电动汽车结构与原理 9787301208205 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵立军，佟钦智 著

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出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301208205

商品编码：27693115581

包装：平装

出版时间：2012-07-01

基本信息

书名：电动汽车结构与原理

定价：35.00元

作者：赵立军,佟钦智

出版社：北京大学出版社

出版日期：2012-07-01

ISBN：9787301208205

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.422kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《21世纪全国高等院校汽车尖创新型应用人才培养规划教材·新能源汽车专业规划教材：电动汽车结构与原理》按照当前电动汽车的主流设计理念，力求系统地阐述屯动汽车技术和原理知识，涉及电动汽车的能源系统、驱动系统、辅助系统、控髓系统、计算仿真、基础设施等。具体内容包括电动汽车发展概况及法规现状、电动汽车的构成、各种能量源和电动机的原理及特性；电动汽车冷却、转向、暖风、空词等辅助系统；电动汽车的电气系统、充电系统，根据工程设计经验，进行了电动汽车设计计算实储介绍和环保性与经济性分析。
　　《21世纪全国高等院校汽车尖创新型应用人才培养规划教材·新能源汽车专业规划教材：电动汽车结构与原理》既有编者近几年来在电动汽车设计领域的研究成果，也有收集到的外有关文献资料及研究成果。
　　本书适合高等院校汽车相关专业的学生学习，符合高等院校车辆工程相关专业新能源汽车方向课程的教学需要。同时本书也可供高职高专院校师生、有关部门人员和企业的工程技术人员阅读参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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探索未来出行：电动汽车技术深度解析 本书旨在为读者提供一个全面、深入的电动汽车技术视野，揭示驱动这场交通革命的核心原理与精妙设计。我们将从电动汽车的整体架构出发，逐步拆解其关键组成部分，探究它们如何协同工作，最终实现高效、环保、智能的出行体验。 一、 电动汽车的基石：动力总成系统 动力总成系统是电动汽车的“心脏”和“大脑”，直接决定了车辆的性能、续航里程以及驾驶感受。 电动机： 我们将详细阐述不同类型电动机的原理，包括直流电机、交流感应电机、永磁同步电机等。重点分析它们在功率密度、效率、扭矩输出特性、成本以及适用场景上的差异。例如，永磁同步电机以其高效率和高功率密度而闻名，成为当前高端电动汽车的主流选择，我们将深入剖析其磁路设计、绕组结构、散热方式等细节，解释其为何能提供卓越的性能。同时，我们也会探讨交流感应电机在成本控制和可靠性方面的优势，以及其在特定应用场景下的可能性。 电机控制器： 电机控制器，也称为电驱动单元（EDU），是实现电动机精确控制的关键。本书将详述其工作原理，包括功率半导体器件（如IGBT、MOSFET）的作用、PWM（脉冲宽度调制）控制技术如何实现电机转速和扭矩的平滑调节、以及各种保护功能（过流、过温、过压等）如何保障系统的安全运行。我们将深入研究矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）等先进控制算法，解释其如何通过精确控制定子电流的幅值、频率和相位，实现对转子磁链的独立控制，从而达到对电机转矩的精确而快速的响应，以及在不同工况下的高效率表现。 变速器（或减速器）： 与传统燃油车复杂的变速箱不同，大多数电动汽车采用单速减速器或两速减速器。我们将分析单速减速器的设计理念，如何通过齿轮比的选择来匹配电动机的转速特性，实现高效的动力传输。同时，也会探讨两速减速器在扩展车辆的性能边界，例如在低速起步时提供更大的扭矩，而在高速巡航时降低电机转速以提升效率的优势。我们还将触及行星齿轮组、双锥齿轮等减速器内部的关键机械结构，以及它们的设计对噪声、振动和寿命的影响。 驱动桥与差速器： 简要介绍驱动桥如何将动力传递到车轮，以及差速器在车辆转弯时如何允许车轮以不同速度转动，保持车辆的稳定性和操控性。 二、 能量的储存与管理：电池系统 电池系统是电动汽车的“能量之源”，其性能直接关系到续航里程、充电速度、安全性和寿命。 锂离子电池技术： 本书将聚焦当下主流的锂离子电池技术，深入解析其基本原理，包括正极材料（如三元材料NCM/NCA、磷酸铁锂LFP）、负极材料（如石墨、硅碳）、电解液以及隔膜的作用。我们将详细介绍不同正极材料的化学特性、能量密度、功率特性、循环寿命以及安全性差异，解释为何三元材料在追求高能量密度时被广泛应用，而磷酸铁锂则因其出色的安全性和长寿命而备受青睐。 电池管理系统（BMS）： BMS是电池组的“守护神”，负责监控、管理和保护电池。我们将详细阐述BMS的核心功能，包括单体电池的电压、电流、温度监测，SOC（State of Charge，荷电状态）和SOH（State of Health，健康状态）的估算，均衡管理（确保各单体电池电量一致，避免过充过放），热管理（控制电池工作温度，保证性能和寿命），以及故障诊断与保护。我们将深入研究SOC估算中的库仑计数法、开路电压法和混合估算方法，以及SOH评估中的内阻增长、容量衰减等指标。 电池热管理系统： 电池的工作温度对性能和寿命至关重要。本书将深入探讨不同类型的电池热管理系统，包括风冷、液冷（直接冷却、间接冷却）和相变材料冷却。我们将分析它们的工作原理、优缺点以及在不同气候条件下的适用性，例如液冷系统如何通过精确控制冷却液流量和温度，将电池温度维持在最佳工作区间，从而提升续航里程和充电速度。 电池安全技术： 从材料选择、结构设计到BMS的保护策略，电池安全是重中之重。我们将探讨电池包的结构防护设计，如防爆阀、热失控抑制材料、阻燃隔热材料等，以及BMS如何通过多重冗余的监测和控制手段，预防和应对热失控等严重安全事故。 三、 能量的注入与回收：充电与制动系统 充电技术： 本书将全面介绍电动汽车的充电方式，包括交流慢充（AC Charging）和直流快充（DC Charging）。我们将详细解析车载充电机（OBC）的功能，如何将交流电转换为直流电为电池充电。对于直流快充，我们将深入探讨充电桩的功率转换原理，以及CCS、CHAdeMO、GB/T等不同充电接口标准之间的差异和协同工作。我们将分析高压直流快充的挑战，如大电流下的热管理、通信协议以及充电功率的动态调整。 能量回收（制动）： 电动汽车最大的优势之一是能量回收。我们将深入分析再生制动（Regenerative Braking）的原理，电动机如何反转工作，将车辆动能转化为电能回充电池。我们将探讨不同制动模式下的能量回收策略，例如“单踏板模式”的实现机制，以及制动能量回收与传统液压制动的融合，如何实现平顺、高效的制动体验，并显著延长续航里程。 四、 车辆的智能与舒适：电气与电子系统 车载电源系统： 除了高压动力电池，电动汽车还需要一个12V低压系统来为灯光、音响、导航、传感器等设备供电。我们将介绍DC-DC转换器在电压转换中的作用，以及低压电池的作用。 线控技术： 随着汽车智能化程度的提升，线控技术（X-by-Wire）在电动汽车中应用越来越广泛。我们将解析线控转向（Steer-by-Wire）、线控制动（Brake-by-Wire）和线控换挡（Shift-by-Wire）的原理，它们如何通过电子信号取代传统的机械连接，实现更精确、更快速的响应，并为自动驾驶奠定基础。 车载电子电气架构： 现代电动汽车集成了大量的电子控制单元（ECU）和传感器。我们将简要介绍其电气架构，包括 CAN（Controller Area Network）总线、LIN（Local Interconnect Network）总线等通信网络的原理，以及这些网络如何实现车内各系统之间的高效信息交换。 五、 车辆的结构与安全：底盘与车身 底盘设计： 电动汽车的底盘设计需要充分考虑电池包的集成和布局。我们将讨论电池包的安装位置（例如集成在底板中），对车辆重心、空间利用以及碰撞安全的影响。同时，也将涉及电驱动桥的集成、悬架系统的优化以及制动系统与能量回收系统的协调。 轻量化设计： 为了提升续航里程和性能，电动汽车在车身材料和结构设计上都追求极致的轻量化。我们将探讨高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料等轻量化材料的应用，以及一体化压铸等先进制造工艺如何降低车身重量，同时保证车身刚性和碰撞安全性。 碰撞安全： 电动汽车在碰撞安全方面面临新的挑战，特别是电池包的保护。我们将分析高压电池包在碰撞中的潜在风险，以及车身结构设计、电池包的防护措施、BMS的安全策略如何协同工作，以最大程度地保障乘员安全。 六、 展望未来：技术发展趋势 本书的最后部分将聚焦电动汽车技术的未来发展趋势。 固态电池： 探索下一代电池技术，如固态电池的原理、优势（高能量密度、高安全性、长寿命）和面临的挑战（成本、生产工艺、界面问题）。 更高效率的电驱动系统： 讨论新型电动机技术（如轴向磁通电机）、SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）等宽禁带半导体材料在电机控制器中的应用，如何进一步提升电驱动系统的效率和功率密度。 智能化与网联化： 展望自动驾驶技术、V2X（Vehicle-to-Everything）通信、OTA（Over-the-Air）软件升级等技术如何与电动汽车深度融合，创造更安全、更便捷、更个性化的出行体验。 充电基础设施的革新： 探讨无线充电、换电技术等新兴充电方式的潜力，以及智能电网的建设如何支持大规模电动汽车的普及。 通过对电动汽车各个组成部分的深入剖析，本书将帮助读者建立起一个系统、完整的技术认知框架，理解电动汽车如何从概念走向现实，并为未来的技术革新和产业发展提供坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

本书在充电技术部分的讲解，让我对电动汽车的“加油站”有了全新的认识。作者不仅细致地介绍了交流慢充和直流快充的工作原理，包括充电接口的类型、充电协议、充电电流和电压的控制逻辑，还对目前行业内正在推广的各种充电设施进行了详尽的分析，例如国标充电桩、商用快充站的布局和技术特点。我特别感兴趣的是关于无线充电的部分，作者详细介绍了感应耦合、磁共振等不同类型的无线充电技术，以及它们在未来电动汽车充电场景中的应用前景。他还提及了V2G（Vehicle-to-Grid）技术，阐述了电动汽车如何作为移动储能单元，参与电网的能量调度，这让我看到了电动汽车除了交通工具之外的更多可能性。整本书在充电技术方面的内容，让我对电动汽车的能源补给方式有了更全面的了解，也对未来的充电便利性和智能化发展有了更深的期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的写作风格非常严谨，语言表述清晰准确，对于一些专业术语的解释也恰到好处，不会让人感到晦涩难懂。作者在介绍复杂的技术原理时，常常会辅以图示和表格，这极大地提高了理解的效率。我特别欣赏他在讲解电池化学原理时，详细介绍了不同类型锂离子电池的正负极材料、电解液以及隔膜的特性，并对它们的优缺点进行了对比分析。通过图文并茂的讲解，我能够清晰地了解到为什么磷酸铁锂电池在安全性方面表现更优，而三元锂电池在能量密度上更有优势。对于电池管理系统（BMS）的章节，作者的讲解更是深入浅出，详细剖析了SOC（荷电状态）、SOH（健康状态）和SOC（剩余寿命）的估算方法，以及均衡管理和热管理策略。这些内容对于我理解电动汽车的续航里程、电池寿命和充电安全性有着至关重要的作用。在电驱动系统部分，我对电机控制的讲解尤为感兴趣。作者详细介绍了矢量控制、直接转矩控制等高级控制算法，并结合实际案例分析了不同控制策略在效率和动态响应方面的差异。这让我对如何让电机更高效、更平顺地工作有了更深刻的认识。整本书的结构逻辑清晰，章节之间过渡自然，仿佛一条清晰的脉络，引领读者一步步深入探索电动汽车的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排让我觉得非常科学合理。从最基础的电动汽车分类和发展历史入手，循序渐进地引入到电池、电机、电控等核心部件的原理分析。这种由宏观到微观的学习方式，非常有利于初学者建立起对电动汽车的整体认知。我尤其喜欢作者在介绍动力电池那一章的逻辑。他先是梳理了各种电池技术的演进，从镍氢电池到不同类型的锂离子电池，然后深入剖析了每种电池体系的化学构成、能量密度、功率密度、循环寿命、安全性以及成本等关键性能指标，并结合实际应用场景，分析了它们在电动汽车上的适用性。这让我不再是简单地记忆各种电池名称，而是能从本质上理解它们之间的差异和优劣。在电驱动系统方面，作者对永磁同步电机和异步感应电机的详细解析，让我对其工作原理、驱动方式以及各自的特点有了清晰的认识。他甚至还讲解了如何根据不同的车辆需求，选择最适合的电机类型，以及如何优化电机的设计参数来提高效率和降低成本。这种理论与实践相结合的讲解方式，让我觉得学到的知识非常有价值，能够直接应用于实际的分析和判断。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版质量令人赞叹。纸张的厚度适中，手感舒适，即使长时间阅读也不会感到疲劳。印刷的清晰度很高，图表中的细节都能够被清楚地呈现出来，这对于理解复杂的结构图和电路图尤为重要。我仔细翻阅了关于电机和电控系统的那部分，里面的电机内部结构图和控制框图都绘制得非常精细，每一个元器件和连接都标识得一清二楚。作者在讲解功率半导体器件（如IGBT、MOSFET）时，配有详细的电气符号和工作特性曲线图，这对于我理解电机驱动器的核心组成和工作原理至关重要。另外，在电池管理系统（BMS）的章节，我看到了许多关于电池组内部连接方式的图示，以及不同传感器（如电压、电流、温度传感器）的布局示意图，这让我对电池组的实际组装和监控方式有了更直观的了解。总而言之，这本书在视觉呈现上也非常出色，它不仅是一本知识宝库，更是一件精心制作的工艺品，值得收藏和细细品读。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的目录和章节内容来看，它显然是为那些希望深入了解电动汽车技术细节的读者量身定制的。作者在编写过程中，似乎充分考虑到了不同背景的读者需求。例如，在介绍电池电化学原理时，他会从基础的化学反应机理说起，但同时也会快速过渡到不同电池体系的优缺点分析，以及它们在电动汽车实际应用中的考量因素，如能量密度、功率密度、循环寿命、成本以及安全性。这种“由浅入深，由面到点”的讲解方式，能够让具备一定化学基础的读者快速掌握核心要点，同时也能让对化学不太熟悉的读者通过类比和实际案例获得理解。在电驱动系统部分，作者对电机控制算法的讲解，也展现了其深厚的专业功底。他不仅罗列了各种控制方法，还会分析它们在不同工况下的性能表现，甚至会提及一些更高级的控制技术，如模型预测控制（MPC）在电动汽车上的应用潜力。这表明本书的内容是紧跟行业发展的，具有前瞻性。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书在讲解电动汽车的安全方面做得非常到位。作者不仅在电池部分详细阐述了热失控的防护措施，还在整车安全设计章节，深入探讨了高压电气系统的安全隔离、防水防尘等级（IP等级）、碰撞安全设计以及电磁兼容性（EMC）等关键问题。他用大量的图示和案例，说明了在设计和制造电动汽车时，必须遵循哪些严格的安全标准和规范，以确保驾乘人员和外部环境的安全。例如，在讲解高压互锁（HVIL）系统时，作者详细描述了它是如何在发生意外时，迅速切断高压电路，从而避免触电风险。他还介绍了不同类型电动汽车在碰撞事故中的表现，并分析了哪些设计能够更好地保护电池组免受损伤，防止起火和爆炸。这种对安全性的高度重视，让我对电动汽车的可靠性和安全性有了更强的信心，也让我认识到，在享受电动汽车带来的便利和环保的同时，安全始终是首要的考量。

评分☆☆☆☆☆

我非常欣赏这本书在阐述技术原理时所采用的深入浅出的方式。对于一些可能让初学者感到困惑的复杂概念，作者总是能够用通俗易懂的语言进行解释，并辅以生动形象的比喻。例如，在讲解能量回收制动（再生制动）的原理时，作者将电机在制动过程中转换为发电机，将车辆的动能转化为电能储存在电池中的过程，比作“把刹车时浪费掉的能量重新收集起来”。这种形象的比喻，让抽象的物理原理变得触手可及。在整车控制系统那一章，作者详细介绍了不同控制策略在加速、减速、巡航以及应对不同路况时的表现，并分析了这些策略如何协同工作，以实现最佳的驾驶体验和能源效率。他还提及了高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶技术与电动汽车动力系统的集成，这让我看到了电动汽车在智能化方面的发展潜力。整本书的语言风格流畅自然，阅读起来丝毫不会感到枯燥乏味，仿佛在与一位经验丰富的工程师进行一场深入的交流，让人受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容编排非常贴合实际工程应用，许多原理的讲解都结合了当前电动汽车市场上的主流技术和发展趋势。例如，在新能源汽车的整车架构章节，作者不仅介绍了传统的串联、并联和混联式混合动力系统，还重点分析了纯电动汽车的E-drive（集成化电驱动桥）和多合一（多合一集成化动力总成）等创新设计，并详细阐述了这些技术在提升空间利用率、降低重量和提高效率方面的优势。在电池技术方面，作者对固态电池的最新研究进展进行了介绍，虽然目前还处于实验室阶段，但其潜在的高能量密度和安全性优势，预示着电动汽车未来的发展方向。我特别关注了关于电池安全性的章节，作者详细讲解了电池热失控的机理、探测方法以及防护措施，并列举了许多实际案例，这对于我理解电动汽车的安全设计理念非常有帮助。在充电技术部分，作者不仅介绍了交流慢充和直流快充的原理，还对无线充电、V2G（车辆到电网）等前沿技术进行了展望，这让我对电动汽车的未来发展充满信心。整本书的知识点非常丰富，涵盖了从基础理论到前沿技术的方方面面，为我提供了一个非常全面的学习框架，让我能够更系统地掌握电动汽车的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书拿到手后，第一感觉就是厚实，书页纸张的触感很细腻，印刷质量相当不错，字迹清晰，没有出现模糊或者套印不准的情况，这一点对于我这种喜欢捧着实体书阅读的人来说，非常重要。封面设计也比较简洁大气，虽然没有过多花哨的图案，但“电动汽车结构与原理”几个字已经足够吸引眼球，透露出内容上的专业性。翻开目录，看到章节划分得非常细致，从最基础的电池技术，到电驱动系统、整车控制，再到充电技术和安全防护，几乎涵盖了电动汽车的方方面面，这让我对接下来的阅读充满了期待。我尤其关注了关于电池管理系统（BMS）的那一部分，虽然书还没有深入阅读，但从目录来看，这部分内容应该会详细阐述电池的充放电控制、热管理以及状态估算等关键技术，这对于理解电动汽车的核心竞争力至关重要。另外，看到关于电机和电控系统的章节，我脑海里已经开始想象各种永磁同步电机、交流异步电机的工作原理，以及如何通过电控单元精确控制电机的转速和扭矩，为车辆提供强劲而平稳的动力输出。总的来说，初步的翻阅让我对这本书的内容深度和广度有了初步的认识，感觉它是一本能够系统学习电动汽车知识的优秀教材，希望阅读过程中能够给我带来更多惊喜和启发，也希望这本书能够帮助我解开心中关于电动汽车的许多疑问，为我未来的学习和工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的整体评价是非常高的，它不仅在技术深度上达到了专业水准，在知识的广度上也堪称全面。作者似乎倾注了大量的心血，将电动汽车从动力源到整车集成，从性能表现到安全保障，从日常使用到未来发展，都进行了系统性的梳理和讲解。在阅读过程中，我多次被作者对细节的严谨态度所折服，无论是对某个电子元件的参数说明，还是对某个控制算法的逻辑推导，都力求做到精准无误。而且，作者在阐述复杂技术的同时，也常常会联系实际，引用行业内最新的技术进展和发展趋势，这使得这本书不仅具有学术价值，也具备很强的现实指导意义。总而言之，这是一本能够帮助读者建立起扎实的电动汽车理论基础，并对行业发展有深刻理解的优秀读物，无论是对于在校学生、工程师，还是对电动汽车感兴趣的爱好者，都具有极高的参考价值。