本书系统介绍了电动汽车的结构与差异，电动机和控制器，动力电池系统，电动汽车的电源管理系统，电动汽车的充电，电动汽车的相关技术，电动汽车维护与故障处理以及典型电动汽车的实例八个方面的内容。本书内容实用，可操作性强，配有大量的图片，易看、易懂。本书可作为汽车新技术培训参考教材，同时还可供汽车维修企业人员的学习参考，也可用作大中专院校新能源汽车类专业相关教材。
前言随着汽车工业的高速发展, 传统汽车给我国带来的环境污染、 能源短缺和安全等方面的问题越来越突出。 为了保持国民经济的可持续发展, 保护居住环境和保障能源供给, 国家出台了 节能与新能源汽车产业发展规划 (20122020) , 促进新能源汽车发展。 新能源汽车主要包括纯电动汽车、 插电式混合动力汽车及燃料电池汽车, 而纯电动汽车是发展的重点。
新能源汽车是世界汽车产业升级转型的必经之路, 各国纷纷出台相应的配套政策, 目前我国已经启动制定停止生产销售传统能源汽车的时间表。 从国际层面来看, 目前多个国家已经相继完成了传统燃油车禁止生产时间表的制定。 法国已经颁布将从 2040 年开始全面停止出售汽油车和燃油车, 并在 2050 年实现碳平衡。 汽车工业强国德国也于 2016 年通过了将在2030 年停止销售燃油车的提案, 此外, 荷兰与挪威则制定了将于 2025 年全面禁止传统燃油车的销售。
数据显示, 2009 ~ 2015 年, 我国新能源汽车年销量从不足 1 万辆迅速提升到 33 万多辆,成为全球最大的新能源汽车市场。 2017 年, 新能源汽车发展势头强劲, 产销均接近 80 万辆, 实现了国内、 国际市场双增长。
从长远来看, 纯电动汽车将是新能源汽车的主要技术发展方向。 为使广大读者尽快了解电动汽车的结构原理, 本书广泛搜集电动汽车的相关资料, 围绕电动汽车技术的三大核心(即 三电 电池、 电机、 电控) 展开, 主要内容包括电动汽车的结构组成与特点, 驱动电机及控制器, 动力电池系统, 电池管理系统, 电动汽车的充电, 电动汽车辅助系统, 电动汽车维护与故障处理, 典型电动汽车的构造原理及技术解析八个方面的内容。
本书由山东华宇工学院刘春晖、 陈国主编, 参加本书编写工作的还有山东华宇工学院张文志、 曹 金 静、 方 玉 娟、 顾 雅 青、 高 春 刚、 李 凤 芹、 任 斌、 唐 娟、 王 东 盈、 郎 仲 杰、 王如兵。
在本书编写的过程中, 除了所列参考文献外, 还参考了许多发表在网站上相关文章的内容, 在此对原作者、 编译者表示由衷的感谢。 由于编者水平所限, 书中难免有错误和不当之处, 恳请广大读者批评指正。
编 者
目录
前 言
第一章 认识电动汽车 1
第一节 电动汽车概述 1
一、 电动汽车的定义 1
二、 电动汽车的基本组成 1
第二节 电动汽车结构原理及其特点 4
一、 电动汽车独特特点 4
二、 电驱动的结构形式 5
三、 储能装置的结构形式 7
第二章 电动汽车驱动电机及控制器 8
第一节 电动汽车驱动系统 8
一、 电动汽车驱动系统的组成、 种类及
特点 8
二、 电动汽车对驱动电机性能的基本
要求 10
三、 电动汽车驱动电机的分类 11
第二节 电动汽车用直流电机 12
一、 直流电机的工作原理和基本构造 12
二、 直流电机的励磁方式 15
三、 直流电机的特点及性能参数 16
四、 直流电机的工作特性 16
五、 直流电机的控制 17
六、 直流电机的起动、 调速和反转 18
七、 直流电机在电动汽车上的应用 20
第三节 电动汽车用三相异步感应电机 20
一、 三相异步感应电机的特点、 结构、
原理与性能 20
二、 三相异步电机的控制 25
三、 三相异步电机在电动汽车中的应用 26
第四节 电动汽车用永磁电机 26
一、 永磁电机的种类及特点 26
二、 永磁同步电机 26
三、 永磁无刷直流电机 28
四、 永磁混合电机 28
五、 永磁同步电机在电动汽车上的应用 29
第五节 电动汽车用开关磁阻电机 30
一、 开关磁阻电机的结构与原理 30
二、 开关磁阻电机的优势和不足 31
三、 开关磁阻电机在电动汽车中的应用 33
第六节 电动汽车用轮毂电机 33
一、 轮毂电机的结构及特点 33
二、 轮毂电机的驱动方式 34
三、 轮毂电机在电动汽车中的应用 35
四、 案例: 轮毂驱动式电动汽车行驶中
突然动力下降 35
第七节 电机调速控制系统 36
一、 串励直流电机调速控制系统 37
二、 交流异步电机调速控制系统 38
三、 开关磁阻电机调速控制系统 38
四、 无刷直流电机调速控制系统 39
第八节 电动汽车电机控制器和整车
控制器 39
一、 电机控制器 39
二、 整车控制器的功能 40
第三章 动力电池系统 43
第一节 动力电池的结构及参数 43
一、 动力电池的分类 43
二、 化学能与电能转换基本原理 44
三、 动力电池的基本结构 44
四、 电池的基本参数 45
五、 案例: 江淮同悦电动汽车行驶时突然
掉电 53
第二节 动力电池的充电方法 55
Ⅴ
一、 动力电池充电功能 55
二、 典型的动力电池充电方法 55
三、 案例: 比亚迪 F3DM 混合动力汽车
红色电池灯报警 58
第三节 铅酸动力电池 59
一、 铅酸蓄电池的类型 59
二、 铅酸蓄电池的储能原理 60
三、 铅酸蓄电池的结构 61
四、 铅酸动力电池应用 62
五、 铅酸蓄电池的回收 64
第四节 碱性动力电池 64
一、 镍镉电池结构及储能原理 64
二、 镍氢电池结构及储能原理 66
三、 碱性动力电池的应用 68
四、 镍氢动力电池在电动汽车上的应用 68
第五节 锂离子动力电池 69
一、 锂离子动力电池的类型 69
二、 锂离子动力电池的工作原理 70
三、 锂离子电池正极材料 70
四、 锂离子电池负极材料 73
五、 锂离子电池的优点 74
六、 锂离子动力电池的应用状况 74
七、 锂离子电池在电动汽车上的应用
实例 75
八、 锂离子电池的失效机理 77
第四章 电动汽车电池管理系统 78
第一节 电池管理系统功能及参数采集 78
一、 电池管理系统的功能 78
二、 单体电压采集方法 79
三、 电池温度采集方法 82
四、 电池工作电流采集方法 82
五、 烟雾采集方法 82
第二节 动力电池电量管理系统 84
一、 电池荷电状态 ( SOC) 估算精度的
影响因素 84
二、 精确估计 SOC 的作用 84
三、 SOC 估计常用的算法 85
第三节 动力电池的均衡管理 87
一、 能量耗散型均衡管理 87
二、 非能量耗散型均衡管理 88
三、 电池均衡管理系统应用中存在的
问题 89
第四节 动力电池的热管理 90
一、 动力电池热管理系统的功能 90
二、 电池内传热的基本方式 90
三、 电池组热管理系统设计实现 90
第五节 动力电池的电安全管理及数据
通信 92
一、 动力电池电安全管理系统的功能 92
二、 绝缘检测方法 93
三、 动力电池数据通信系统 94
第六节 电池管理系统的检测和管理 96
一、 基础电池模块电池电压检测 96
二、 动力电池母线继电器开闭状态检测与
高压回路绝缘检测 97
三、 动力电池母线电流与电压检测 100
四、 动力电池控制策略 100
第五章 电动汽车的充电 104
第一节 电动汽车充电技术 104
一、 输入电能的供给方式 104
二、 电能变换方式 105
三、 动力电池成组充电方式 107
四、 电能的传输方式 110
第二节 电动汽车的充换电 112
一、 电动汽车的充电系统 112
二、 电动汽车的换电 113
三、 电动汽车的充 (换) 电站 114
四、 案例: 江淮同悦电动车无法充电 115
第三节 电动汽车的充电桩 116
一、 充电桩的基本形式 116
二、 充电桩的构成和功能 116
三、 充电接口 118
四、 非车载充电机的充电过程 123
五、 案例: 同悦 IEV3 简易充电桩不能
充电 127
第六章 电动汽车辅助系统 129
第一节 电动汽车制动系统 129
一、 电动真空助力制动系统 129
二、 电机再生制动 130
三、 电动汽车能量回馈控制 132
第二节 电动汽车转向系统的结构 136
一、 电动助力转向系统的几种形式 136
二、 齿条驱动式电动助力转向系统 138
第三节 电动汽车空调系统 141
一、 涡旋式压缩机 141
二、 三相永磁同步电机驱动机构 143
Ⅵ
三、 空调的制热源 145
四、 空调维修的安全操作 147
第四节 电动汽车的电源转换装置 147
一、 DC / DC 功率变换器的功用 147
二、 双向 DC / DC 功率变换器的应用 147
三、 DC / DC 功率变换器的分类 148
四、 其他类型的功率变换器 149
第五节 电动汽车的高压安全 149
一、 电动汽车高压的危害 149
二、 电动汽车安全要求标准解读 150
三、 高压绝缘分析及防护 151
四、 系统级的电安全防护措施及分析 154
五、 高压电安全测量实例 157
第六节 电动汽车的四驱系统 161
一、 电动四驱系统与传统四驱系统的
差异 161
二、 电动四驱系统的优缺点 161
三、 电动车如何实现四驱 161
第七章 电动汽车维护与故障处理 164
第一节 电动汽车的维护与保养 164
一、 整车维护与保养 164
二、 关键零部件的维护与保养 165
第二节 电动汽车常见故障处理 170
一、 电动汽车故障诊断方法 170
二、 动力系统常见故障及处理方法 171
三、 底盘常见故障及处理方法 175
四、 电气设备常见故障及处理方法 179
五、 空调系统常见故障及处理方法 180
第八章 典型电动汽车构造原理及
技术解析 182
第一节 江淮电动汽车 i EV5 182
一、 江淮 i EV5 整车结构与电驱动技术
解析 182
二、 江淮 i EV5 典型故障分析 186
第二节 特斯拉电动汽车 188
一、 电池结构 188
二、 电池系统安全措施 190
三、 特斯拉 Model S 充电方式 194
第三节 燃料电池电动汽车 197
一、 燃料电池电动汽车类型 197
二、 燃料电池电动汽车基本组成与
原理 198
三、 丰田燃料电池电动汽车的驱动
模式 202
四、 燃料电池电动汽车特点 203
第四节 东南 V5 电动汽车动力驱动
系统 204
一、 动力驱动系统部件 204
二、 动力控制逻辑 206
三、 冷却系统 207
参考文献 210
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