数据可视化 175

9.4　大数据应用案例 179

9.4.1　新能源汽车大数据平台功能 179

9.4.2　新能源车辆大数据评价 180

9.4.3　新能源车辆安全状态分析与应用 181

9.4.4　新能源车辆行为分析 185

9.4.5　新能源车辆动力电池状态估计 188

9.4.6　基于大数据的关键零部件安全特征数据库 188

第10章　电动汽车的运维与管理 190

10.1　整车维护与保养 190

10.1.1　关键零部件的维护与保养 191

10.1.2　动力电池系统的维护与保养 191

10.1.3　驱动电机的维护与保养 193

10.1.4　其他高压系统的维护与保养 193

10.1.5　电气线束 194

10.1.6　动力转向系统的维护与保养 194

10.1.7　制动系统的维护与保养 195

10.2　维护保养安全 195

10.2.1　高压安全操作原则 195

10.2.2　人员要求 195

10.2.3　维护要求 196

10.3　充电站管理规范 196

10.3.1　充电员岗位规范 196

10.3.2　充电员充电操作规范 196

10.3.3　电池安装及更换操作注意事项 197

10.3.4　锂离子电池充电操作规程 197

10.3.5　电动公交车调度监控室管理制度 198

10.3.6　充电机安全操作规程 199

10.3.7　手工更换电池安全操作规程 199

10.4　更换设备管理规范 200

10.4.1　快换机器安全操作规程 200

10.4.2　快换机器日常例检及维护安全操作规程 201

10.5　车辆维护规范 202

10.6　高压电气安全技术与使用规范 202

10.7　电动汽车运行安全保证工作预案 204

附录　典型车型及参数 206

附录A　电动乘用车 206

A.1　北汽北京EU7 206

A.2　比亚迪秦PLUS EV 207

A.3　吉利帝豪EV 208

A.4　特斯拉Model S 209

A.5　宝马i3 210

A.6　大众ID.3 211

A.7　比亚迪唐EV 2022款 212

A.8　蔚来ES8 213

A.9　一汽红旗E-QM5 2022款 214

A.10　奥迪Q5e-tron 215

A.11　奔驰EQA 216

附录B　电动客车 217

B.1　纯电动公交客车（GZ6120EV1） 217

B.2　混合动力公交客车（BJ6123C7C4D） 218

B.3　混合动力公交客车（BJ6123C6N4D） 220

附录C　电动环卫车 221

C.1　纯电动自卸式垃圾车（HLT5022ZLJEV） 221

C.2　纯电动桶装垃圾车运输车（HLT5031CTYEV） 222

C.3　纯电动压缩式垃圾车（HLT5074ZYSEV） 224

C.4　纯电动洒水车（HLT5165GSSEV） 225

参考文献 226

第1章绪论

石油作为不可再生能源，从长期来看无法持续支撑车用燃料的巨大需求，且不可避免地存在碳排放等污染问题。因此发展电动汽车成为交通领域实现节能减排的有效途径之一。纵观汽车百年发展史，电动汽车经历了三起三伏，目前已在全球范围内进人产业化和商业化阶段。我国在双碳目标引领下，“低碳环保、绿色出行”已成为共识，电动汽车所占的比例迅速增长，汽车电动化已成为主流趋势。本章重点对电动汽车发展背景、历史以及现状进行概述。

1.1电动汽车的发展背景

在当前能源危机和全球环境污染的大背景下，汽车行业一直是全球碳减排的重要攻关方向。电动汽车是汽车工业发展的时代产物，也是我国交通领域实现“双碳”目标的引擎，作为我国战略性新兴产业之一，电动汽车的发展承载着缓解石油资源短缺压力、解决日益突出的环境污染问题、实现我国汽车产业结构调整和转型升级、做大做强汽车产业的历史使命。

近年来，我国电动汽车技术快速发展，产品的质量和水平有较大提高。在我国社会主义市场经济体制逐渐建立和完善的进程中，我国电动汽车工业既有机遇，又有挑战。因此，电动汽车工业发展必须真正调整到依靠科技进步和提高劳动者素质的轨道上来，要下大力气掌握和追踪新技术、开发和应用新技术、改造传统工艺、发展新兴产业，不断增强电动汽车工业在国内外市场的竞争力。

1.2电动汽车的发展历史

1.2.1电动汽车的出现

电动汽车最早出现在英国。1834年，英国的布兰顿演示了托马斯・戴文波特(Thomas Davenport)发明的蓄电池车。该车采用的是不可充电的玻璃封装蓄电池，它比世界上第一部内燃机汽车早了半个世纪。1881年，法国巴黎街上出现了世界上第一辆以可充电电池为动力的电动汽车。它是法国工程师古斯塔夫，图沃(Gustave Trouve)装配的以铅酸电池为动力的马车，如图1-1所示。1895-1910年是早期电动汽车发展的黄金时期。在英国伦敦，电动出租汽车公司在1897年生产了15辆电动出租车，如图1-2所示。

……

适读人群 ：车辆工程学生、电动汽车技术应用人员

本书结合北京理工大学电动车辆国家工程研究中心在电动汽车整车及关键部件设计、开发及示范应用中多年积累的经验，重点讲述电动汽车的基本结构与工作原理、驱动电机、动力电池系统、电动汽车电气系统、电动汽车总线系统、仪器与仪表、电动汽车的充电基础设施、新能源汽车大数据平台及应用、电动汽车的运维与管理等内容。

本书基于电动汽车基本工作原理编写，重点突出电动汽车的系统构成和应用形式，可以作为普通高等院校车辆工程、新能源汽车相关专业的教材，也可作为电动汽车技术应用人员、相关从业人员、管理人员的技术培训和应用指导教材，同时也可供从事电动汽车研究、开发、生产和销售的人员参考。