能量管理技術(shù)是新能源汽車整車控制技術(shù)的核心和關(guān)鍵。
《新能源汽車能量管理》結(jié)合目前新能源汽車能量管理系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，系統(tǒng)介紹了新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及電力電子器件，以及新能源汽車儲能技術(shù)、動(dòng)力蓄電池管理技術(shù)、動(dòng)力蓄電池?zé)峁芾砑夹g(shù)和復(fù)合電源系統(tǒng)；總結(jié)了純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車以及燃料電池電動(dòng)汽車的基本構(gòu)型和能量管理策略。
《新能源汽車能量管理》介紹了新能源汽車動(dòng)力總成部件特性及模型，包括車輛動(dòng)力學(xué)建模及分析，電驅(qū)系統(tǒng)工作特性及模型，電池模型建立，內(nèi)燃機(jī)模型建立，燃料電池模型建立。
《新能源汽車能量管理》分析了世界主要的汽車駕駛循環(huán)工況，并對能量管理策略仿真環(huán)境進(jìn)行了概述。
《新能源汽車能量管理》適合從事新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、能量管理相關(guān)行業(yè)的研發(fā)和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考，也可作為相關(guān)專業(yè)師生的參考書。
1.《新能源汽車能量管理》知識體系完整，書中不僅介紹了純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車的能量管理策略，還介紹了電驅(qū)系統(tǒng)、電力電子器件、儲能技術(shù)、動(dòng)力總成的建模技術(shù)等內(nèi)容。
2.《新能源汽車能量管理》與實(shí)踐緊密結(jié)合，書中介紹了多款熱門車型的能量管理方案實(shí)例，比如純電動(dòng)汽車中的特斯拉Model S、寶馬i3和小鵬P7，混合動(dòng)力汽車中的比亞迪DM-i、長城檸檬和吉利雷神，燃料電池汽車中的豐田氫Mirai、現(xiàn)代NEXO和奔馳GLC。
3.《新能源汽車能量管理》詳盡探討了車輛動(dòng)力學(xué)模型、電驅(qū)系統(tǒng)模型,以及電池模型、內(nèi)燃機(jī)模型和燃料電池模型等內(nèi)容,并對能量管理策略仿真環(huán)境進(jìn)行了概述。
4.《新能源汽車能量管理》的作者是浙江大學(xué)求是科研教授、中科院客座教授熊樹生，完成了多項(xiàng)國家和省部級基金項(xiàng)目，擁有十分豐富的科研經(jīng)驗(yàn)。
我國汽車產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略機(jī)遇期，發(fā)展新能源汽車和節(jié)能汽車是國家在汽車行業(yè)下達(dá)的重要的中長期發(fā)展規(guī)劃。新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)是純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、燃料電池電動(dòng)汽車的技術(shù)成熟與完善，尤其是動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和推廣。
新能源汽車的整車控制技術(shù)是核心技術(shù)之一，整車控制器是控制中樞，它保證了新能源汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力蓄電池及其附屬設(shè)備等關(guān)鍵部件的協(xié)調(diào)工作。其中，能量管理技術(shù)是新能源汽車整車控制技術(shù)的核心和關(guān)鍵，它負(fù)責(zé)車輛動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)矩輸出的控制，是影響車輛舒適性、經(jīng)濟(jì)性以及動(dòng)力性的關(guān)鍵技術(shù)。因此，開發(fā)高效節(jié)能的新能源汽車能量管理控制方法是提升車輛綜合性能的關(guān)鍵。
《新能源汽車能量管理》共8章，第1章主要介紹了新能源汽車的定義與分類、新能源汽車能量管理系統(tǒng)的基本概念及其發(fā)展現(xiàn)狀；第2章介紹了新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及電力電子器件，如電機(jī)及發(fā)電機(jī)、電力電子變換器、功率母線等；第3章介紹了新能源汽車儲能技術(shù)，如飛輪儲能、超級電容器儲能以及動(dòng)力蓄電池與燃料電池、復(fù)合電源系統(tǒng)等；第4~6章介紹了新能源汽車（包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車）的基本構(gòu)型和能量管理策略，并介紹了典型的能量管理方案實(shí)例；第7章介紹了新能源汽車動(dòng)力總成部件特性及模型，包括車輛動(dòng)力學(xué)建模及分析，電驅(qū)系統(tǒng)工作特性及模型，以及電池模型、內(nèi)燃機(jī)模型和燃料電池模型的建立，分析了世界主要的汽車駕駛循環(huán)工況，并對能量管理策略仿真環(huán)境進(jìn)行概述。第8章展望了新能源汽車的發(fā)展前景。
《新能源汽車能量管理》在編寫過程中參閱了大量教材、文件、網(wǎng)站資料及有關(guān)參考文獻(xiàn)，并引用一些論述和例文，部分參考書目附錄于后，但由于篇幅有限，還有一些參考書目未能一一列出，在此謹(jǐn)向相關(guān)作者表示謝忱和歉意。
由于編者水平有限，書中不足之處在所難免，誠望廣大讀者不吝賜教，提出寶貴意見。
編者
熊樹生，工學(xué)博士、研究員、博士生導(dǎo)師、浙江大學(xué)求是科研教授、中科院客座教授。國家級能源與動(dòng)力實(shí)驗(yàn)中心副主任、浙江大學(xué)龍泉?jiǎng)?chuàng)新中心主任、浙江大學(xué)嘉興研究院先進(jìn)能源科創(chuàng)中心副主任、浙江省汽車空調(diào)標(biāo)技委主任委員，龍泉市人民政府黨組成員、市長助理。
主要研究領(lǐng)域?yàn)椋喝剂想姵仄�、混合�?dòng)力系統(tǒng)、純電動(dòng)汽車，以及氫氣、氨、LNG、LPG、沼氣、煤氣、醇醚等新能源和清潔能源動(dòng)力及車船的研究，特別聚焦于熱管理系統(tǒng)的研發(fā)。
擔(dān)任汽車空調(diào)國家CNAS實(shí)驗(yàn)室以及浙江省汽車空調(diào)檢測中心學(xué)科帶頭人、浙江省標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)專家，浙江省F22、F28、F26、F23領(lǐng)域技術(shù)調(diào)查官。完成國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目---燃料電池增程式電動(dòng)轎車及SUV的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，主研十四五高性能燃料電池汽車國家重點(diǎn)項(xiàng)目，完成了多項(xiàng)國家和省部級基金項(xiàng)目，以及企業(yè)的重大研究開發(fā)項(xiàng)目。指導(dǎo)碩博士研究生、博士后以及國際留學(xué)生近百名。在國家一級刊物或國際學(xué)術(shù)刊物及會(huì)議上發(fā)表論文100多篇，其中被SCI、EI收錄的七十多篇；申請專利100多項(xiàng)，其中發(fā)明專利九十多項(xiàng)。起草國標(biāo)、行標(biāo)以及浙江制造標(biāo)準(zhǔn)近10項(xiàng)，出版了十三五規(guī)劃教材《新能源汽車技術(shù)解析》。獲中國發(fā)明創(chuàng)新二等獎(jiǎng)、中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新獎(jiǎng)、吳文俊人工智能科技獎(jiǎng)及省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)等多項(xiàng)。
前言
第1章緒論1
1.1新能源汽車簡介1
1.1.1新能源汽車的定義與分類1
1.1.2新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀21
1.2新能源汽車能量管理概述28
1.2.1新能源汽車能量管理研究現(xiàn)狀28
1.2.2基于確定性規(guī)則的能量管理策略研究現(xiàn)狀29
1.2.3新能源汽車能量管理發(fā)展趨勢32
第2章新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及電力電子器件33
2.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)及發(fā)電機(jī)33
2.1.1直流電機(jī)35
2.1.2交流電機(jī)42
2.1.3永磁同步電機(jī)48
2.1.4開關(guān)磁阻電機(jī)55
2.2電力電子變換器59
2.2.1逆變器59
2.2.2DC/DC變換器64
2.3功率母線72
第3章新能源汽車儲能技術(shù)84
3.1飛輪儲能84
3.2超級電容器87
3.3燃料電池92
3.4復(fù)合電源系統(tǒng)96
3.5動(dòng)力蓄電池97
3.5.1鉛酸電池99
3.5.2鎳氫電池103
3.5.3鋰離子電池106
3.5.4鈉硫電池107
3.6電池管理技術(shù)（BMS）109
3.6.1動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)的功能與性能要求109
3.6.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀110
3.7動(dòng)力蓄電池?zé)峁芾砑夹g(shù)112
3.7.1動(dòng)力蓄電池?zé)峁芾硇阅芤笈c分類112
3.7.2研究電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的意義和目的119
3.7.3電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)研究中存在的問題120
第4章純電動(dòng)汽車能量管理125
4.1純電動(dòng)汽車的基本構(gòu)型125
4.1.1集中式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)125
4.1.2分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)126
4.2電動(dòng)汽車能量管理策略129
4.2.1再生制動(dòng)能量回收129
4.2.2基于降低整車能量消耗的能量管理策略129
4.2.3基于提高電池效率/壽命的能量管理策略130
4.3電動(dòng)汽車整車熱管理132
4.3.1新能源汽車熱管理1.0技術(shù)架構(gòu)（PTC電加熱系統(tǒng)）133
4.3.2新能源汽車熱管理2.0技術(shù)架構(gòu)（熱泵系統(tǒng)）133
4.3.3新能源汽車熱管理3.0技術(shù)架構(gòu)（模塊化、間接式、新型制冷劑）136
4.4純電動(dòng)汽車能量管理方案實(shí)例137
4.4.1特斯拉Model S電池能量管理方案137
4.4.2寶馬i3電池能量管理方案139
4.4.3小鵬P7電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)方案142
第5章混合動(dòng)力汽車能量管理145
5.1混合動(dòng)力汽車的基本構(gòu)型及工作模式145
5.1.1串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的構(gòu)型及工作模式145
5.1.2并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的構(gòu)型及工作模式150
5.1.3混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的構(gòu)型及工作模式163
5.1.4混合動(dòng)力汽車的混合度168
5.1.5插電式混合動(dòng)力汽車170
5.1.6增程式混合動(dòng)力汽車171
5.2混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)172
5.2.1阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)173
5.2.2米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)174
5.2.3發(fā)動(dòng)機(jī)起停技術(shù)175
5.2.4發(fā)動(dòng)機(jī)閉缸技術(shù)175
5.2.5發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)優(yōu)化176
5.3混合動(dòng)力汽車能量管理控制策略176
5.3.1基于規(guī)則的混合動(dòng)力汽車能量管理策略176
5.3.2基于等效燃油消耗最小的混合動(dòng)力汽車能量管理策略182
5.3.3全局最優(yōu)能量管理策略195
5.3.4模型預(yù)測控制能量管理策略207
5.3.5基于智能算法的混合動(dòng)力汽車能量管理策略218
5.4典型混合動(dòng)力汽車能量管理方案234
5.4.1比亞迪DM-i混合動(dòng)力系統(tǒng)234
5.4.2長城檸檬混動(dòng)系統(tǒng)238
5.4.3吉利雷神混動(dòng)系統(tǒng)240
第6章燃料電池汽車能量管理242
6.1燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)組件與運(yùn)行242
6.1.1氫氣-空氣供應(yīng)系統(tǒng)242
6.1.2熱管理系統(tǒng)244
6.1.3儲氫供氫系統(tǒng)244
6.1.4動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型246
6.2燃料電池汽車能量管理策略247
6.2.1基于規(guī)則的能量管理策略247
6.2.2基于優(yōu)化的能量管理策略248
6.2.3基于智能算法的能量管理策略249
6.2.4基于模型預(yù)測算法的能量管理策略250
6.3燃料電池汽車能量管理方案實(shí)例251
6.3.1豐田氫Mirai燃料電池汽車251
6.3.2現(xiàn)代NEXO燃料電池汽車257
6.3.3奔馳GLC F-CELL燃料電池插電混動(dòng)汽車264
第7章新能源汽車動(dòng)力總成部件特性及模型271
7.1車輛動(dòng)力學(xué)建模及分析271
7.1.1車輛坐標(biāo)系271
7.1.2輪胎力學(xué)與建模272
7.2電驅(qū)系統(tǒng)工作特性及模型278
7.2.1電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性279
7.2.2電機(jī)效率280
7.2.3直流電機(jī)模型282
7.2.4永磁同步電機(jī)模型283
7.3電池模型建立285
7.3.1等效電路模型286
7.3.2電化學(xué)模型287
7.3.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型287
7.4內(nèi)燃機(jī)模型建立288
7.4.1曲柄起動(dòng)狀態(tài)288
7.4.2發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉狀態(tài)290
7.4.3空轉(zhuǎn)狀態(tài)290
7.4.4發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)291
7.4.5發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和廢氣排放291
7.5燃料電池模型建立292
7.5.1理想開路電壓292
7.5.2歐姆極化電壓294
7.5.3濃差極化電壓294
7.6汽車駕駛循環(huán)295
7.6.1新歐洲駕駛循環(huán)工況（NEDC）295
7.6.2全球統(tǒng)一輕型車輛測試程序工況（WLTP）297
7.6.3中國輕型汽車測試循環(huán)工況（CLTC）298
7.6.4美國環(huán)保署測試工況（EPA）299
7.7能量管理策略仿真環(huán)境301
7.7.1基于ADVISOR環(huán)境的能量管理策略仿真301
7.7.2基于AVL Cruise環(huán)境的能量管理策略仿真307
7.7.3基于MATLAB/Simulink環(huán)境的能量管理策略仿真309
第8章新能源汽車發(fā)展前景與展望312
參考文獻(xiàn)315
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