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第1章 车辆推进和动力总成技术简介 1

1.1 汽车发展史 1

1.2 内燃机汽车 3

1.2.1 四冲程汽油发动机 5

1.2.2 四冲程柴油发动机 6

1.2.3 内燃机的性能特点 7

1.2.4 内燃机汽车排放 10

1.3 车辆排放控制技术 14

1.3.1 先进的发动机设计 14

1.3.2 催化转换器 17

1.3.3 柴油颗粒滤清器 19

1.3.4 废气再循环 20

1.3.5 曲轴箱排放控制系统 21

1.4 替代燃料汽车 22

1.4.1 天然气汽车 23

1.4.2 液化石油气汽车 24

1.4.3 生物柴油 25

1.4.4 氢 25

1.5 动力总成技术 26

1.5.1 后轮驱动动力总成 27

1.5.2 前轮驱动动力总成 27

1.5.3 多轮驱动动力总成 28

1.6 变速器系统 29

1.6.1 手动变速器／变速驱动桥系统 30

1.6.2 自动变速器／变速驱动桥系统 31

1.6.3 自动化手动变速器 34

1.6.4 连续可变变速器 34

1.7 传动系统和差速器 37

1.7.1 开放式差速器 37

1.7.2 限滑差速器 38

1.7.3 锁止式差速器 38

1.7.4 分动箱差速器 39

问题 39

参考文献 40

第2章 纯电动和混合动力技术 41

2.1 概述 41

2.2 纯电动汽车 41

2.2.1 纯电动汽车的动力总成构造 42

2.2.2 牵引电动机 46

2.2.3 能源和储存 49

2.2.4 电力电子变换器 54

2.2.5 功率母线 55

2.2.6 制动回馈系统 55

2.3 燃料电池电动汽车 56

2.3.1 燃料电池技术 58

2.4 混合动力汽车 62

2.4.1 混合的程度 63

2.4.2 并联式混合动力结构 64

2.4.3 串联式混合动力结构 69

2.4.4 功率分流式结构 70

2.4.5 复合混合动力结构 73

2.5 插电式混合动力汽车 74

2.6 液压混合动力汽车 76

2.7 气动混合动力汽车 78

2.8 功率／能源管理系统 80

2.9 总结 81

问题 81

参考文献 82

第3章 车身和底盘技术及设计 83

3.1 概述 83

3.2 汽车的基本构造 83

3.3 车身和底盘基本原理 84

3.3.1 普通空间布局 84

3.3.2 设计标准 86

3.3.3 设计负载 88

3.4 不同结构的风格 88

3.4.1 车身和车架分离式构造 88

3.4.2 脊梁式结构 89

3.4.3 空间框架结构 90

3.4.4 一体式结构 91

3.5 车身和悬架材料 94

3.5.1 低碳钢 94

3.5.2 先进的高强度钢 94

3.5.3 有色金属 95

3.5.4 非金属材料 95

3.5.5 车身设计中的多材料应用 95

3.6 纯电动和混合动力汽车车身和底盘设计中的具体方案 96

3.6.1 空间布局 96

3.6.2 材料选择 108

3.6.3 动力学性能 110

3.7 纯电动和混合动力汽车的底盘系统 110

3.7.1 悬架系统 110

3.7.2 转向系统 118

3.7.3 制动系统 123

问题 128

参考文献 130

第4章 车辆动力学基本原理 131

4.1 概述 131

4.2 概念和术语 131

4.2.1 车辆动力学的评估标准 131

4.2.2 重量和尺寸 132

4.3 车辆运动学 134

4.3.1 车辆坐标系 134

4.3.2 车辆运动 135

4.3.3 纵向和侧向滑移 136

4.3.4 平面车辆运动学 139

4.3.5 三维车辆动力学 141

4.3.6 车辆力和力矩 147

4.4 轮胎力学和建模 150

4.4.1 轮胎特性曲线 151

4.4.2 轮胎模型 155

4.4.3 魔术轮胎模型 157

问题 157

参考文献 158

第5章 纯电动和混合动力汽车动力总成部件的模型及特性 159

5.1 概述 159

5.2 内燃机性能特征 159

5.2.1 功率和扭矩的产生 160

5.2.2 平均有效压力 161

5.2.3 特殊燃料消耗 162

5.2.4 燃料转化效率 165

5.2.5 机械效率 166

5.2.6 空燃比 166

5.2.7 容积效率 167

5.2.8 压缩比 167

5.2.9 特殊排放 168

5.2.10 内燃机性能参数间的关系 168

5.3 电动机性能特性 170

5.3.1 动力和转矩的产生 170

5.3.2 效率 171

5.3.3 直流电动机 174

5.3.4 异步交流电动机 176

5.3.5 稳态性能分析 177

5.3.6 永磁交流电动机 182

5.4 电池性能特性 184

5.4.1 电池容量 184

5.4.2 开路和终端电压 185

5.4.3 充电／放电速率 186

5.4.4 荷电／放电状态 187

5.4.5 放电深度 188

5.4.6 电池能量密度和比能量 189

5.4.7 电池功率密度和比功率 190

5.4.8 电池效率 191

5.5 变速器和传动系统特性 192

5.5.1 变速器 192

5.5.2 行星齿轮组 193

5.5.3 V带无级变速器 198

5.5.4 动力传动系统损失 199

5.6 再生制动特性 200

5.7 驾驶循环 201

5.7.1 美国环境保护署驾驶循环 202

5.7.2 欧洲NEDC驾驶循环 205

5.7.3 日本10-15模式驾驶循环 205

问题 207

参考文献 209

第6章 纯电动和混合动力汽车驱动和制动的建模与分析 210

6.1 概述 210

6.2 纵向动力学运动方程 210

6.3 车辆动力系统的建模和分析 212

6.3.1 内燃机汽车 212

6.3.2 电动汽车 221

6.3.3 混合动力汽车 225

6.4 车辆制动的建模和分析 229

问题 234

第7章 纯电动和混合动力汽车的操纵性能分析 237

7.1 概述 237

7.2 简化的操纵模型 237

7.2.1 单轨线性操纵性分析模型 237

7.2.2 操纵性理论分析 241

7.2.3 侧倾和俯仰动力模型 249

7.3 对比纯电动和混合动力汽车的操纵模型 254

7.3.1 汽车运动学模型 254

7.3.2 轮胎模型 256

7.3.3 动力和车轮动力学模型 257

7.3.4 仿真研究 260

问题 263

参考文献 264

第8章 能量／电源分配与管理 265

8.1 概述 265

8.2 功率／能量管理控制器 265

8.3 基于规则的控制策略 266

8.3.1 基于确定规则的控制策略 266

8.3.2 基于模糊规则的控制策略 285

8.3.3 插电式混合动力汽车基于规则的控制策略 286

8.4 基于最优化的控制策略 286

8.4.1 优化问题陈述 288

8.4.2 全局能源／电源管理优化 291

8.4.3 实时能源／电源管理优化 291

8.4.4 优化技术 292

参考文献 311

第9章 纯电动和混合动力汽车的动力学控制 312

9.1 概述 312

9.2 汽车动力学控制系统基础 312

9.2.1 驾驶员、车辆和环境 312

9.2.2 汽车动力学控制系统工作原理 317

9.2.3 汽车动力学控制系统分类 318

9.3 汽车动力学控制在纯电动和混合动力汽车中的应用 331

9.3.1 控制系统结构 332

9.3.2 控制系统设计 333

9.3.3 仿真分析 340

问题 347

参考文献 348