封面
版权信息
《电动汽车工程手册》指导委员会
《电动汽车工程手册》编撰委员会
《电动汽车工程手册》出版委员会
序
前言
本卷编写与审稿人员
本卷前言
第1章 混合动力电动汽车概述
 1.1 发展混合动力电动汽车的技术背景和现实意义
  1.1.1 技术背景
  1.1.2 现实意义
 1.2 混合动力电动汽车发展简史
  1.2.1 早期的混合动力电动汽车
  1.2.2 20世纪末的混合动力电动汽车
  1.2.3 21世纪商业化应用的混合动力电动汽车
 1.3 混合动力电动汽车的关键技术
  1.3.1 混合动力机电耦合装置
  1.3.2 发动机
   1.3.2.1 基于阿特金森循环的发动机技术
   1.3.2.2 其他与发动机相关的节能技术
  1.3.3 辅助动力单元
  1.3.4 电机
  1.3.5 整车综合控制器
  1.3.6 世界各大公司混合动力电动汽车技术发展路线
 参考文献
第2章 混合动力电动汽车的主要类别及工作原理
 2.1 术语及基本概念
  2.1.1 术语
   2.1.1.1 基本名词术语
   2.1.1.2 不同类型混合动力电动汽车的名词解释
   2.1.1.3 与混合动力电动汽车能耗相关的名词术语
  2.1.2 基本概念
   2.1.2.1 串联混合动力电动汽车
   2.1.2.2 并联混合动力电动汽车
   2.1.2.3 混联混合动力电动汽车
 2.2 分类方法
  2.2.1 按照耦合部件位置不同进行归类
   2.2.1.1 串联混合动力电动汽车分类
   2.2.1.2 并联混合动力电动汽车分类
   2.2.1.3 混联混合动力电动汽车复杂度分析
  2.2.2 按照混合比进行归类
 2.3 驱动系统特性场
  2.3.1 常规车辆驱动特性场
  2.3.2 电动车辆驱动特性场
  2.3.3 混合动力电动汽车驱动特性场
   2.3.3.1 串联混合动力电动汽车驱动特性场
   2.3.3.2 并联混合动力电动汽车驱动特性场
 2.4 系统组成和工作原理
  2.4.1 串联混合动力电动汽车的系统组成和工作原理
  2.4.2 并联混合动力电动汽车的系统组成和工作原理
  2.4.3 混联混合动力电动汽车的系统组成和工作原理
  2.4.4 插电式混合动力电动汽车的系统组成和工作原理
  2.4.5 增程式电动汽车的系统组成和工作原理
 参考文献
第3章 混合动力电动汽车总体设计
 3.1 性能指标
  3.1.1 动力性指标
  3.1.2 经济性指标
  3.1.3 排放性指标
 3.2 动力系统构型设计
  3.2.1 节油潜力分析
   3.2.1.1 节能途径
   3.2.1.2 节能理论分析
   3.2.1.3 基于理论油耗模型的节油贡献分析
  3.2.2 构型优选原则
  3.2.3 构型设计举例
 3.3 动力系统参数匹配设计
  3.3.1 动力性匹配基本原则
  3.3.2 能耗经济性匹配基本原则
  3.3.3 混合度优化方法
  3.3.4 某混合动力电动汽车动力系统参数匹配举例
 3.4 性能仿真及常用软件
  3.4.1 基于ADVISOR的混合动力电动汽车性能仿真
  3.4.2 基于AVL Cruise的混合动力电动汽车性能仿真
  3.4.3 基于MATLAB/Simulink工具箱的混合动力电动汽车性能仿真
  3.4.4 基于AMESim的混合动力电动汽车性能仿真
  3.4.5 基于GT-Power工具箱的混合动力电动汽车性能仿真
  3.4.6 基于GT-SUITE工具箱的混合动力电动汽车性能仿真
 参考文献
第4章 混合动力电动汽车整车综合控制系统总体设计
 4.1 概述
  4.1.1 功能定义
  4.1.2 硬件设计和接口定义
  4.1.3 整车控制总线设计原则及协议
   4.1.3.1 车载网络系统概述
   4.1.3.2 车载网络系统功能描述
   4.1.3.3 车载网络系统架构
   4.1.3.4 车载网络系统设计
   4.1.3.5 车载网络系统设计中应注意的问题
 4.2 动力分配控制策略总体设计
  4.2.1 基于发动机效率特性的适应性控制策略设计
  4.2.2 发动机工作特性与车辆工况的解耦控制系统及控制策略设计
   4.2.2.1 采用可控发电装置的电电混合动力系统
   4.2.2.2 采用功率分流装置的混联混合动力系统
  4.2.3 发动机工作特性与车辆工况的近似解耦控制系统及控制策略设计
 4.3 能量管理策略总体设计
  4.3.1 基于规则的能量管理策略设计
   4.3.1.1 EV能量管理模式
   4.3.1.2 CD能量管理模式
   4.3.1.3 CS能量管理模式
  4.3.2 全局最优能量管理策略设计
  4.3.3 等效燃油消耗最小能量管理策略设计
  4.3.4 模型预测控制能量管理策略设计
  4.3.5 基于人工智能的能量管理策略设计
   4.3.5.1 基于DQN的智能能量管理方法
   4.3.5.2 基于DDPG的智能能量管理方法
 4.4 整车综合控制系统现代开发方法
  4.4.1 基于V流程的整车综合控制系统开发方法
  4.4.2 基于软件在环的整车综合控制系统开发
   4.4.2.1 软件在环仿真方法概述
   4.4.2.2 实例分析
  4.4.3 基于硬件在环的整车综合控制系统开发
   4.4.3.1 硬件在环仿真方法概述
   4.4.3.2 实例分析
  4.4.4 基于Simulator的整车综合控制系统协同开发
 4.5 整车控制器参数标定
  4.5.1 混合动力电动汽车整车控制器测标流程
  4.5.2 基于CCP协议的在线测标系统开发及整车应用标定
  4.5.3 整车控制参数远程标定方法
 参考文献
第5章 串联混合动力电动汽车整车设计
 5.1 专用总成
  5.1.1 发动机-发电机组及工作特性
   5.1.1.1 发动机工作特性分析
   5.1.1.2 发电机工作特性分析
  5.1.2 DC/DC变换器
  5.1.3 动力蓄电池组及其管理系统
   5.1.3.1 动力蓄电池组
   5.1.3.2 动力蓄电池管理系统
   5.1.3.3 动力蓄电池的状态估计方法
 5.2 动力系统构型设计
  5.2.1 发动机-发电机组与动力蓄电池组直接并联构型
  5.2.2 发动机-发电机组+DC/DC与动力蓄电池组并联构型
  5.2.3 动力蓄电池组+DC/DC与发动机-发电机组并联构型
  5.2.4 发动机-发电机组+DC/DC与动力蓄电池组+DC/DC并联构型
 5.3 动力系统参数匹配
  5.3.1 驱动系统功率需求分析
  5.3.2 主驱动电机参数设计
   5.3.2.1 电机额定功率的选择
   5.3.2.2 电机峰值功率的选择
   5.3.2.3 电机额定转速的选择
   5.3.2.4 电机最高转速的选择
  5.3.3 变速器传动比设计
  5.3.4 动力蓄电池容量匹配设计
   5.3.4.1 工况法续驶里程要求
   5.3.4.2 等速（60km/h）工况法续驶里程要求
  5.3.5 发动机-发电机组参数匹配
   5.3.5.1 发电机参数设计
   5.3.5.2 发动机参数设计
 5.4 整车控制系统设计
  5.4.1 串联混合动力电动汽车工作模式设计
   5.4.1.1 纯电动模式
   5.4.1.2 发动机驱动模式
   5.4.1.3 混合驱动模式
   5.4.1.4 发动机-发电机组向动力蓄电池组补充充电模式
   5.4.1.5 再生制动模式
  5.4.2 串联混合动力电动汽车能量管理策略设计
   5.4.2.1 单点恒功率控制策略
   5.4.2.2 基于功率需求的发动机多点控制策略
   5.4.2.3 基于功率跟随的发动机最佳燃油消耗曲线控制策略
   5.4.2.4 发动机-发电机组的起停逻辑和动力蓄电池SOC调节策略
   5.4.2.5 发动机-发电机组动态协调控制策略
 5.5 动力总成集成设计
  5.5.1 日产Note e-Power串联混合动力总成
  5.5.2 雪佛兰沃蓝达串联混合动力总成
 5.6 系统优化设计
  5.6.1 单目标优化设计
  5.6.2 多目标优化设计
 参考文献
第6章 并联混合动力电动汽车整车设计
 6.1 机电耦合形式
  6.1.1 机电耦合装置概述
  6.1.2 同轴转矩叠加式
  6.1.3 双轴动力耦合式
  6.1.4 驱动力耦合式
 6.2 动力系统构型设计
  6.2.1 P0构型
   6.2.1.1 构型分析
   6.2.1.2 实例介绍
  6.2.2 P1构型
   6.2.2.1 构型分析
   6.2.2.2 实例介绍
  6.2.3 P2构型
   6.2.3.1 构型分析
   6.2.3.2 实例介绍
  6.2.4 P3构型
   6.2.4.1 构型分析
   6.2.4.2 实例介绍
  6.2.5 P4构型
   6.2.5.1 构型分析
   6.2.5.2 实例介绍
 6.3 动力系统参数设计
  6.3.1 设计流程
   6.3.1.1 设计指标
   6.3.1.2 参数设计考虑因素
   6.3.1.3 设计变量
   6.3.1.4 设计方法
  6.3.2 发动机参数设计
  6.3.3 驱动电机参数设计
   6.3.3.1 驱动电机最大功率
   6.3.3.2 驱动电机额定功率
   6.3.3.3 电机的最高转速和额定转速
  6.3.4 动力蓄电池组参数设计
 6.4 整车能量管理策略设计
  6.4.1 基于规则的逻辑门限能量管理策略设计
   6.4.1.1 电力辅助型控制策略
   6.4.1.2 SOC、转矩平衡式控制策略
   6.4.1.3 车速因子控制策略
   6.4.1.4 功率因子控制策略
  6.4.2 典型P2构型汽车的能量管理策略设计
   6.4.2.1 能量流及工作模式分析
   6.4.2.2 驱动转矩决策
   6.4.2.3 工作模式决策与切换
   6.4.2.4 动力源转矩分配策略
   6.4.2.5 换档决策
   6.4.2.6 燃油经济性仿真
 6.5 设计优化
  6.5.1 优化途径及方法
  6.5.2 优化实例及分析
   6.5.2.1 DIRECT算法的实现过程
   6.5.2.2 基于DIRECT算法的系统关键参数优化
 6.6 整车集成
  6.6.1 NVH性能分析及调校
  6.6.2 安全性能设计要求及保障措施
  6.6.3 动力系统结构集成
 参考文献
第7章 混联式混合动力电动汽车整车设计
 7.1 典型部件
  7.1.1 行星排
  7.1.2 模式离合器
  7.1.3 双转子电机
 7.2 动力系统构型设计
  7.2.1 开关混联式
   7.2.1.1 离合器分离状态
   7.2.1.2 离合器接合状态
   7.2.1.3 车辆制动减速状态
  7.2.2 功率分流混联式
   7.2.2.1 电动模式
   7.2.2.2 混动模式
   7.2.2.3 停车充电模式
   7.2.2.4 再生制动模式
  7.2.3 基于双转子电机的混合动力系统构型
   7.2.3.1 发动机停车起动模式
   7.2.3.2 停车充电模式
   7.2.3.3 起步和低负荷模式（SOC正常）
   7.2.3.4 起步和低负荷模式（SOC低）
   7.2.3.5 巡航运行模式
   7.2.3.6 加速模式
   7.2.3.7 能量回馈模式
   7.2.3.8 倒车模式
 7.3 动力系统参数匹配
  7.3.1 行星排混联系统动力学分析
  7.3.2 行星排混联系统参数匹配设计
   7.3.2.1 基本控制策略设计
   7.3.2.2 基于稳态工况的发动机选型
   7.3.2.3 基于效率特性的特征参数确定
   7.3.2.4 基于功率分流特性的部件参数匹配
  7.3.3 动力系统参数匹配举例
   7.3.3.1 发动机选型
   7.3.3.2 基于工况的各部件参数匹配
   7.3.3.3 后行星轮机构的特征参数
   7.3.3.4 确定参数匹配
 7.4 工作模式设计
  7.4.1 工作模式的划分
   7.4.1.1 停车模式
   7.4.1.2 驱动模式
   7.4.1.3 制动模式
   7.4.1.4 滑行模式
  7.4.2 工作模式的切换规则
   7.4.2.1 顶层模式切换
   7.4.2.2 停车模式切换
   7.4.2.3 驱动模式切换
   7.4.2.4 制动模式切换
   7.4.2.5 滑行模式切换
 7.5 整车控制器设计
  7.5.1 硬件设计
  7.5.2 软件设计
   7.5.2.1 上下电管理模块
   7.5.2.2 驾驶意图识别模块
   7.5.2.3 能量管理模块
   7.5.2.4 故障诊断模块
 7.6 能量管理和动力分配策略设计
  7.6.1 参数估算
   7.6.1.1 各动力源参数估计
   7.6.1.2 需求功率计算
  7.6.2 规则型能量管理策略设计
  7.6.3 瞬时最优能量管理策略设计
   7.6.3.1 系统效率特性分析
   7.6.3.2 瞬时最优工作点求解
  7.6.4 智能优化能量管理策略设计
   7.6.4.1 车联网技术的发展与应用
   7.6.4.2 基于智能优化算法的能量管理策略
 7.7 系统优化设计
  7.7.1 构型优化设计
   7.7.1.1 穷举法
   7.7.1.2 图论法
  7.7.2 参数优化设计
  7.7.3 控制策略优化设计
   7.7.3.1 离线优化控制策略
   7.7.3.2 在线优化控制策略
  7.7.4 优化设计举例
   7.7.4.1 目标函数
   7.7.4.2 优化变量
   7.7.4.3 约束条件
   7.7.4.4 优化算法
 7.8 整车集成设计
  7.8.1 混联式混合动力总成结构优化设计
   7.8.1.1 问题描述
   7.8.1.2 模型描述
   7.8.1.3 构建动力系统振动方程
   7.8.1.4 构建ISG电机与发动机转矩模型
   7.8.1.5 构建扭转减振器变刚度模型
   7.8.1.6 优化问题构建
  7.8.2 动力系统和整车集成设计
  7.8.3 低压电源集成设计
  7.8.4 低压供电匹配计算
   7.8.4.1 整车用电量的计算
   7.8.4.2 混合动力部分的低压（24V）配电
   7.8.4.3 发电机选型
   7.8.4.4 蓄电池选型
 参考文献
第8章 插电式混合动力电动汽车整车设计
 8.1 总体设计
  8.1.1 构型设计
  8.1.2 纯电动行驶里程要求
 8.2 动力蓄电池系统设计
  8.2.1 动力蓄电池组电量使用区间
  8.2.2 对动力蓄电池系统的要求
  8.2.3 动力蓄电池组参数匹配
 8.3 复合电源系统设计
  8.3.1 常用构型
   8.3.1.1 被动并联结构
   8.3.1.2 全主动结构
   8.3.1.3 半主动结构
  8.3.2 控制策略设计
   8.3.2.1 基于规则的逻辑门限控制策略
   8.3.2.2 模糊控制策略
   8.3.2.3 基于小波变换的能量管理策略研究
 8.4 车载充电器
  8.4.1 车载充电器的功能需求
  8.4.2 充电技术
   8.4.2.1 常规充电
   8.4.2.2 智能充电
 8.5 能耗评价
  8.5.1 储能装置处于充电终止的最高荷电状态
  8.5.2 储能装置处于运行放电结束的最低荷电状态
 8.6 能量管理策略设计
  8.6.1 能量管理模式
   8.6.1.1 电量消耗模式
   8.6.1.2 电量保持模式
   8.6.1.3 常规充电模式
  8.6.2 基于动态规划的全局能量管理策略
   8.6.2.1 离散精度
   8.6.2.2 边界问题
  8.6.3 基于模型预测控制的实时能量管理策略
   8.6.3.1 模型预测控制系统构架
   8.6.3.2 基于实际工况的模型预测能量管理策略效果分析
  8.6.4 基于动态工况构建的实时能量管理策略
 8.7 系统优化设计
  8.7.1 优化算法
  8.7.2 优化实例
 8.8 整车集成设计
  8.8.1 复合电源集成设计
  8.8.2 制动系统集成设计
  8.8.3 电磁兼容设计
   8.8.3.1 关键干扰源分析
   8.8.3.2 电磁兼容设计方案
  8.8.4 机电耦合系统集成设计
   8.8.4.1 广汽G-MC插电式混合动力系统实例
   8.8.4.2 上汽荣威插电式混合动力系统实例
 参考文献
第9章 增程式电动汽车设计
 9.1 增程器
  9.1.1 增程器用发动机
   9.1.1.1 四冲程汽油机
   9.1.1.2 二冲程汽油机
   9.1.1.3 柴油机
   9.1.1.4 转子发动机
   9.1.1.5 微型燃气轮机
   9.1.1.6 斯特林发动机
  9.1.2 增程器用电机
   9.1.2.1 永磁同步电机
   9.1.2.2 开关磁阻电机
   9.1.2.3 异步电机
  9.1.3 增程器的输出特性
   9.1.3.1 单/多点工作模式输出特性
   9.1.3.2 功率跟随模式输出特性
 9.2 动力系统方案设计
  9.2.1 增程器的集成设计
   9.2.1.1 发动机和电机刚性连接设计
   9.2.1.2 发动机和电机通过弹性元件连接设计
   9.2.1.3 发动机和电机通过传动机构连接设计
  9.2.2 应用实例
   9.2.2.1 我国增程器产品举例
   9.2.2.2 国外增程器产品举例
 9.3 动力系统参数匹配设计
  9.3.1 驱动电机参数设计
   9.3.1.1 功率匹配
   9.3.1.2 转速匹配
   9.3.1.3 转矩匹配
  9.3.2 增程器发动机的选型匹配
   9.3.2.1 功率匹配
   9.3.2.2 功率确定
   9.3.2.3 油箱容积的设计
  9.3.3 动力蓄电池组匹配设计
 9.4 整车控制系统设计
  9.4.1 功能需求
  9.4.2 主要技术指标
  9.4.3 控制信号
  9.4.4 能量管理策略设计
   9.4.4.1 能量管理策略设计目标
   9.4.4.2 增程器最佳燃油消耗率工作点单点起停控制策略设计
   9.4.4.3 增程器功率跟随控制策略
 9.5 整车集成设计
  9.5.1 整车布置
  9.5.2 动力总成的集成设计
   9.5.2.1 动力系统的布置形式
   9.5.2.2 增程器与电驱动总成的集成及总布置设计
   9.5.2.3 动力蓄电池组的总布置设计
  9.5.3 热管理系统的集成设计
  9.5.4 动力总成悬置的设计
   9.5.4.1 动力总成激励
   9.5.4.2 动力系统及悬置解耦设计
   9.5.4.3 悬置解耦设计案例
 参考文献
第10章 混合动力电动汽车总成及部件选型和设计
 10.1 机电耦合装置设计
  10.1.1 转矩耦合的机电耦合装置
  10.1.2 转速耦合的机电耦合装置
  10.1.3 功率耦合的机电耦合装置
 10.2 电电耦合电源变换装置设计
  10.2.1 升压DC/DC变换器
   10.2.1.1 Boost型变换器的工作原理
   10.2.1.2 全桥逆变式变换器工作原理
   10.2.1.3 升压DC/DC变换器设计
  10.2.2 降压型DC/DC变换器
   10.2.2.1 常用降压型DC/DC变换器工作原理
   10.2.2.2 常用降压型DC/DC变换器设计
  10.2.3 双向DC/DC变换器
  10.2.4 客车用低压电源变换器DC/DC设计实例分析
 10.3 混合动力专用发动机设计
  10.3.1 基本设计要求
  10.3.2 发动机工作循环优化设计
   10.3.2.1 阿特金森循环
   10.3.2.2 米勒循环发动机
  10.3.3 发动机快速起停系统设计
  10.3.4 发动机节能技术
  10.3.5 其他
 10.4 车载动力蓄电池系统设计
  10.4.1 基本要求
  10.4.2 功率型动力蓄电池组
  10.4.3 功率能量兼顾型动力蓄电池组
  10.4.4 超级电容器及管理系统
  10.4.5 复合电源系统
 10.5 电机驱动控制系统设计
  10.5.1 电机驱动控制系统简介
   10.5.1.1 设计要求
   10.5.1.2 应具有的优点
   10.5.1.3 发展趋势
  10.5.2 电机驱动控制系统设计实例
   10.5.2.1 整体结构
   10.5.2.2 硬件电路设计
 10.6 电辅助系统设计
  10.6.1 电动转向助力系统
   10.6.1.1 设计要求
   10.6.1.2 转向助力的类型
   10.6.1.3 电动液压转向助力系统设计
   10.6.1.4 电动转向助力系统设计
  10.6.2 电动空调系统设计
   10.6.2.1 客车车舱舒适性环境
   10.6.2.2 空调系统的组成及功能要求
   10.6.2.3 客车空调系统的制冷量计算
  10.6.3 复合制动系统
   10.6.3.1 协调式制动能量回馈方案
   10.6.3.2 叠加式制动能量回馈方案
  10.6.4 气压制动系统
   10.6.4.1 电动空气压缩机选型
   10.6.4.2 电动空气压缩机的设计要求
 10.7 插电式混合动力电动汽车充电系统选型及设计
  10.7.1 充电系统
   10.7.1.1 车载充电系统
   10.7.1.2 车载充电机
   10.7.1.3 车载充电机的工作原理
   10.7.1.4 车载充电机的选型与应用
  10.7.2 充电插头
  10.7.3 直流快充系统
   10.7.3.1 基本工作原理
   10.7.3.2 应用场景
   10.7.3.3 优势及其应用前景
  10.7.4 非接触式充电
   10.7.4.1 感应耦合式（ICWPT）无线电能传输技术
   10.7.4.2 磁耦合谐振式（MCRWPT）无线电能传输技术
   10.7.4.3 微波式无线电能传输技术
   10.7.4.4 激光式无线电能传输技术
   10.7.4.5 电场耦合式无线电能传输技术
   10.7.4.6 超声波式无线电能传输技术
   10.7.4.7 磁耦合谐振式无线充电系统
   10.7.4.8 非接触式充电应用场景
 10.8 混合动力车载飞轮动力和储能系统
  10.8.1 储能式
  10.8.2 机械式
  10.8.3 机电式
 参考文献