新能源汽車與電力電子技術

新能源汽車具有良好的環保性能和可以多種能源為動力的特點，既可以保護環境，又可以緩解能源短缺和調整能源結構，保障能源供應安全。本書介紹了電力電子技術在新能源汽車中的應用，詳細討論了新能源汽車的結構特點與工作原理，對新能源汽車使用的蓄電池、太陽電池、燃料電池、電機及其驅動系統、能源管理系統、電池均衡系統、電源變換裝置、能量回饋系統及充放電系統進行了深入的分析，以易懂、易讀、易用為目標，對新能源汽車的最新技術和未來的發展趨勢進行詳細、全面的介紹。

本書可供從事新能源汽車研究與設計的工程技術人員高校相關專業師生和對節能環保技術感興趣的人士閱讀參考。

第1章緒論1
1.1常規汽車面臨的挑戰及能源環境1
1.1.1石油資源問題1
1.1.2氣候變暖問題2
1.2新能源汽車及其發展歷史2
1.3電力電子技術在新能源汽車中的應用4
1.3.1新能源汽車的組成5
1.3.2電力電子技術需要解決的問題5
1.4發展新能源汽車目前需要解決的問題6
參考文獻7

第2章新能源汽車8
2.1純電動汽車8
2.1.1純電動汽車基本構造8
2.1.2純電動汽車的驅動11
2.1.3純電動汽車儲能裝置——蓄電池13
2.2太陽能電動汽車14
2.2.1太陽能電動汽車基本構造16
2.2.2太陽電池光伏發電原理及特性18
2.2.3太陽能電動汽車太陽電池 功率點跟蹤系統20
2.2.4太陽能電動汽車的能源管理系統24
2.3燃料電池電動汽車25
2.3.1燃料電池電動汽車基本結構25
2.3.2燃料電池工作原理26
2.3.3燃料電池能源管理系統27
2.4混合動力汽車28
2.4.1混合動力汽車的種類28
2.4.2動力傳動系統及控制31
參考文獻32

第3章新能源汽車的電機驅動系統33
3.1新能源汽車電機驅動系統概述33
3.1.1新能源汽車電機驅動系統的種類及特點33
3.1.2新能源汽車對驅動電機的性能要求35
3.1.3驅動電機的分類36
3.2直流電機驅動系統37
3.2.1直流電機的基本構造37
3.2.2直流電機的性能特點37
3.2.3直流電機的調速方法40
3.3交流非同步電機驅動系統41
3.3.1三相非同步電機的構造及工作原理42
3.3.2交流非同步電機的性能特點43
3.3.3交流非同步電機的控制方法43
3.4永磁電機驅動系統48
3.4.1永磁電機的分類48
3.4.2永磁同步電機的結構特點48
3.4.3永磁同步電機的性能特點50
3.4.4永磁同步電機的控制方法51
3.4.5輪轂電機55
3.4.6永磁無刷直流電機的工作特性及控制技術59
3.5開關磁阻電機驅動系統60
3.5.1開關磁阻電機的結構特點及工作原理60
3.5.2開關磁阻電機的性能特點61
3.5.3開關磁阻電機的運行特性及原理63
3.5.4開關磁阻電機的控制方法65
3.5.5開關磁阻電機功率變換器實例68
3.6新能源汽車驅動系統的發展方向70
3.6.1電機的發展方向70
3.6.2驅動系統控制技術的發展方向71
參考文獻72

第4章新能源汽車的儲能系統75
4.1各種儲能器件的特性75
4.2蓄電池儲能77
4.2.1鉛酸蓄電池77
4.2.2鎳鎘蓄電池84
4.2.3鎳氫蓄電池85
4.2.4鋰離子電池87
4.2.5蓄電池儲能在新能源汽車中的應用88
4.3燃料電池儲能90
4.3.1燃料電池的結構和原理90
4.3.2燃料電池的分類91
4.3.3燃料電池在新能源汽車中的應用95
4.4高速飛輪電池儲能96
4.4.1高速飛輪電池的結構和工作原理96
4.4.2飛輪的材料98
4.4.3高速飛輪電池的充放電98
4.4.4高速飛輪電池在新能源汽車中的應用99
4.5 電容儲能100
4.5.1 電容的結構和工作原理101
4.5.2 電容的充放電101
4.5.3 電容在新能源汽車中的應用102
參考文獻105

第5章新能源汽車的能源管理108
5.1能源管理系統的功用108
5.2純電動汽車的能源管理系統109
5.2.1純電動汽車能源管理系統的組成109
5.2.2電池荷（充）電狀態指示器109
5.2.3電池管理系統110
5.3混合動力汽車的能源管理系統111
5.4FHEV能源管理系統結構設計114
5.4.1FHEV能量源特性分析114
5.4.2FHEV混合動力結構及方案設計116
5.4.3FHEV能源管理系統結構設計120
5.4.4FHEV能源管理模式研究121
5.5動力鋰離子電池管理系統的總體方案設計123
5.5.1鋰離子電池的外特性123
5.5.2鋰離子電池的管理系統124
5.5.3電池管理系統硬體設計128
參考文獻131

第6章電池包能量均衡管理技術133
6.1電池荷電狀態估計技術133
6.1.1荷電狀態的定義133
6.1.2荷電狀態估計的難點與挑戰134
6.1.3荷電狀態估計的經典評估方法135
6.1.4鋰離子電池模型的建立138
6.1.5基於自我調整容積卡爾曼濾波的SOC估計方法142
6.2電池熱管理技術149
6.2.1電池熱管理的必要性149
6.2.2單元級的電池熱管理150
6.2.3模組層級的電池熱管理152
6.3電池電壓均衡技術156
6.3.1電池均衡的意義157
6.3.2被動均衡技術157
6.3.3主動均衡技術158
6.3.4分層式雙向無損主動均衡拓撲161
參考文獻167

第7章新能源汽車充放電系統171
7.1蓄電池充電原理與充電器171
7.1.1充電方法171
7.1.2電池的充電過程176
7.1.3新能源汽車蓄電池充電器176
7.2新能源汽車制動能量回饋系統183
7.2.1幾種常見的制動能量回收方法184
7.2.2電動汽車制動模式與能量回收的約束條件187
7.2.3永磁直流電機再生制動原理188
7.2.4電動汽車再生制動控制策略190
7.3新能源汽車能量系統的電源變換裝置197
7.3.1DC/DC功率變換器197
7.3.2DC/DC變換器的種類與比較200
7.3.3DC/AC功率變換器202
7.3.4AC/DC功率變換器202
7.3.5電力變換裝置在新能源電動汽車中的應用舉例203
7.4新能源汽車與電網互動技術204
7.4.1V2G技術的意義204
7.4.2V2G系統及互動模式205
7.4.3具有V2G功能的充電設施規劃要求207
7.5新能源汽車無線充電技術207
7.5.1電動汽車無線充電系統的基本結構207
7.5.2電動汽車無線充電技術的基本原理209
參考文獻211