《电动汽车动力系统》重点论述了电动汽车电驱动与储能系统相关结构、基本原理和关键技术。全文共九个章节，分别讲述了电动汽车动力系统、车辆驱动基本原理、电驱动系统结构与原理、异步电机矢量控制系统、PMSM矢量控制系统、电动汽车储能系统、动力电池管理、动力电池组均衡控制和电动汽车混合储能系统的相关结构、原理和关键技术。本书可作为电气工程、自动化、车辆工程、机械电子工程等相关专业本科生和研究生的专业课教科书，也可作为相关领域技术人员的参考书。

汽车的电动化时代正加速到来。动力系统是电动汽车的核心，对其展开深入系统的学习对于培养领域人才，促进汽车产业高质量发展具有重要意义。《电动汽车动力系统》重点论述了电动汽车动力系统结构及工作原理、车辆驱动基本原理、储能系统及驱动系统基本原理和关键技术。《电动汽车动力系统》可作为车辆工程、电气工程、自动化等相关专业高年级本科生和研究生的专业课教科书，也可作为相关领域技术人员的参考书。

前言
当前，全球新一轮科技革命和产业变革蓬勃发展，汽车与能源、交通、信息通信等领域有关技术加速融合，电动化、网联化、智能化成为汽车产业的发展潮流和趋势。二十大报告指出，推进工业、交通等领域清洁低碳转型。发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。
动力系统是电动汽车的核心。本书分基础、储能和驱动三个篇章，较为详尽的介绍了电动汽车动力系统的结构、工作原理和控制方法等。
全书共13个章节。第1章对电动汽车的定义和分类、电动汽车的动力系统结构及工作原理进行了介绍；
第2章聚焦车辆的速度性能、爬坡性能、加速性能和经济性和制动性能，讨论了车辆的纵向动力学、动力和传动装置特性以及动力性和经济性指标；
第3章对储能装置的分类、基本工作原理进行了阐述，并重点分析了电池及超级电容的电学特性、安全特性及其他特性；
第4章分析了电池管理系统的基本功能、系统结构，以及采集单元和主控单元的硬件和软件总体方案等；
第5章从工程应用和科学研究两个维度，较为系统地阐述了近年来锂离子动力电池的SOC估计方法；
第6章根据国家标准，讨论了电动汽车传导充电导引控制和绝缘检测的基本要求和设计要点；
第7章分析了单体不一致性产生的原因以及具体表现，并对动力电池组均衡控制方法进行了综述分析；
第8章对混合储能系统的工作原理、DC/DC变换器结构、系统拓扑结构进行了综述分析，并对电动汽车混合储能系统的发展方向进行了展望；
第9章从电动汽车接入给电网带来的影响、电动汽车V2G的概念和原理、规模化电动汽车有序充电和规模化电动汽车与风力/火力发电系统协同优化运行四个方面介绍了V2G技术；
第10章讨论了逆变主电路结构及基本原理、功率开关器件基本特性、PWM基本工作原理、正弦波脉冲宽度调制、电流滞环跟踪脉冲宽度调制和电压空间矢量脉冲宽度调制；
第11章分析了异步电机结构、工作原理、数学模型，以及转子磁链定向矢量控制系统的原理和结构；
第12章分析了永磁同步电机结构、工作原理、数学模型和矢量控制系统，并对弱磁控制、转子位置估算进行了介绍；
第13章阐述了电机控制器逆变主电路及其驱动保护单元、低压辅助电源单元、相电流采样与信号处理单元等功能电路的结构原理，以及交流电机控制系统软件结构。
申永鹏负责1～4章、6～8章、10～13章的编写；姚雷负责第5章的编写；刘东奇负责第9章的编写；全书由申永鹏统稿。参与本书资料整理、插图绘制、部分文字撰写的研究生有葛高瑞、郑竹风、孙建彬、王前程、闻勣枢，郑杰，赵长胜，代慧林、李元丰、孙嵩楠、王帅兵、刘迪、武克轩、刘洋、赫婷、谢俊超、马梓洋、周波、黄弘源、金书斌。
在书稿的编写过程中，得到了许多专家和学者的指导和帮助，他们是：湖南大学王耀南教授、袁小芳教授；郑州轻工业大学王延峰教授、郑安平教授、王明杰博士、杨小亮副教授；湖南工程学院张细政教授；湘潭大学孟步敏副教授。在此，作者谨向他们表示衷心的感谢。感谢中国轻工业出版社宋博老师在本书编辑和出版过程中给予的悉心指导。
由于作者能力、研究视野有限，书中难免有疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。

申永鹏，河南安阳人。2015年获得湖南大学工学博士学位，郑州轻工业大学电气信息工程学院副教授，河南省电工技术学会理事。主要从事电动汽车电驱动系统关键技术开发与研究工作，主持国家自然科学基金青年基金项目增程式电动汽车功率分流与运行优化方法研究等多项课题研究。

目录
基础篇
1
2 电动汽车动力系统结构
2.1 电动汽车定义与分类
2.1.1 节能汽车
2.1.2 新能源汽车
2.1.3 电动汽车
2.2 电动汽车动力系统结构及工作原理
2.2.1 纯电动汽车
2.2.2 插电式混合动力汽车和增程式电动汽车
2.2.3 燃料电池汽车
2.2.4 混合动力汽车
2.3 本章小结
3 车辆驱动基本原理
3.1 车辆纵向动力学基础
3.1.1 车辆纵向动力学方程
3.1.2 车辆阻力
3.1.3 车辆牵引力
3.2 动力装置特性
3.2.1 动力装置外特性
3.2.2 动力装置效率特性
3.2.3 电机的四象限运行
3.3 车辆动力性能
3.3.1 最高车速
3.3.2 爬坡能力
3.3.3 加速性能
3.4 车辆经济性
3.4.1 燃油经济性
3.4.2 能量消耗量与续驶里程
3.5 本章小结
4 电动汽车储能系统概述
4.1 储能装置分类、原理及结构
4.1.1 ·储能装置分类
4.1.2 电池和超级电容工作原理
4.2 电池和超级电容器结构
4.2.1 电池单体、电池模块、电池包与电池系统
4.2.2 超级电容器单体、模组与系统
4.3 电池特性
4.3.1 电池电学特性
4.3.2 电池安全特性
4.3.3 电池其他特性
4.4 超级电容器特性
4.4.1 电压特性
4.4.2 容量特性
4.4.3 ESR特性
4.4.4 电流特性
4.4.5 功率密度和能量密度
4.5 本章小结
5 动力电池管理
5.1 动力电池管理系统概述
5.1.1 动力电池系统
5.1.2 动力电池管理
5.2 动力电池管理系统功能
5.2.1 单体采集与均衡
5.2.2 状态监测
5.2.3 电池状态分析
5.2.4 安全防护和故障诊断
5.2.5 充放电管理
5.2.6 信息管理
5.3 BMS系统结构与典型BMS系统
5.3.1 BMS系统结构
5.3.2 典型BMS系统
5.4 本章小结
6 动力电池系统荷电状态估计
6.1 经典估算方法
6.1.1 安时积分法
6.1.2 开路电压法
6.1.3 安时积分-开路电压复合法
6.2 基于模型法
6.2.1 等效电路模型
6.2.2 电化学模型
6.2.3 电化学阻抗模型
6.2.4 基于非线性模型观测器
6.3 数据驱动法
6.3.1 神经网络及其衍生方法的状态估计
6.3.2 支持向量机的状态估计
6.3.3 极限学习机的状态估计
6.4 本章小结
7 充电导引控制与绝缘检测
7.1 充电接口与充电导引控制
7.1.1 交流充电接口
7.1.2 交流充电控制导引
7.1.3 直流充电接口
7.1.4 直流充电控制导引
7.2 绝缘检测
7.2.1 传统电桥法绝缘电阻检测方法的分析
7.2.2 不平衡电桥法绝缘电阻检测方法分析
7.2.3 绝缘电阻检测系统的硬件设计
7.2.4 绝缘电阻检测系统的软件设计
7.3 本章小结
8 动力电池组均衡控制
8.1 动力电池组单体不一致性机理分析
8.1.1 动力电池组单体不一致性产生原因
8.1.2 动力电池组单体不一致性表现
8.2 动力电池组单体不一致性改善方法
8.2.1 提高设备精度
8.2.2 改善生产工艺
8.2.3 分选技术
8.2.4 均衡控制技术
8.3 动力电池组均衡控制方法
8.3.1 动力电池组均衡控制意义
8.3.2 动力电池组均衡方法
8.3.3 智能单体与分布式主动均衡
8.4 本章小结
9 电动汽车混合储能系统
9.1 混合储能系统概述
9.1.1 混合储能系统
9.1.2 典型储能装置分析
9.2 混合储能系统拓扑结构
9.2.1 双向DC/DC变换器
9.2.2 被动式拓扑
9.2.3 半主动拓扑
9.2.4 全主动拓扑
9.3 混合储能系统控制策略
9.3.1 基于规则的控制策略
9.3.2 基于优化的控制策略
9.3.3 混合控制策略
9.4 本章小结
10 电动汽车V2G技术
10.1 电动汽车接入给电网带来的影响
10.1.1 负面影响
10.1.2 积极影响
10.2 电动汽车V2G的概念与功能
10.2.1 电动汽车V2G的概念
10.2.2 电动汽车V2G的原理
10.2.3 电动汽车V2G的功能
10.3 规模化电动汽车有序充电
10.3.1 系统控制架构
10.3.2 电动汽车群集总参数模型
10.3.3 上层控制层协调策略
10.3.4 就地控制层控制策略
10.4 规模化电动汽车充放电与风/火力系统协同运行
10.4.1 系统整体框架
10.4.2 火电机组模型
10.4.3 风电机组模型
10.4.4 优化问题描述
10.4.5 算例分析
10.5 本章小结
11 电驱动系统功率变换原理
11.1 电驱动系统概述
11.2 逆变主电路及工作原理
11.2.1 单相桥式逆变电路及工作原理
11.2.2 三相桥式逆变电路及工作原理
11.2.3 基波与谐波
11.3 功率开关器件
11.3.1 MOSFET
11.3.2 IGBT
11.3.3 SiC MOSFET
11.4 脉冲宽度调制
11.4.1 PWM基本原理
11.4.2 正弦波脉冲宽度调制
11.4.3 电流滞环跟踪脉冲宽度调制
11.5 电压空间矢量脉冲宽度调制
11.5.1 电压空间矢量的定义
11.5.2 开关状态与基本电压矢量
11.5.3 电压矢量合成
11.5.4 SVPWM实现
11.6 本章小结
12 异步电机矢量控制系统
12.1 异步电机基本结构与工作原理
12.1.1 异步电机结构
12.1.2 异步电机工作原理
12.2 交流电机矢量控制基本原理
12.2.1 运动控制系统的基本运动方程
12.2.2 直流电机电磁转矩
12.2.3 交流电机电磁转矩
12.2.4 矢量控制基本原理
12.3 异步电机数学模型
12.3.1 静止三相坐标系中的异步电机数学模型
12.3.2 静止两相坐标系中的异步电机数学模型
12.3.3 旋转正交坐标系中的异步电机模型
12.4 异步电机转子磁链定向矢量控制系统
12.4.1 转子磁链定向原理
12.4.2 转子磁链观测
12.4.3 异步电机转子磁链定向矢量控制系统
12.5 本章小结
13 永磁同步电机矢量控制系统
13.1 永磁同步电机结构及工作原理
13.1.1 永磁同步电机结构
13.1.2 永磁同步电机工作原理
13.2 永磁同步电机数学模型
13.2.1 永磁同步电机物理模型
13.2.2 静止三相坐标系中的永磁同步电机数学模型
13.2.3 旋转正交坐标系中的永磁同步电机模型
13.3 永磁同步电机矢量控制系统
13.3.1 永磁同步电机矢量控制系统总体结构
13.3.2 弱磁控制与转子位置估算
13.4 本章小结
14 电机控制器硬件和软件
14.1 系统硬件总体结构
14.2 逆变主电路及其驱动保护单元
14.2.1 分离元件或PIC
14.2.2 IPM
14.3 低压辅助电源单元
14.4 相电流采样与信号处理单元
14.4.1 霍尔/磁通门电流传感及信号处理电路
14.4.2 分流器电流采样及信号处理电路
14.5 控制单元
14.5.1 过流检测与PWM脉冲封锁电路
14.5.2 转速与位置检测电路
14.5.3 通信接口
14.5.4 模拟量输出电路
14.5.5 调试接口与存储电路
14.5.6 微控制器核心板
14.6 交流电机控制系统软件
14.6.1 前/后台软件总体结构
14.6.2 系统时钟及主中断软件实现
14.6.3 SVPWM脉冲发生及电流采样软件实现
14.7 本章小结