《電動汽車動力系統(tǒng)》重點論述了電動汽車電驅(qū)動與儲能系統(tǒng)相關結構、基本原理和關鍵技術。全文共九個章節(jié)，分別講述了電動汽車動力系統(tǒng)、車輛驅(qū)動基本原理、電驅(qū)動系統(tǒng)結構與原理、異步電機矢量控制系統(tǒng)、PMSM矢量控制系統(tǒng)、電動汽車儲能系統(tǒng)、動力電池管理、動力電池組均衡控制和電動汽車混合儲能系統(tǒng)的相關結構、原理和關鍵技術。本書可作為電氣工程、自動化、車輛工程、機械電子工程等相關專業(yè)本科生和研究生的專業(yè)課教科書，也可作為相關領域技術人員的參考書。
汽車的電動化時代正加速到來。動力系統(tǒng)是電動汽車的核心，對其展開深入系統(tǒng)的學習對于培養(yǎng)領域人才，促進汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義�！峨妱悠噭恿ο到y(tǒng)》重點論述了電動汽車動力系統(tǒng)結構及工作原理、車輛驅(qū)動基本原理、儲能系統(tǒng)及驅(qū)動系統(tǒng)基本原理和關鍵技術�！峨妱悠噭恿ο到y(tǒng)》可作為車輛工程、電氣工程、自動化等相關專業(yè)高年級本科生和研究生的專業(yè)課教科書，也可作為相關領域技術人員的參考書。
前言
當前，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃發(fā)展，汽車與能源、交通、信息通信等領域有關技術加速融合，電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化成為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展潮流和趨勢。二十大報告指出，推進工業(yè)、交通等領域清潔低碳轉(zhuǎn)型。發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，是應對氣候變化、推動綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。
動力系統(tǒng)是電動汽車的核心。本書分基礎、儲能和驅(qū)動三個篇章，較為詳盡的介紹了電動汽車動力系統(tǒng)的結構、工作原理和控制方法等。
全書共13個章節(jié)。第1章對電動汽車的定義和分類、電動汽車的動力系統(tǒng)結構及工作原理進行了介紹；
第2章聚焦車輛的速度性能、爬坡性能、加速性能和經(jīng)濟性和制動性能，討論了車輛的縱向動力學、動力和傳動裝置特性以及動力性和經(jīng)濟性指標；
第3章對儲能裝置的分類、基本工作原理進行了闡述，并重點分析了電池及超級電容的電學特性、安全特性及其他特性；
第4章分析了電池管理系統(tǒng)的基本功能、系統(tǒng)結構，以及采集單元和主控單元的硬件和軟件總體方案等；
第5章從工程應用和科學研究兩個維度，較為系統(tǒng)地闡述了近年來鋰離子動力電池的SOC估計方法；
第6章根據(jù)國家標準，討論了電動汽車傳導充電導引控制和絕緣檢測的基本要求和設計要點；
第7章分析了單體不一致性產(chǎn)生的原因以及具體表現(xiàn)，并對動力電池組均衡控制方法進行了綜述分析；
第8章對混合儲能系統(tǒng)的工作原理、DC/DC變換器結構、系統(tǒng)拓撲結構進行了綜述分析，并對電動汽車混合儲能系統(tǒng)的發(fā)展方向進行了展望；
第9章從電動汽車接入給電網(wǎng)帶來的影響、電動汽車V2G的概念和原理、規(guī)�；妱悠囉行虺潆姾鸵�(guī)�；妱悠嚺c風力/火力發(fā)電系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化運行四個方面介紹了V2G技術；
第10章討論了逆變主電路結構及基本原理、功率開關器件基本特性、PWM基本工作原理、正弦波脈沖寬度調(diào)制、電流滯環(huán)跟蹤脈沖寬度調(diào)制和電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制；
第11章分析了異步電機結構、工作原理、數(shù)學模型，以及轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)的原理和結構；
第12章分析了永磁同步電機結構、工作原理、數(shù)學模型和矢量控制系統(tǒng)，并對弱磁控制、轉(zhuǎn)子位置估算進行了介紹；
第13章闡述了電機控制器逆變主電路及其驅(qū)動保護單元、低壓輔助電源單元、相電流采樣與信號處理單元等功能電路的結構原理，以及交流電機控制系統(tǒng)軟件結構。
申永鵬負責1～4章、6～8章、10～13章的編寫；姚雷負責第5章的編寫；劉東奇負責第9章的編寫；全書由申永鵬統(tǒng)稿。參與本書資料整理、插圖繪制、部分文字撰寫的研究生有葛高瑞、鄭竹風、孫建彬、王前程、聞勣樞，鄭杰，趙長勝，代慧林、李元豐、孫嵩楠、王帥兵、劉迪、武克軒、劉洋、赫婷、謝俊超、馬梓洋、周波、黃弘源、金書斌。
在書稿的編寫過程中，得到了許多專家和學者的指導和幫助，他們是：湖南大學王耀南教授、袁小芳教授；鄭州輕工業(yè)大學王延峰教授、鄭安平教授、王明杰博士、楊小亮副教授；湖南工程學院張細政教授；湘潭大學孟步敏副教授。在此，作者謹向他們表示衷心的感謝。感謝中國輕工業(yè)出版社宋博老師在本書編輯和出版過程中給予的悉心指導。
由于作者能力、研究視野有限，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請讀者批評指正。
申永鵬，河南安陽人。2015年獲得湖南大學工學博士學位，鄭州輕工業(yè)大學電氣信息工程學院副教授，河南省電工技術學會理事。主要從事電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)關鍵技術開發(fā)與研究工作，主持國家自然科學基金青年基金項目增程式電動汽車功率分流與運行優(yōu)化方法研究等多項課題研究。
目錄
基礎篇
1
2 電動汽車動力系統(tǒng)結構
2.1 電動汽車定義與分類
2.1.1 節(jié)能汽車
2.1.2 新能源汽車
2.1.3 電動汽車
2.2 電動汽車動力系統(tǒng)結構及工作原理
2.2.1 純電動汽車
2.2.2 插電式混合動力汽車和增程式電動汽車
2.2.3 燃料電池汽車
2.2.4 混合動力汽車
2.3 本章小結
3 車輛驅(qū)動基本原理
3.1 車輛縱向動力學基礎
3.1.1 車輛縱向動力學方程
3.1.2 車輛阻力
3.1.3 車輛牽引力
3.2 動力裝置特性
3.2.1 動力裝置外特性
3.2.2 動力裝置效率特性
3.2.3 電機的四象限運行
3.3 車輛動力性能
3.3.1 最高車速
3.3.2 爬坡能力
3.3.3 加速性能
3.4 車輛經(jīng)濟性
3.4.1 燃油經(jīng)濟性
3.4.2 能量消耗量與續(xù)駛里程
3.5 本章小結
4 電動汽車儲能系統(tǒng)概述
4.1 儲能裝置分類、原理及結構
4.1.1 ·儲能裝置分類
4.1.2 電池和超級電容工作原理
4.2 電池和超級電容器結構
4.2.1 電池單體、電池模塊、電池包與電池系統(tǒng)
4.2.2 超級電容器單體、模組與系統(tǒng)
4.3 電池特性
4.3.1 電池電學特性
4.3.2 電池安全特性
4.3.3 電池其他特性
4.4 超級電容器特性
4.4.1 電壓特性
4.4.2 容量特性
4.4.3 ESR特性
4.4.4 電流特性
4.4.5 功率密度和能量密度
4.5 本章小結
5 動力電池管理
5.1 動力電池管理系統(tǒng)概述
5.1.1 動力電池系統(tǒng)
5.1.2 動力電池管理
5.2 動力電池管理系統(tǒng)功能
5.2.1 單體采集與均衡
5.2.2 狀態(tài)監(jiān)測
5.2.3 電池狀態(tài)分析
5.2.4 安全防護和故障診斷
5.2.5 充放電管理
5.2.6 信息管理
5.3 BMS系統(tǒng)結構與典型BMS系統(tǒng)
5.3.1 BMS系統(tǒng)結構
5.3.2 典型BMS系統(tǒng)
5.4 本章小結
6 動力電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)估計
6.1 經(jīng)典估算方法
6.1.1 安時積分法
6.1.2 開路電壓法
6.1.3 安時積分-開路電壓復合法
6.2 基于模型法
6.2.1 等效電路模型
6.2.2 電化學模型
6.2.3 電化學阻抗模型
6.2.4 基于非線性模型觀測器
6.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動法
6.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡及其衍生方法的狀態(tài)估計
6.3.2 支持向量機的狀態(tài)估計
6.3.3 極限學習機的狀態(tài)估計
6.4 本章小結
7 充電導引控制與絕緣檢測
7.1 充電接口與充電導引控制
7.1.1 交流充電接口
7.1.2 交流充電控制導引
7.1.3 直流充電接口
7.1.4 直流充電控制導引
7.2 絕緣檢測
7.2.1 傳統(tǒng)電橋法絕緣電阻檢測方法的分析
7.2.2 不平衡電橋法絕緣電阻檢測方法分析
7.2.3 絕緣電阻檢測系統(tǒng)的硬件設計
7.2.4 絕緣電阻檢測系統(tǒng)的軟件設計
7.3 本章小結
8 動力電池組均衡控制
8.1 動力電池組單體不一致性機理分析
8.1.1 動力電池組單體不一致性產(chǎn)生原因
8.1.2 動力電池組單體不一致性表現(xiàn)
8.2 動力電池組單體不一致性改善方法
8.2.1 提高設備精度
8.2.2 改善生產(chǎn)工藝
8.2.3 分選技術
8.2.4 均衡控制技術
8.3 動力電池組均衡控制方法
8.3.1 動力電池組均衡控制意義
8.3.2 動力電池組均衡方法
8.3.3 智能單體與分布式主動均衡
8.4 本章小結
9 電動汽車混合儲能系統(tǒng)
9.1 混合儲能系統(tǒng)概述
9.1.1 混合儲能系統(tǒng)
9.1.2 典型儲能裝置分析
9.2 混合儲能系統(tǒng)拓撲結構
9.2.1 雙向DC/DC變換器
9.2.2 被動式拓撲
9.2.3 半主動拓撲
9.2.4 全主動拓撲
9.3 混合儲能系統(tǒng)控制策略
9.3.1 基于規(guī)則的控制策略
9.3.2 基于優(yōu)化的控制策略
9.3.3 混合控制策略
9.4 本章小結
10 電動汽車V2G技術
10.1 電動汽車接入給電網(wǎng)帶來的影響
10.1.1 負面影響
10.1.2 積極影響
10.2 電動汽車V2G的概念與功能
10.2.1 電動汽車V2G的概念
10.2.2 電動汽車V2G的原理
10.2.3 電動汽車V2G的功能
10.3 規(guī)�；妱悠囉行虺潆�
10.3.1 系統(tǒng)控制架構
10.3.2 電動汽車群集總參數(shù)模型
10.3.3 上層控制層協(xié)調(diào)策略
10.3.4 就地控制層控制策略
10.4 規(guī)模化電動汽車充放電與風/火力系統(tǒng)協(xié)同運行
10.4.1 系統(tǒng)整體框架
10.4.2 火電機組模型
10.4.3 風電機組模型
10.4.4 優(yōu)化問題描述
10.4.5 算例分析
10.5 本章小結
11 電驅(qū)動系統(tǒng)功率變換原理
11.1 電驅(qū)動系統(tǒng)概述
11.2 逆變主電路及工作原理
11.2.1 單相橋式逆變電路及工作原理
11.2.2 三相橋式逆變電路及工作原理
11.2.3 基波與諧波
11.3 功率開關器件
11.3.1 MOSFET
11.3.2 IGBT
11.3.3 SiC MOSFET
11.4 脈沖寬度調(diào)制
11.4.1 PWM基本原理
11.4.2 正弦波脈沖寬度調(diào)制
11.4.3 電流滯環(huán)跟蹤脈沖寬度調(diào)制
11.5 電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制
11.5.1 電壓空間矢量的定義
11.5.2 開關狀態(tài)與基本電壓矢量
11.5.3 電壓矢量合成
11.5.4 SVPWM實現(xiàn)
11.6 本章小結
12 異步電機矢量控制系統(tǒng)
12.1 異步電機基本結構與工作原理
12.1.1 異步電機結構
12.1.2 異步電機工作原理
12.2 交流電機矢量控制基本原理
12.2.1 運動控制系統(tǒng)的基本運動方程
12.2.2 直流電機電磁轉(zhuǎn)矩
12.2.3 交流電機電磁轉(zhuǎn)矩
12.2.4 矢量控制基本原理
12.3 異步電機數(shù)學模型
12.3.1 靜止三相坐標系中的異步電機數(shù)學模型
12.3.2 靜止兩相坐標系中的異步電機數(shù)學模型
12.3.3 旋轉(zhuǎn)正交坐標系中的異步電機模型
12.4 異步電機轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)
12.4.1 轉(zhuǎn)子磁鏈定向原理
12.4.2 轉(zhuǎn)子磁鏈觀測
12.4.3 異步電機轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)
12.5 本章小結
13 永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)
13.1 永磁同步電機結構及工作原理
13.1.1 永磁同步電機結構
13.1.2 永磁同步電機工作原理
13.2 永磁同步電機數(shù)學模型
13.2.1 永磁同步電機物理模型
13.2.2 靜止三相坐標系中的永磁同步電機數(shù)學模型
13.2.3 旋轉(zhuǎn)正交坐標系中的永磁同步電機模型
13.3 永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)
13.3.1 永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)總體結構
13.3.2 弱磁控制與轉(zhuǎn)子位置估算
13.4 本章小結
14 電機控制器硬件和軟件
14.1 系統(tǒng)硬件總體結構
14.2 逆變主電路及其驅(qū)動保護單元
14.2.1 分離元件或PIC
14.2.2 IPM
14.3 低壓輔助電源單元
14.4 相電流采樣與信號處理單元
14.4.1 霍爾/磁通門電流傳感及信號處理電路
14.4.2 分流器電流采樣及信號處理電路
14.5 控制單元
14.5.1 過流檢測與PWM脈沖封鎖電路
14.5.2 轉(zhuǎn)速與位置檢測電路
14.5.3 通信接口
14.5.4 模擬量輸出電路
14.5.5 調(diào)試接口與存儲電路
14.5.6 微控制器核心板
14.6 交流電機控制系統(tǒng)軟件
14.6.1 前/后臺軟件總體結構
14.6.2 系統(tǒng)時鐘及主中斷軟件實現(xiàn)
14.6.3 SVPWM脈沖發(fā)生及電流采樣軟件實現(xiàn)
14.7 本章小結
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