新能源汽车基础（双语版）

汽车对人类社会的进步做出了巨大贡献。在汽车发展历史中，传统内燃机车辆首先获得技术支持并得到广泛应用，但环境污染和能源危机限制了传统内燃机车辆进一步发展，相反，新能源汽车因低污染和能源优势获得巨大的发展良机。

党的二十大报告指出，推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。与国际新能源汽车技术相比，我国技术研发虽然起步不晚，但基础较弱，与国际领先水平仍有一定差距。目前，新能源技术正处于高速发展阶段，新能源汽车的广泛推广和应用可有效解决能源和大气污染问题，虽然面临电池、安全等问题，但随着石化资源的减少和空气污染的加剧，以及国家对新能源汽车（海南已提出2030年全域禁售燃油车）的支持，我国新能源汽车经过近十年的开发和示范运行，已基本具备了产业化发展基础。电池、电机、电子控制和系统集成等关键技术也取得了重大进步，新能源汽车在我国汽车市场中的占有率越来越高。

汽车各专业中，如交通运输、车辆工程、汽车服务工程和能源与动力工程专业，大多设有新能源汽车双语课程，但是目前国内没有专门的新能源汽车双语教材；教师在授课过程中，一般参考国内的汉语版新能源汽车教材，使用汉语和英语授课，其中英语授课内容的准备和讲授很困难，如参考英语版新能源汽车教材讲授，就变成专业英语的授课模式，不符合双语教学要求。鉴于此，各位教师对多年授课过程中使用的新能源汽车教学材料加以整理和补充，完成本教材编写。

本书共7章，每章节中文内容后有对应的英文内容。第1章主要介绍新能源汽车应用的背景以及传统内燃机汽车和新能源汽车的优缺点，阐述纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的发展历程；第2章介绍电动汽车的特点和结构；第3章对混合动力电动汽车驱动的形式、分类以及运行原理进行了概述；第4章以混合动力汽车的运行策略与工作点优化为主要内容，介绍混合动力汽车运行控制级策略；第5章介绍再生制动系统，阐述制动能量回收的工作要求、再生制动策略与制动力分配以及协同控制原理；第6章介绍汽车混合能量存储系统，电池/超级电容器系统、飞轮/超级电容器系统混合储能的优势，提出了传动电机和飞轮混合作为能量存储装置的巨大发展潜力；第7章介绍燃料电池汽车和燃料电池，重点说明燃料电池汽车的驱动原理，燃料电池的工作特点和原理，制氢储氢的技术现状。

本书汉语和英语内容一致，但又各自独立，重点内容是纯电动汽车如特斯拉和混合动力汽车如普锐斯的结构、工作原理和运行控制等。双语授课时多媒体投放汉语材料，主要用英语表达。这对教师准备授课材料和完成授课任务及学生学习该课程有很大帮助。

本书由齐鲁理工学院邱满、王倩老师担任主编，山东交通学院赵培全、李清民、沈宝和、任金辉担任副主编。本书在编写过程中，参考并引用了国内外很多著作成果，在此，谨向有关学者和作者表示真诚的感谢。

由于编者水平和条件有限，不当之处在所难免，恳请读者批评指正。

如有意见和建议请发送电子邮件至793053123@qq.com。

编 者

2022年8月

第1章 新能源汽车发展概论
Introduction to the development of new energy vehicles 1
1.1 内燃机汽车与新能源汽车优缺点对比 Comparison of advantages and disadvantages of internal
combustion (IC) engine vehicles and new energy vehicles 1
1.1.1 内燃机汽车的优缺点 Advantages and disadvantages of internal combustion (IC) engine vehicles 2
1.1.2 新能源汽车的优缺点 Advantages and disadvantages of new energy vehicles 3
1.2 应对未来资源短缺的汽车发展策略 Transportation development strategies of future oil
supply shortage 4
1.3 新能源汽车的发展史 History of new energy vehicles 6
1.3.1 纯电动汽车的发展史 History of pure electric vehicles 6
1.3.2 混合动力汽车的发展史 History of HEVs 9
1.3.3 燃料电池汽车的发展史 History of fuel cell vehicles 14
习题 16
第2章 电动汽车
Electric vehicles(EVs) 19
2.1 电动汽车的特点 Characteristics of EVs 19
2.2 电动汽车的结构 Construction of EVs 19
2.3 电动汽车电驱动系统 Electric propulsion systems for EVs 23
2.3.1 电驱动系统的功能及汽车对电驱动系统的要求 The function and the requirement of electric propulsion systems 23
2.3.2 电动驱动系统的结构演变 The structure evolution of electric propulsion systems 25
2.3.3 直流电动机驱动 DC motor drives 28
2.3.4 异步电动机驱动 Induction motor drives 28
2.3.5 永磁无刷直流电动机驱动 Permanent magnetic brushless DC motor drives 29
2.3.6 永磁无刷直流电动机的结构和分类 BLDC machine construction and classification 32
习题 34
第3章 混合动力电动汽车
Hybrid electric vehicles 37
3.1 混合动力电驱动系统的概念 Concept of hybrid electric drive trains 37
3.2 混合动力电驱动系统的构造 Architecture of hybrid electric drive trains 41
3.2.1 串联混合动力电驱动系统 Series hybrid electric drive trains 42
3.2.2 并联混合动力电驱动系统 Parallel hybrid electric drive trains 45
3.3 混合动力汽车的驱动配置 Configuration of hybrid drives 45
3.3.1 原理 Principle 46
3.3.2 转矩曲线 Torque curve 47
3.3.3 运行模式 Operating modes 48
3.3.4 混合驱动模式 Hybrid driving modes 48
习题 65
第4章 混合动力汽车运行控制
Operation of hybrid vehicles 67
4.1 混合动力控制 Hybrid control 67
4.2 混合动力运行策略 Operating strategies for hybrid vehicles 68
4.3 工作点优化 Operating-point optimization 72
4.3.1 驱动转矩分配 Distribution of drive torque 72
4.3.2 状态机决策 Determination in the automatic state machine 72
4.3.3 运行策略分布 Distribution by operating strategy 73
4.4 电能产生策略 Strategy of electrical energy generation 75
4.5 内燃机的设计 Design of the internal combustion engine 76
习题 77
第5章 再生制动系统
Regenerative braking system 79
5.1 引言 Introduction 79
5.2 再生制动策略 Strategies of regenerative braking 80
5.2.1 原则 Principle 80
5.2.2 协同再生制动系统 Cooperatively regenerative braking system 80
5.2.3 要求 Requirements 81
5.2.4 协同制动操作 Cooperative braking maneuvers 81
5.3 制动力分配 Braking-force distribution 83
习题 85
第6章 汽车混合能量存储系统
Hybrid energy storage systems for vehicles 87
6.1 电负载特性 Electric load characteristics 87
6.2 车载储能装置选择 Selection of vehicle energy storage 89
6.2.1 化学电池 Chemical batteries 89
6.2.2 飞轮储能装置 Flywheel 92
6.2.3 超级电容器 Ultracapacitors 96
6.3 混合储能系统 Hybrid energy storage system 97
6.3.1 电池/超级电容器系统 Battery/Ultracapacitor system 97
6.3.2 飞轮/超级电容器系统 Flywheel/Ultracapacitor system 100
6.3.3 飞轮缓冲器 Flywheel buffer 101
6.4 传动电机基本原理 Basic operation of transmotor 101
6.4.1 引言 Introduction 101
6.4.2 传动电机的数学模型 Mathematical model of transmotor 102
6.4.3 传动电机-飞轮系统运行模式 Transmotor-Flywheel system modes of operation 103
6.4.4 传动电机-飞轮和机械电池动力总成的比较 Comparison of transmotor-flywheel and
mechanical-battery powertrain 104
6.5 汽车能量存储系统未来发展趋势 Future directions for vehicle energy storage 105
习题 107
第7章 燃料电池汽车和燃料电池
Fuel cell vehicles and fuel cells 109
7.1 燃料电池汽车 Fuel cell vehicles 109
7.2 燃料电池驱动的混合动力汽车 Fuel cell-powered hybrid vehicles 110
7.3 燃料电池工作原理 Operating principles of fuel cells 113
7.4 燃料电池系统特性 Fuel cell system characteristics 114
7.5 燃料电池技术 Fuel cell technologies 115
7.5.1 质子交换膜燃料电池 Proton exchange membrane fuel cells 116
7.5.2 碱性燃料电池 Alkaline fuel cells 118
7.5.3 磷酸燃料电池 Phosphoric acid fuel cells 120
7.5.4 熔融碳酸盐燃料电池 Molten carbonate fuel cells 120
7.5.5 固态氧化物燃料电池 Solid oxide fuel cells 122
7.5.6 直接甲醇燃料电池 Direct methanol fuel cells 123
7.6 燃料供应 Fuel supply 124
7.6.1 储氢 Hydrogen storage 124
7.6.2 制氢 Hydrogen production 127
7.6.3 氢的载体—氨 Ammonia as hydrogen carrier 129
7.7 无氢燃料电池 Non-Hydrogen fuel cells 129
习题 130
附录 生词和短语
New words and expressions 132
参考文献
Reference 145

1. 输水管线工程风险管理 [张勇 党亥生 著]
2. 民用航空飞机标准线路施工 [主编　王志敏　陈明]
3. 不息的水脉—大运河讲谈录 [赵珩　著]
4. 实用运筹学 [主编　邢育红　于晋臣]
5. 三峡梯级电站水资源决策支持系统研究与开发 [姚华明 潘红忠 汤正]
6. 海南黎族民俗文化鉴赏 [庞国华　著]
7. 石墨烯在太赫兹及中红外频段电磁器件设计中的应用 [李艳秀 庄华伟 著]
8. 电子技术（第二版） [主编 覃爱娜 李飞]
9. 办公自动化高级应用 [陈萍 朱晓玉]
10. 信息处理技术员考试32小时通关 [薛大龙]
11. 电子产品设计案例教程（微课版）—基于嘉立创EDA（专业版） [王静 莫志宏 陈学昌 丁红]
12. C程序设计实践教程 [刘卫国]
13. C程序设计（慕课版） [刘卫国]
14. Web技术开发教程（基于.NET开源MVC框架） [王合闯 韩红玲 王青正 陈海蕊]
15. 商务英语翻译教程（笔译）（第四版） [主编 王军平]
16. 智慧零售技术与应用 [洪旭 著]
17. 建设工程法规实务 [主编 余滢]
18. 商务秘书理论与实务（第三版） [主编 张同钦]
19. 程序设计基础实践教程（C/C++语言版） [张桂芬 葛丽娜]
20. C++案例项目精讲 [主编 杨国兴]
21. 劳动争议处理实务 [主编 王秀卿 罗静]
22. 工程数学 [主编 郭立娟 王海]
23. 语音识别理论与实践 [主编　莫宏伟]
24. 信息系统项目管理师章节习题与考点特训（第二版） [主编 薛大龙]
25. 武术基础教程 [主编 李代勇 谢志民]
26. 计算机网络实训教程 [主编 张浩军 赵玉娟]
27. 画法几何与机械制图习题集（多学时） [主编 赵军]
28. HCIA-Datacom认证题库分类精讲 [主 编 韩立刚]
29. SwiftUI完全开发 [李智威 著]
30. 网络规划设计师备考一本通 [夏杰 编著]