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出版者:高等教育出版社

作者:张智

出品人:

页数:142

译者:

出版时间:2006-6

价格:13.40元

装帧:

isbn号码:9787040194739

丛书系列:

图书标签:

• 汽车电气设备
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• 电子控制
• 汽车电器
• 车辆工程

新能源汽车动力系统深度解析：电池、电机与电控 图书简介 随着全球能源结构的转型和环保法规的日益严格，汽车行业正经历着百年未有之大变革。传统燃油车的主导地位逐渐被以纯电动汽车（BEV）和插电式混合动力汽车（PHEV）为代表的新能源汽车所取代。这不仅是动力源的更替，更是一场涉及整车架构、能量管理、驱动技术等多个层面的系统性革命。本书《新能源汽车动力系统深度解析：电池、电机与电控》旨在为汽车工程、电气工程专业的学生、研发工程师以及相关技术人员，提供一套全面、深入且具有实践指导意义的动力系统知识体系。 本书的核心内容聚焦于新能源汽车的三大核心支柱——动力电池系统（Battery System）、驱动电机系统（Electric Motor System）以及整车电控系统（Vehicle Control System）。我们摒弃了对传统机械部分的简单复述，而是将全部篇幅投入到新能源汽车区别于传统汽车的、决定其性能、效率和安全性的关键技术领域。 第一部分：动力电池系统——能量的基石 动力电池是新能源汽车的“心脏”，其性能直接决定了车辆的续航里程、加速性能和使用寿命。本部分将从电化学原理出发，对当前主流的锂离子电池技术进行详尽的剖析。 1.1 锂离子电池的电化学基础与材料科学： 深入探讨正极材料（如NMC、LFP）、负极材料（石墨、硅基）、电解液以及隔膜的微观结构与宏观电化学特性之间的关系。重点分析不同材料体系在能量密度、功率密度、循环寿命和安全性能上的权衡与取舍。 1.2 电池包（Pack）设计与热管理系统（TMS）： 电池包并非简单的电池单体堆砌，它是一个复杂的集成系统。我们将详细介绍电池模组（Module）的结构设计、连接方式（串并联拓扑），以及高压线束布局与绝缘防护措施。热管理系统是保障电池安全和性能的关键。本书将详细介绍液冷、风冷及混合冷却方案的原理、换热效率计算与仿真验证方法，以及冷却回路中的流体动力学分析。 1.3 电池管理系统（BMS）的核心算法： BMS是电池系统的“大脑”。我们将从硬件架构（主控单元、从控单元、通信链路）入手，重点阐述状态估计算法。包括： 荷电状态（SoC）估算： 详述安培计积分法、开路电压法、卡尔曼滤波（EKF/UKF）在不同工况下的应用与精度对比。 健康状态（SoH）与剩余寿命（RUL）评估： 探讨基于电压衰减模型、内阻增长模型的寿命预测技术。 安全监控与故障诊断： 深入分析过充、过放、过流、短路等异常工况下的保护策略和快速响应机制。 第二部分：驱动电机系统——动力的源泉 驱动电机是实现能量转换、驱动车辆行驶的核心部件。本书将聚焦于高效率、高功率密度的先进电机技术。 2.1 永磁同步电机（PMSM）与交流异步电机（Induction Motor, IM）： 全面对比分析这两种主流电机的结构特点（转子与定子设计）、工作原理、优缺点及其在不同扭矩特性要求下的适用性。着重探讨PMSM中稀土材料的性能优势与成本挑战。 2.2 电机关键性能指标与设计优化： 详细讲解功率密度、转矩密度、效率图谱的绘制与分析方法。探讨磁场定向控制（FOC）在PMSM中的应用，包括磁链观测器、转矩前馈控制的设计流程。 2.3 高速、高功率电机的散热与结构挑战： 随着电机向小型化和高转速发展，散热成为瓶颈。本书将讨论发卡、油冷等先进冷却技术在电机定子和转子中的应用，以及高速运转下的轴承选型与振动抑制技术。 第三部分：整车电控系统——能量流的调度者 整车电控系统是整合电池、电机、驱动桥和整车其他电子控制单元（ECU）的集成平台，是实现能量高效利用和整车性能协同控制的关键。 3.1 功率电子变换器（逆变器）： 逆变器是连接电池直流电和电机交流电的桥梁。我们将深入研究三相电压源型逆变器（VSI）的拓扑结构、IGBT/SiC等功率半导体器件的选择标准，以及高频脉宽调制（PWM）技术，尤其是空间矢量调制（SVPWM）的数学原理及其对电机控制性能的影响。SiC器件在提升耐压和开关频率方面的应用前景将作为重点分析。 3.2 车辆动力系统集成控制策略： 整车控制器（VCU）负责整个动力系统的“总调度”。本书将详述扭矩管理策略，如何根据驾驶员的油门/踏板深度信号，综合考虑电池的SoC限制、电机的温升限制，协调驱动桥与制动能量回收系统（Regenerative Braking）的输出，实现平顺、高效的动力分配。 3.3 能量回收与制动系统的协同控制： 详细阐述再生制动（Regen）的工作流程，包括制动力的解耦控制、能量回收率的优化计算，以及如何实现机械制动与电机制动之间的无缝切换，确保驾驶员获得一致的制动脚感。 3.4 充电系统集成与安全： 涵盖车载充电机（OBC）的工作原理、单相/三相充电接口标准、以及直流快充（DC Fast Charging）中的高压通信协议（如CAN/PLC）。强调充电过程中的电压、电流控制和绝缘监测技术。 总结与展望 本书结构严谨，内容深度覆盖了从电化学基础到复杂控制算法的前沿技术。通过对电池、电机和电控三大核心模块的交叉融合分析，读者将能全面掌握新能源汽车动力系统的设计思路、性能瓶颈与未来发展方向。本书尤其侧重于工程实践中的关键参数设定与算法实现逻辑，而非停留在概念层面，是理解下一代汽车核心技术的权威参考资料。

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