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33.4
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| 編輯推薦： |
随着排放法规的日趋严格以及霾害等空气污染问题的逐渐恶化，将原本造成大量污染的燃油车辆汰换为电动汽车已是不可逆的趋势。未来，全球电动汽车市场将进入快速发展期。
本套丛书可作为汽车设计的参考工具，也可作为车辆工程、机械工程、环境工程等专业研究生的专门教材及学习参考书。相信本套丛书对汽车行业相关领域的研究生、企业研发人员和科研工作者会产生重要的启发作用。
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| 內容簡介： |
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汽车已经成为人们优质的现代生活中不可缺少的部分，然而，近100多年历史的以燃油为动力的内燃机汽车正面临着原油枯竭和人类生存环境不断恶化的挑战，而以电能为动力的电动汽车可能在能源和碳排放两个限制条件下赋予汽车以新的生命力。本书以能量转换效率和碳排放这两个潜在的要素为指南，阐述电动汽车的基本原理和在未来发展中的优势与挑战。本书主要面向现代电动汽车相关专业的本科生和研究生，同时也适合作为锂电池、动力电动机、燃料电池， 以及氢气的储存研究人员了解相关电动汽车知识、技术和发展方向的参考书。
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| 關於作者： |
主编简介：
韩维建
现任美国福特汽车公司亚太区研究与技术主管。自从1995年加入福特以来，在多个国家和地区组织了众多的研究与技术项目。他在交通可持续发展系统分析、汽车轻量化、环境、能源、道路交通安全、政策制定，以及产学研结合等诸多领域都具有丰富的经验和研究成果。
韩维建博士在俄克拉何马州的塔尔萨大学获得机械工程博士学位和工程管理硕士学位，在四川大学获得金属材料工程学士学位。目前是上海交通大学的兼职博士生导师，并在清华大学和重庆大学联合指导博士生。
韩维建博士曾获太平洋地区经济理事会环境银奖、云南省国际合作类科技进步奖、南京航空航天大学校长国际合作奖；在众多汽车专业领域发表国际性论文、演讲、讲座等逾60篇次。
作者简介：主编简介：
韩维建
现任美国福特汽车公司亚太区研究与技术主管。自从1995年加入福特以来，在多个国家和地区组织了众多的研究与技术项目。他在交通可持续发展系统分析、汽车轻量化、环境、能源、道路交通安全、政策制定，以及产学研结合等诸多领域都具有丰富的经验和研究成果。
韩维建博士在俄克拉何马州的塔尔萨大学获得机械工程博士学位和工程管理硕士学位，在四川大学获得金属材料工程学士学位。目前是上海交通大学的兼职博士生导师，并在清华大学和重庆大学联合指导博士生。
韩维建博士曾获太平洋地区经济理事会环境银奖、云南省国际合作类科技进步奖、南京航空航天大学校长国际合作奖；在众多汽车专业领域发表国际性论文、演讲、讲座等逾60篇次。
作者简介：
文浩
现任福特汽车公司电动汽车电池材料的研发工程师，有十余年的电池研发经验，对电池材料改进、电芯组装、电池测试有深入的研究。曾获得四川大学学士学位、密歇根州立大学材料科学博士学位。
曾涛
现任福特汽车研发与创新中心工程师，研究方向为汽车动力总成系统建模及动态控制。曾获得西南大学车辆工程专业工学学士学位、北京理工大学动力工程及工程热物理专业硕士学位、密歇根州立大学机械系博士学位。
徐淳川
曾在西弗吉尼亚大学化学工程系和密歇根大学机械工程系任助理研究员，现任福特汽车公司工程研究院研发与创新中心燃料电池汽车部高级研究员，擅长氢燃料电池、氢气储存材料、锂电池材料、半导体材料、半导激光以及陶瓷材料的研发。曾获得美国西弗吉尼亚大学物理学博士学位。
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| 目錄：
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丛书总序
推荐序一
推荐序二
前言
第1章 电动汽车概述1
1.1 电动汽车的定义1
1.2 电动汽车简史2
1.2.1 史前时代2
1.2.2 黄金时代3
1.2.3 黑暗世纪3
1.2.4 文艺复兴4
1.3 锂电产业5
1.4 挑战6
1.5 氢燃料电池汽车7
1.6 能源对汽车与环境的影响8
1.7 能量密度与汽车的续航能力13
1.8 电动汽车的基础设施17
参考文献18
第2章 汽车充电电池概述19
2.1 电化学原理20
2.2 活性材料24
2.2.1 电压曲线24
2.2.2 正负极材料26
2.2.3 电解液28
2.2.4 惰性材料29
2.3 结构和形态30
2.3.1 电芯、模组和电池30
2.3.2 内部结构31
2.3.3 形态32
2.4 整车驱动34
2.4.1 Ragone图35
2.4.2 行驶里程36
思考题37
参考文献38
第3章 汽车动力驱动电机基础39
3.1 电磁场与磁性材料40
3.1.1 磁场的产生与电磁感应41
3.1.2 磁路43
3.1.3 电机中的磁性材料45
3.2 电-力转换49
3.3 驱动电机分类53
3.3.1 感应电机54
3.3.2 永磁同步电机55
3.3.3 开关磁阻电机57
3.3.4 不同电机类型的比较58
3.4 电机中的能量损耗60
思考题62
参考文献62
第4章 动力电机建模与控制64
4.1 电动汽车控制概述66
4.2 电机建模原理67
4.2.1 线圈的电磁感应67
4.2.2 直流电机模型73
4.2.3 交流电机建模75
4.3 电机控制83
4.3.1 直流电机控制83
4.3.2 交流电机控制94
思考题102
参考文献102
第5章 混合动力汽车控制104
5.1 混合动力汽车的基本原理104
5.1.1 混合动力汽车的动力系统分类106
5.1.2 混合动力汽车的工作原理110
5.2 车用内燃机的工作原理111
5.3 混合动力系统建模113
5.3.1 运动学模型113
5.3.2 准静态模型114
5.3.3 动态模型115
5.4 混合动力系统控制问题分类116
5.4.1 等效油耗的能量管理问题117
5.4.2 SOC的能量管理问题118
5.4.3 排放的能量管理问题119
5.4.4 瞬态工况油耗的能量管理问题120
5.4.5 结构参数影响的能量管理问题121
5.5 混合动力系统控制122
5.5.1 基于规则的能量管理策略124
5.5.2 基于优化方法的能量管理策略132
思考题138
参考文献138
第6章 汽车燃料电池基础和应用140
6.1 什么是燃料电池140
6.1.1 燃料电池的分类141
6.1.2 燃料电池的特点143
6.2 燃料电池的物理化学过程简介143
6.3 热力学电压Ethermo（或Erev）146
6.3.1 燃料电池的反应热（ΔHrxn）和电功（Welec）147
6.3.2 燃料电池的热力学可逆电压147
6.3.3 反应物浓度的影响——Nernst方程149
6.3.4 燃料电池的效率149
6.4 反应动力学和激活电压损失150
6.4.1 燃料电池电流与电位的实质150
6.4.2 燃料电池电流-电位的关系：Butler-Volmer方程151
6.4.3 燃料电池的TAFEL近似153
6.4.4 氢氧燃料电池的电极动力学概况154
6.4.5 改善阴极ORR动力学速度的方法156
6.5 燃料电池的电荷传输和欧姆损失159
6.5.1 电荷的传输159
6.5.2 欧姆电压损失159
6.5.3 聚合物膜的离子导电率160
6.6 燃料电池的物质传输和浓度损失161
6.6.1 极限电流密度161
6.6.2 浓度影响反应速度——浓度损失162
6.6.3 双极板中的气体传输——对流164
6.6.4 气体扩散层的气体传输——扩散166
6.7 汽车燃料电池系统简介168
6.7.1 燃料电池堆169
6.7.2 燃料（H2）和空气供给系统170
6.7.3 燃料电池水管理系统172
6.7.4 燃料电池热管理系统174
参考文献175
第7章 燃料电池测试177
7.1 燃料电池测试参数及平台177
7.2 燃料电池性能测试技术180
7.2.1 电流-电压曲线测试180
7.2.2 电流中断法测试182
7.2.3 电化学阻抗谱测试183
7.3 燃料电池动态响应测试186
7.4 燃料电池电堆的加速测试188
7.5 质子交换膜燃料电池低温启动测试189
参考文献191
第8章 燃料电池汽车的燃料——氢气194
8.1 氢气的物质特性和安全性194
8.1.1 氢气的来源及物质特性194
8.1.2 氢气燃料的操作安全性197
8.2 氢气的生产及储存基本方法199
8.2.1 氢气的生产199
8.2.2 氢气的储存方法200
8.2.3 高压储氢和高压储氢罐201
8.2.4 材料储氢方法203
8.3 氢气储存的热力学原理207
8.3.1 压缩氢气储存方法所需要的能量207
8.3.2 基于材料储氢的热力学211
8.4 高压储氢罐的材料及结构217
参考文献220
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| 內容試閱：
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第1章 电动汽车概述1
1.1 电动汽车的定义1
1.2 电动汽车简史2
1.2.1 史前时代2
1.2.2 黄金时代3
1.2.3 黑暗世纪3
1.2.4 文艺复兴4
1.3 锂电产业5
1.4 挑战6
1.5 氢燃料电池汽车7丛书总序
推荐序一
推荐序二
前言
第1章 电动汽车概述1
1.1 电动汽车的定义1
1.2 电动汽车简史2
1.2.1 史前时代2
1.2.2 黄金时代3
1.2.3 黑暗世纪3
1.2.4 文艺复兴4
1.3 锂电产业5
1.4 挑战6
1.5 氢燃料电池汽车7
1.6 能源对汽车与环境的影响8
1.7 能量密度与汽车的续航能力13
1.8 电动汽车的基础设施17
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第2章 汽车充电电池概述19
2.1 电化学原理20
2.2 活性材料24
2.2.1 电压曲线24
2.2.2 正负极材料26
2.2.3 电解液28
2.2.4 惰性材料29
2.3 结构和形态30
2.3.1 电芯、模组和电池30
2.3.2 内部结构31
2.3.3 形态32
2.4 整车驱动34
2.4.1 Ragone图35
2.4.2 行驶里程36
思考题37
参考文献38
第3章 汽车动力驱动电机基础39
3.1 电磁场与磁性材料40
3.1.1 磁场的产生与电磁感应41
3.1.2 磁路43
3.1.3 电机中的磁性材料45
3.2 电-力转换49
3.3 驱动电机分类53
3.3.1 感应电机54
3.3.2 永磁同步电机55
3.3.3 开关磁阻电机57
3.3.4 不同电机类型的比较58
3.4 电机中的能量损耗60
思考题62
参考文献62
第4章 动力电机建模与控制64
4.1 电动汽车控制概述66
4.2 电机建模原理67
4.2.1 线圈的电磁感应67
4.2.2 直流电机模型73
4.2.3 交流电机建模75
4.3 电机控制83
4.3.1 直流电机控制83
4.3.2 交流电机控制94
思考题102
参考文献102
第5章 混合动力汽车控制104
5.1 混合动力汽车的基本原理104
5.1.1 混合动力汽车的动力系统分类106
5.1.2 混合动力汽车的工作原理110
5.2 车用内燃机的工作原理111
5.3 混合动力系统建模113
5.3.1 运动学模型113
5.3.2 准静态模型114
5.3.3 动态模型115
5.4 混合动力系统控制问题分类116
5.4.1 等效油耗的能量管理问题117
5.4.2 SOC的能量管理问题118
5.4.3 排放的能量管理问题119
5.4.4 瞬态工况油耗的能量管理问题120
5.4.5 结构参数影响的能量管理问题121
5.5 混合动力系统控制122
5.5.1 基于规则的能量管理策略124
5.5.2 基于优化方法的能量管理策略132
思考题138
参考文献138
第6章 汽车燃料电池基础和应用140
6.1 什么是燃料电池140
6.1.1 燃料电池的分类141
6.1.2 燃料电池的特点143
6.2 燃料电池的物理化学过程简介143
6.3 热力学电压Ethermo（或Erev）146
6.3.1 燃料电池的反应热（ΔHrxn）和电功（Welec）147
6.3.2 燃料电池的热力学可逆电压147
6.3.3 反应物浓度的影响——Nernst方程149
6.3.4 燃料电池的效率149
6.4 反应动力学和激活电压损失150
6.4.1 燃料电池电流与电位的实质150
6.4.2 燃料电池电流-电位的关系：Butler-Volmer方程151
6.4.3 燃料电池的TAFEL近似153
6.4.4 氢氧燃料电池的电极动力学概况154
6.4.5 改善阴极ORR动力学速度的方法156
6.5 燃料电池的电荷传输和欧姆损失159
6.5.1 电荷的传输159
6.5.2 欧姆电压损失159
6.5.3 聚合物膜的离子导电率160
6.6 燃料电池的物质传输和浓度损失161
6.6.1 极限电流密度161
6.6.2 浓度影响反应速度——浓度损失162
6.6.3 双极板中的气体传输——对流164
6.6.4 气体扩散层的气体传输——扩散166
6.7 汽车燃料电池系统简介168
6.7.1 燃料电池堆169
6.7.2 燃料（H2）和空气供给系统170
6.7.3 燃料电池水管理系统172
6.7.4 燃料电池热管理系统174
参考文献175
第7章 燃料电池测试177
7.1 燃料电池测试参数及平台177
7.2 燃料电池性能测试技术180
7.2.1 电流-电压曲线测试180
7.2.2 电流中断法测试182
7.2.3 电化学阻抗谱测试183
7.3 燃料电池动态响应测试186
7.4 燃料电池电堆的加速测试188
7.5 质子交换膜燃料电池低温启动测试189
参考文献191
第8章 燃料电池汽车的燃料——氢气194
8.1 氢气的物质特性和安全性194
8.1.1 氢气的来源及物质特性194
8.1.2 氢气燃料的操作安全性197
8.2 氢气的生产及储存基本方法199
8.2.1 氢气的生产199
8.2.2 氢气的储存方法200
8.2.3 高压储氢和高压储氢罐201
8.2.4 材料储氢方法203
8.3 氢气储存的热力学原理207
8.3.1 压缩氢气储存方法所需要的能量207
8.3.2 基于材料储氢的热力学211
8.4 高压储氢罐的材料及结构217
参考文献220
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