插电式混合动力电动汽车开发基础

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内容简介

本书通过对这些电动汽车的介绍，使读者熟悉电动汽车的结构、系统和零部件，了解电动汽车的发展历史，掌握评价其性能优劣的方法等，使得电动汽车最终能尽快进入人们的生活。

本授权中文简体字翻译版由麦格劳?希尔(亚洲)教育出版公司和机械工业出版社合作出版。此版本经授权仅限在中华人民共和国大陆地区(不包括中国香港特别行政区、中国澳门特别行政区和中国台湾)销售。

前言

随着节能环保、绿色出行理念受到国际社会广泛认同，电动汽车已经成为交通工具发展的热点和汽车产业研发的重点。各国、各大汽车企业即将在电动汽车领域开展新一轮的产业竞争。Plug-in电动汽车以其良好的环保性和实用性诠释了现代内燃机技术、动力电池技术、动力搞合技术的有机结合。2009年看到了SethLeitman先生编著的《BuildYourOwnPlug-inHybrdElectrcVehice》一书，书中翔实的内容和对Plug-in电动汽车关键技术的通俗陈述方式吸引了我，很想将该书推荐给广大国内读者和电动汽车爱好者。2010年通过出版社与SethLeitman先生及对方出版社取得了联系，得到了他们的大力支持，在此表示感谢。

对于该书的名字经过多次修改，在尊重内容的基础上按照我们的语言习惯确定为《插电式混合动力电动汽车开发基础}，根据国内的用词习惯也在书中将插电式混合动力电动汽车简称为插电式电动汽车或采用PHEV的写法，希望不要影响读者的理解。同时希望通过阅读该书，读者能对电动汽车尤其是插电式电动汽车有所理解，为我国电动汽车的科学普及以及电动汽车产业的发展尽一份力。在该书的翻译和编写过程中得到了机械工业出版社的大力支持，北京理工大学电动车辆国家工程实验室的刘鹏、陈科等博士研究生，辛涛、马挠、陆春、韩海滨、孙晓辉、史胜杰等硕士研究生参与了相关章节的翻译工作，在此对他们一并表示感谢。 王震坡 孟祥峰

2010年10月

于北京理工大学电动车辆国家工程实验室

图书在版编目（CIP）数据

书名：插电式混合动力电动汽车开发基础作者：（美）雷特曼（Leitman,S?)著；

翻译：王震坡，孟祥峰

出版社：机械工业出版社

出版时间：2011年1月第1版第1次印刷

标准书号：ISBN 978-7-111-31499-8

定价：39.00元

目录

推荐序

译者序

序

作者介绍

致谢

第1章插电式电动汽车如今能够兴起的原因1

1.1插电式电动汽车的定义1

1.2把你的汽车改装成一辆插电式电动汽车的理由1

1.3了解插电式电动汽车3

1.3.1内燃机汽车3

1.3.2混合动力电动汽车5

1.3.3纯电动汽车6

1.4纯电动汽车的定义7

1.4.1电动机7

1.4.2电池8

1.4.3控制系统9

1.5将自己的汽车改装成插电式混合动力电动汽车10

1.6降低对石油依赖的同时保护环境10

1.6.1广泛推广插电式电动汽车有助于有效减少废气排放10

1.6.2加州空气资源委员会零排放的国家报告11

1.6.3美国能源部阿贡国家实验室11

1.7插电式电动汽车运行维护更加便宜11

1.7.120～25美分每加仑12

1.7.2购买价格12

1.7.3使用价格底线13

1.7.4回报13

1.8安全第一13

1.9你也可以做到14

第2章插电式电动汽车的环保性与节能性15

2.1插电式电动汽车的环保方式15

2.2环保且经济16

2.2.1节能车16

2.2.2责任在谁17

2.3有毒液体和固体废物污染19

2.4输入有毒液体产生的污染19

2.5电力公司青睐插电式电动汽车20

2.6本章小结21

2.6.1内燃机的遗留问题是环境问题21

2.6.2积极主动的解决方案21

第3章插电式电动汽车的历史23

3.1早期的混合动力以及纯电动汽车23

3.1.1保时捷的插电式电动汽车23

3.1.2插电式电动汽车的引进23

3.1.3电力混合动力汽车的法案23

3.1.4新一代汽车伙伴关系计划24

3.1.5电动汽车没落的原因24

3.1.6911事件以及我们对电动汽车的重新理解25

3.2混合动力电动汽车进入市场27

3.2.1丰田普锐斯27

3.2.2本田Insight27

3.2.3本田Civic混合动力汽车27

3.2.4福特Escape混合动力汽车28

3.3插电式电动汽车能够投入市场归功于安迪弗兰克28

3.4加州大学戴维斯分校的插电式电动汽车29

3.4.1美国加州汽车倡议（CalCars）29

3.4.2美国插电式电动汽车协会31

3.4.3美国电力研究院?戴姆勒克莱斯勒插电式电动汽车计划31

3.4.4CARB用行动支持PHEV31

3.4.5经济刺激PHEV的发展32

3.5改装公司33

3.5.1Hybrid Plus PHEV33

3.5.2A123系统公司和Hymotion公司33

3.6已上市的PHEV和即将上市的PHEV34

3.6.1丰田的PHEV34

3.6.2通用汽车和雪佛兰Volt34

3.6.3Fisker Karma插电式混合动力跑车37

3.6.4AFS Trinity的超级混合动力汽车37

3.6.5福特公司的Escape PHEV38

3.6.6凤凰汽车公司的混合动力汽车38

3.7结论：插电式电动汽车的时代已经到来38

第4章最合适的插电式电动汽车40

4.1插电式电动汽车的购买决策40

4.2改装节省时间和金钱40

4.3购买现成的插电式电动汽车41

4.4由混合动力电动汽车改装的实例41

4.5插电式电动汽车的改装决策48

4.6底盘的重要性48

4.7电池的重要性49

4.7.1步骤49

4.7.2成本问题49

第5章动力系统和插电式电动汽车的设计方法52

5.1混合动力电动汽车的工作原理52

5.2混合动力系统的类型52

5.2.1串联式混合动力电动汽车52

5.2.2并联式混合动力电动汽车54

5.2.3混联式混合动力电动汽车54

5.3选择安装方法54

5.4如何制造和设计插电式电动汽车54

5.4.1经典的安装方法55

5.4.2可供选择的安装方法56

5.5传动系统59

5.6电动机与内燃机的区别60

5.7设计电动汽车63

5.7.1计算概述63

5.7.2电力电子、电气设备64

5.7.3降低固有损失65

5.8购买电动汽车的底盘66

5.8.1为什么改装是最好的方案67

5.8.2改装的不利一面67

5.8.3选用底盘时的考虑因素68

5.8.4购买或借手册68

5.9将Prius改装成一辆插电式电动汽车68

第6章插电式电动汽车的发动机和电动机71

6.1内燃机71

6.1.1化石燃料71

6.1.2混合动力电动汽车的集成电动机辅助系统72

6.1.3手动集成电动机辅助系统72

6.2电动机74

6.2.1电压74

6.2.2电动机的巨大作用74

6.3直流电动机75

6.4应用在插电式电动汽车中的直流电动机76

6.4.1电动机外壳、框架或轭76

6.4.2直流电动机的分类76

6.4.3串励式直流电动机77

6.4.4并励式直流电动机78

6.4.5复励式直流电动机78

6.4.6永磁直流电动机79

6.4.7无刷直流电动机80

6.4.8通用直流电动机80

6.5交流电动机81

6.5.1变压器81

6.5.2交流异步电动机81

6.5.3多相交流异步电动机81

6.5.4绕线转子异步电动机83

6.6现阶段插电式电动汽车电动机的最佳选择方案84

6.7结论84

第7章控制器85

7.1控制器概述85

7.2晶体控制器85

7.3电池管理系统87

7.4交流控制器89

7.4.1Elithion控制器的封装90

7.4.2选择器90

7.4.3控制器独立高压前端91

7.4.4直流控制器92

7.52CH00xxx BMS控制器CAN协议规范92

7.5.1CAN总线协议93

7.5.2CAN工具93

7.5.3传送的CAN信息93

7.5.4CAN显示协议93

7.5.5标准动力电池包信息94

7.5.6BRUSA充电机控制信息95

7.5.7BMS控制器97

7.5.8接收到的CAN信息97

7.5.9接触器控制信息98

7.5.10需求CAN报文和响应CAN报文98

7.6总结99

第8章电池101

8.1电池概述101

8.2活性物质102

8.2.1总化学反应102

8.2.2放电化学反应102

8.2.3充电化学反应103

8.2.4充电状态104

8.2.5平衡过程104

8.2.6电池外部特性104

8.3基本电气名词解释105

8.3.1电压105

8.3.2电流105

8.3.3功率105

8.3.4电池容量与额定电压105

8.3.5功率密度106

8.3.6能量密度106

8.3.7容积功率密度106

8.4电池性能106

8.5影响PHEV电池性能的其他因素107

8.6电池安装和维护指南108

8.6.1安全性108

8.6.2改装后的Prius功率测试108

8.7目前最佳的电池方案109

8.8未来最佳的电池方案110

8.9电池现状概述110

8.10结论：未来将是超乎想象的114

第9章充电机和电气系统116

9.1充电机概述116

9.2理想的蓄电池充电机116

9.3其他充电解决方案118

9.3.1快速充电118

9.3.2更换蓄电池组119

9.4V2G前途光明119

9.4.1何为充电控制点119

9.4.2充电控制硬件122

9.4.3提供给消费者的V2G报告122

9.5现实生活中的蓄电池充电机122

9.5.1Manzanita Micro公司的PFC?20122

9.5.2Elithion充电机122

9.6PHEV的电气系统123

9.6.1主接触器123

9.6.2主断路器123

9.6.3熔断器124

9.6.4安全联锁124

9.6.5低电压、小电流测量系统125

9.7线路连接125

9.7.1线缆和连接器126

9.7.2连接器126

9.7.3Ford翼虎插电式混合动力车上的C4227A控制连接器127

9.7.4C4227C高压转换器128

9.7.5接触器总成128

9.7.6接触器的工作流程128

9.7.7接地131

9.8结论133

第10章插电式电动汽车的改装134

10.1改装概述134

10.2改装的目的135

10.3改装前135

10.4改装中135

10.5Prius+的历史136

10.5.1电池组137

10.5.2铅酸电池138

10.5.3高压电路138

10.5.4高压线缆的颜色141

10.5.5电动汽车充电机141

10.6丰田相关的控制器142

10.6.1电池信号模拟器板142

10.6.2控制板144

10.6.3电池ECU的虚拟SOC145

10.6.4安装CAN显示器146

10.6.5仪表板的拆卸146

10.6.6CAN总线扫描器148

10.6.74.0版的CAN显示器149

10.6.8CAN显示器配置149

10.6.9原装高压电池的改装154

10.6.10元器件的位置155

10.6.11线束名称和功能157

10.6.12电池冷却系统159

10.6.13电池的高压交流电160

10.6.14PFC充电机的安装163

10.6.15安装电池箱163

10.6.16联锁电池箱163

10.6.17整流器165

10.6.18大电流系统167

10.6.19测试数据的显示169

10.7喷漆、抛光与标记172

10.8记录改装的工作成果173

第11章最大程度地享受插电式混合动力汽车175

11.1牌照和保险175

11.1.1牌照的获得175

11.1.2保险的获取176

11.1.3有关安全的说明176

11.2驾驶和维修176

11.2.1经济性的驾驶176

11.2.2滑行176

11.2.3能量回收176

11.3保养PHEV177

11.3.1电池护理177

11.3.2润滑177

11.3.3检测连接178

11.3.4应急包178

11.4改装是否会影响保修178

11.5电池板的故障排除179

11.5.1观察运行情况179

11.5.2无载检测179

11.5.3带载检测180

11.5.4更换电池板180