新能源汽車基礎(chǔ)（雙語版）

汽車對人類社會的進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。在汽車發(fā)展歷史中，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛首先獲得技術(shù)支持并得到廣泛應(yīng)用，但環(huán)境污染和能源危機(jī)限制了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛進(jìn)一步發(fā)展，相反，新能源汽車因低污染和能源優(yōu)勢獲得巨大的發(fā)展良機(jī)。

黨的二十大報告指出，推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展綠色化、低碳化是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與國際新能源汽車技術(shù)相比，我國技術(shù)研發(fā)雖然起步不晚，但基礎(chǔ)較弱，與國際領(lǐng)先水平仍有一定差距。目前，新能源技術(shù)正處于高速發(fā)展階段，新能源汽車的廣泛推廣和應(yīng)用可有效解決能源和大氣污染問題，雖然面臨電池、安全等問題，但隨著石化資源的減少和空氣污染的加劇，以及國家對新能源汽車（海南已提出2030年全域禁售燃油車）的支持，我國新能源汽車經(jīng)過近十年的開發(fā)和示范運(yùn)行，已基本具備了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展基礎(chǔ)。電池、電機(jī)、電子控制和系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)也取得了重大進(jìn)步，新能源汽車在我國汽車市場中的占有率越來越高。

汽車各專業(yè)中，如交通運(yùn)輸、車輛工程、汽車服務(wù)工程和能源與動力工程專業(yè)，大多設(shè)有新能源汽車雙語課程，但是目前國內(nèi)沒有專門的新能源汽車雙語教材；教師在授課過程中，一般參考國內(nèi)的漢語版新能源汽車教材，使用漢語和英語授課，其中英語授課內(nèi)容的準(zhǔn)備和講授很困難，如參考英語版新能源汽車教材講授，就變成專業(yè)英語的授課模式，不符合雙語教學(xué)要求。鑒于此，各位教師對多年授課過程中使用的新能源汽車教學(xué)材料加以整理和補(bǔ)充，完成本教材編寫。

本書共7章，每章節(jié)中文內(nèi)容后有對應(yīng)的英文內(nèi)容。第1章主要介紹新能源汽車應(yīng)用的背景以及傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車和新能源汽車的優(yōu)缺點，闡述純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車的發(fā)展歷程；第2章介紹電動汽車的特點和結(jié)構(gòu)；第3章對混合動力電動汽車驅(qū)動的形式、分類以及運(yùn)行原理進(jìn)行了概述；第4章以混合動力汽車的運(yùn)行策略與工作點優(yōu)化為主要內(nèi)容，介紹混合動力汽車運(yùn)行控制級策略；第5章介紹再生制動系統(tǒng)，闡述制動能量回收的工作要求、再生制動策略與制動力分配以及協(xié)同控制原理；第6章介紹汽車混合能量存儲系統(tǒng)，電池/超級電容器系統(tǒng)、飛輪/超級電容器系統(tǒng)混合儲能的優(yōu)勢，提出了傳動電機(jī)和飛輪混合作為能量存儲裝置的巨大發(fā)展?jié)摿Γ坏?章介紹燃料電池汽車和燃料電池，重點說明燃料電池汽車的驅(qū)動原理，燃料電池的工作特點和原理，制氫儲氫的技術(shù)現(xiàn)狀。

本書漢語和英語內(nèi)容一致，但又各自獨立，重點內(nèi)容是純電動汽車如特斯拉和混合動力汽車如普銳斯的結(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)行控制等。雙語授課時多媒體投放漢語材料，主要用英語表達(dá)。這對教師準(zhǔn)備授課材料和完成授課任務(wù)及學(xué)生學(xué)習(xí)該課程有很大幫助。

本書由齊魯理工學(xué)院邱滿、王倩老師擔(dān)任主編，山東交通學(xué)院趙培全、李清民、沈?qū)毢汀⑷谓疠x擔(dān)任副主編。本書在編寫過程中，參考并引用了國內(nèi)外很多著作成果，在此，謹(jǐn)向有關(guān)學(xué)者和作者表示真誠的感謝。

由于編者水平和條件有限，不當(dāng)之處在所難免，懇請讀者批評指正。

如有意見和建議請發(fā)送電子郵件至793053123@qq.com。

編 者

2022年8月

第1章 新能源汽車發(fā)展概論
Introduction to the development of new energy vehicles 1
1.1 內(nèi)燃機(jī)汽車與新能源汽車優(yōu)缺點對比 Comparison of advantages and disadvantages of internal
combustion (IC) engine vehicles and new energy vehicles 1
1.1.1 內(nèi)燃機(jī)汽車的優(yōu)缺點 Advantages and disadvantages of internal combustion (IC) engine vehicles 2
1.1.2 新能源汽車的優(yōu)缺點 Advantages and disadvantages of new energy vehicles 3
1.2 應(yīng)對未來資源短缺的汽車發(fā)展策略 Transportation development strategies of future oil
supply shortage 4
1.3 新能源汽車的發(fā)展史 History of new energy vehicles 6
1.3.1 純電動汽車的發(fā)展史 History of pure electric vehicles 6
1.3.2 混合動力汽車的發(fā)展史 History of HEVs 9
1.3.3 燃料電池汽車的發(fā)展史 History of fuel cell vehicles 14
習(xí)題 16
第2章 電動汽車
Electric vehicles(EVs) 19
2.1 電動汽車的特點 Characteristics of EVs 19
2.2 電動汽車的結(jié)構(gòu) Construction of EVs 19
2.3 電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng) Electric propulsion systems for EVs 23
2.3.1 電驅(qū)動系統(tǒng)的功能及汽車對電驅(qū)動系統(tǒng)的要求 The function and the requirement of electric propulsion systems 23
2.3.2 電動驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)演變 The structure evolution of electric propulsion systems 25
2.3.3 直流電動機(jī)驅(qū)動 DC motor drives 28
2.3.4 異步電動機(jī)驅(qū)動 Induction motor drives 28
2.3.5 永磁無刷直流電動機(jī)驅(qū)動 Permanent magnetic brushless DC motor drives 29
2.3.6 永磁無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類 BLDC machine construction and classification 32
習(xí)題 34
第3章 混合動力電動汽車
Hybrid electric vehicles 37
3.1 混合動力電驅(qū)動系統(tǒng)的概念 Concept of hybrid electric drive trains 37
3.2 混合動力電驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)造 Architecture of hybrid electric drive trains 41
3.2.1 串聯(lián)混合動力電驅(qū)動系統(tǒng) Series hybrid electric drive trains 42
3.2.2 并聯(lián)混合動力電驅(qū)動系統(tǒng) Parallel hybrid electric drive trains 45
3.3 混合動力汽車的驅(qū)動配置 Configuration of hybrid drives 45
3.3.1 原理 Principle 46
3.3.2 轉(zhuǎn)矩曲線 Torque curve 47
3.3.3 運(yùn)行模式 Operating modes 48
3.3.4 混合驅(qū)動模式 Hybrid driving modes 48
習(xí)題 65
第4章 混合動力汽車運(yùn)行控制
Operation of hybrid vehicles 67
4.1 混合動力控制 Hybrid control 67
4.2 混合動力運(yùn)行策略 Operating strategies for hybrid vehicles 68
4.3 工作點優(yōu)化 Operating-point optimization 72
4.3.1 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配 Distribution of drive torque 72
4.3.2 狀態(tài)機(jī)決策 Determination in the automatic state machine 72
4.3.3 運(yùn)行策略分布 Distribution by operating strategy 73
4.4 電能產(chǎn)生策略 Strategy of electrical energy generation 75
4.5 內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計 Design of the internal combustion engine 76
習(xí)題 77
第5章 再生制動系統(tǒng)
Regenerative braking system 79
5.1 引言 Introduction 79
5.2 再生制動策略 Strategies of regenerative braking 80
5.2.1 原則 Principle 80
5.2.2 協(xié)同再生制動系統(tǒng) Cooperatively regenerative braking system 80
5.2.3 要求 Requirements 81
5.2.4 協(xié)同制動操作 Cooperative braking maneuvers 81
5.3 制動力分配 Braking-force distribution 83
習(xí)題 85
第6章 汽車混合能量存儲系統(tǒng)
Hybrid energy storage systems for vehicles 87
6.1 電負(fù)載特性 Electric load characteristics 87
6.2 車載儲能裝置選擇 Selection of vehicle energy storage 89
6.2.1 化學(xué)電池 Chemical batteries 89
6.2.2 飛輪儲能裝置 Flywheel 92
6.2.3 超級電容器 Ultracapacitors 96
6.3 混合儲能系統(tǒng) Hybrid energy storage system 97
6.3.1 電池/超級電容器系統(tǒng) Battery/Ultracapacitor system 97
6.3.2 飛輪/超級電容器系統(tǒng) Flywheel/Ultracapacitor system 100
6.3.3 飛輪緩沖器 Flywheel buffer 101
6.4 傳動電機(jī)基本原理 Basic operation of transmotor 101
6.4.1 引言 Introduction 101
6.4.2 傳動電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 Mathematical model of transmotor 102
6.4.3 傳動電機(jī)-飛輪系統(tǒng)運(yùn)行模式 Transmotor-Flywheel system modes of operation 103
6.4.4 傳動電機(jī)-飛輪和機(jī)械電池動力總成的比較 Comparison of transmotor-flywheel and
mechanical-battery powertrain 104
6.5 汽車能量存儲系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢 Future directions for vehicle energy storage 105
習(xí)題 107
第7章 燃料電池汽車和燃料電池
Fuel cell vehicles and fuel cells 109
7.1 燃料電池汽車 Fuel cell vehicles 109
7.2 燃料電池驅(qū)動的混合動力汽車 Fuel cell-powered hybrid vehicles 110
7.3 燃料電池工作原理 Operating principles of fuel cells 113
7.4 燃料電池系統(tǒng)特性 Fuel cell system characteristics 114
7.5 燃料電池技術(shù) Fuel cell technologies 115
7.5.1 質(zhì)子交換膜燃料電池 Proton exchange membrane fuel cells 116
7.5.2 堿性燃料電池 Alkaline fuel cells 118
7.5.3 磷酸燃料電池 Phosphoric acid fuel cells 120
7.5.4 熔融碳酸鹽燃料電池 Molten carbonate fuel cells 120
7.5.5 固態(tài)氧化物燃料電池 Solid oxide fuel cells 122
7.5.6 直接甲醇燃料電池 Direct methanol fuel cells 123
7.6 燃料供應(yīng) Fuel supply 124
7.6.1 儲氫 Hydrogen storage 124
7.6.2 制氫 Hydrogen production 127
7.6.3 氫的載體—氨 Ammonia as hydrogen carrier 129
7.7 無氫燃料電池 Non-Hydrogen fuel cells 129
習(xí)題 130
附錄 生詞和短語
New words and expressions 132
參考文獻(xiàn)
Reference 145

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2. 網(wǎng)絡(luò)工程師5天修煉（適配第6版考綱） [主編　朱小平 施游]
3. 信息系統(tǒng)項目管理師考試32小時通關(guān)（適用第4版考綱） [薛大龍]
4. 信息系統(tǒng)管理工程師考試32小時通關(guān)（適配第2版考綱） [薛大龍　劉偉]
5. 土木工程材料檢測實訓(xùn) [洪曉江 達(dá)則曉麗 錢波]
6. 科技信息檢索與論文寫作實用教程 [李振華]
7. 傳統(tǒng)山水畫論解讀與實踐 [陳鈉 著]
8. Python數(shù)據(jù)庫編程 [主編 殷樹友 邢 翀]
9. 計算機(jī)基礎(chǔ)實訓(xùn)指導(dǎo) [主編 袁春萍 朱妮]
10. 嵌入式人工智能技術(shù)應(yīng)用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國勇 晏廷榮]
11. Vienna整流器技術(shù) [桂存兵 著]
12. 變頻器與伺服應(yīng)用 [陳剛 葉云飛]
13. 物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實踐 [湯琳 李敏]
14. 爐邊夜話——深入淺出話AI [汪建　著]
15. 電商運(yùn)營與管理 [鐘肖英 陳瀟]
16. Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 [主編 姜春磊 陳虹潔]
17. 信息技術(shù)基礎(chǔ)（Windows 10+WPS Office）（微課版） [主編　石利平　田輝平　謝盛嘉]
18. 人工智能應(yīng)用 [主編　陳　萍　劉培培　陳孟軍]
19. 大學(xué)生職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導(dǎo) [主編　劉志堅]
20. 高級辦公應(yīng)用項目教程 [主編 屈晶 趙成麗]
21. 微信小程序開發(fā)項目實戰(zhàn)（微課版） [主編 黃龍泉 郭峰 朱倩]
22. 企業(yè)檔案工作實戰(zhàn)寶典百問百答 [華俊 盧秀英 邵甜甜 著]
23. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用 [主編 唐繼勇 葉坤 孫夢娜]
24. 大學(xué)生創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ) [主編 王麗莉 王 楊]
25. 船舶輔機(jī) [主編 王連海 于洋 姜淑翠]
26. 大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo) [主編 王麗莉 董宴廷]
27. 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師章節(jié)習(xí)題與考點特訓(xùn) [主編 薛大龍 鄒月平]
28. 高校學(xué)生工作探索與實踐 [郭亮 著]
29. 大學(xué)生情商管理 [方雄 著]
30. 2023年長沙市會展業(yè)發(fā)展報告 [主編 周棟良]