本書深入剖析了電動汽車的工作機制,從機械、電氣及化學(xué)等多維度為讀者提供全面的講解。全書結(jié)合生動、直觀的圖表,詳細解釋了電動汽車的工作原理及其所面臨的市場和技術(shù)挑戰(zhàn)。此外,為了提供一個更廣闊的視野,本書還探討了混合動力汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車,這些與電動汽車相輔相成的技術(shù),共同構(gòu)成了現(xiàn)代綠色交通的藍圖。本書是一本難得的關(guān)于電動汽車的科技著作,為廣大從事電動汽車研究的科技工作者及科技愛好者提供了通俗易懂、內(nèi)容全面、理論深入的參考。通過本書的學(xué)習(xí),讀者可以快速洞悉電動汽車技術(shù)的全貌,從理論上理解電動汽車的原理,知曉電動汽車的實際應(yīng)用現(xiàn)狀,從而為技術(shù)創(chuàng)新提供啟發(fā)性的方向和路徑。
一張圖、一段話、一個生活場景,把電動汽車的里里外外拆成小白也能秒懂的知識模塊!知電動汽車的發(fā)展方向,探電池、電驅(qū)、電控核心技術(shù)電動汽車技術(shù)的全景解析快速了解學(xué)習(xí)的清晰指南你知道嗎?當你踩下電動汽車的油門時,車內(nèi)正上演著一場無聲的閃電戰(zhàn)!稑O簡圖解電動汽車基本原理》用科技線條插畫 精簡文字的方式,拆解了這場綠色能源革命的核心秘密。電池:電動車的零食倉庫想象電池就像裝滿能量巧克力的自動販賣機鋰離子在正負極之間來回搬運能量(化學(xué)能電能),每次充電是補貨,放電則是投喂電機。插畫里用色塊堆疊的電池組,配上卡通鋰離子小人搬運電子,瞬間化解了化學(xué)反應(yīng)的晦澀感。電機:旋轉(zhuǎn)魔法師不同于發(fā)動機的群魔亂舞,電機靠電磁場玩太極推手:定子線圈通電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子被無形之力推動,直接輸出扭矩。剖面圖中,用漸變色磁場線和簡筆齒輪表現(xiàn)這種靜謐的暴力,旁邊對比內(nèi)燃機復(fù)雜的活塞運動,科技線條的簡潔感一目了然。充電:能量水管工快充樁好比高壓消防栓(直流電直接灌入電池),家用充電樁則是細水長流的廚房水龍頭(交流電需車載翻譯官轉(zhuǎn)換)。插畫里把充電口畫成不同口徑的管道,插頭插入時濺出的電子火花用扁平風星星點綴,危險感秒變萌系科技感。能量回收:剎車時的薅羊毛下坡或剎車時,電機瞬間變身發(fā)電機,把車輪慣性變成電能存回電池。圖解中用卡通化齒輪組 閃電符號表現(xiàn)能量回流路徑,搭配對比油車剎車片冒熱能的寫實剖面,節(jié)能原理不言自明。這些知識的奧秘盡在《極簡圖解電動汽車基本原理》。
原 書 前 言電動汽車是一種實現(xiàn)了驅(qū)動電動化的汽車。根據(jù)定義的不同,有時混合動力汽車也包含在內(nèi),但在本書中,我們將把僅以電池為電源、僅依靠電動機驅(qū)動的汽車,包括EV(Electric Vehicle的縮寫)、BEV(Battery Electric Vehicle的縮寫)統(tǒng)稱為電動汽車(EV)。電動汽車在行駛時不會排放對環(huán)境有害的廢氣,這一特性使其被視為環(huán)境保護的終極解決方案,并在全球范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注。伴隨著大容量電池技術(shù)的進步,電動汽車的續(xù)駛能力得到了顯著提升,為用戶帶來了更為便捷的使用體驗。同時,隨著世界各國對氣候變化問題的日益關(guān)注,電動汽車因其零排放特性而受到了更多推崇,其銷售量也呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長。本書深入剖析了電動汽車的工作機制,從機械、電氣及化學(xué)等多個角度為讀者提供全面的講解;結(jié)合生動直觀的圖表,詳細解釋了電動汽車的工作原理及其所面臨的市場和技術(shù)挑戰(zhàn);此外,為了提供一個更廣闊的視野,本書也探討了混合動力汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車,這些與電動汽車相輔相成的技術(shù),共同構(gòu)成了現(xiàn)代綠色交通的藍圖。然而,了解電動汽車并不僅是掌握一種技術(shù)或交通方式,它更關(guān)乎我們對未來社會的思考和期待。電動汽車的廣泛應(yīng)用不僅預(yù)示著交通領(lǐng)域的深刻變革,也與我們?nèi)绾慰创磥淼哪茉唇Y(jié)構(gòu)及如何實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的愿景緊密相連。我真誠地希望通過閱讀本書,您能更深入地理解這一社會變革,以及電動汽車在其中的重要角色。同時,我也要衷心感謝那些為本書提供寶貴意見和支持的大學(xué)及行業(yè)研究人員、技術(shù)人員,是他們的專業(yè)知識與經(jīng)驗,使這本書得以更加完善和豐富。川邊謙一
川邊謙一,1970年出生于日本三重縣,是一位交通技術(shù)領(lǐng)域的圖書作家,畢業(yè)于日本東北大學(xué)工學(xué)部,后在該大學(xué)工學(xué)研究科獲得相關(guān)學(xué)位。曾在一家化學(xué)材料制造公司工作,從事半導(dǎo)體材料等方面的研發(fā)工作。2004年后,為多家期刊撰寫文章科技普及性文章。他將高度先進的技術(shù)翻譯并介紹給普通讀者。他的著作包括《科學(xué)解讀地鐵》《新干線運行機制圖解》《科學(xué)解讀首都高速公路》《科學(xué)研究鐵路》《東京綜合指令室》等。
目錄譯者序原書前言第1章電動汽車初體驗從駕駛中探索電動汽車的優(yōu)缺點1-1作為環(huán)保汽車的電動汽車EV、大氣污染、地球變暖與環(huán)保汽車的崛起1-2與燃油車的對比動力總成1-3駕駛體驗①:駕駛電動汽車蠕行現(xiàn)象1-4駕駛體驗②:平穩(wěn)加速車輛過近報警裝置1-5駕駛體驗③:出色的操控性與靜謐性低重心化、操控性、轉(zhuǎn)彎、靜謐性1-6駕駛體驗④:發(fā)電與減速并行液壓制動和再生制動的協(xié)同作用1-7駕駛體驗⑤:續(xù)駛能力探討虧電情況下的續(xù)駛里程分析1-8充電①:充電方式簡介普通充電、快速充電及充電樁的普及1-9充電②:家用充電設(shè)施的安裝充電插座的選擇與安裝1-10充電③:外出時尋找充電站應(yīng)用程序與車載導(dǎo)航的助力1-11充電④:日本的快速充電CHAdeMO標準、充電卡與信用卡支付1-12深入體驗后的電動汽車評價車輛價格實踐活動確認一下附近充電站的位置吧第2章電動汽車的構(gòu)造與分類動力總成的多樣性2-1電動汽車的基本結(jié)構(gòu)車身、底盤與動力總成的融合2-2電動汽車的種類介紹HV、PHV、BEV、xEV、電動汽車、終極環(huán)保汽車2-3各類電動汽車的結(jié)構(gòu)差異動力總成與續(xù)駛里程的分析2-4電動汽車的共同點再生制動、液壓制動與發(fā)動機制動的協(xié)同作用2-5混合動力汽車①:動力傳遞方式串聯(lián)方式、并聯(lián)方式及串并聯(lián)方式、鎳氫電池2-6混合動力汽車②:串聯(lián)方式和并聯(lián)方式串聯(lián)方式、并聯(lián)方式2-7混合動力汽車③:串并聯(lián)方式串并聯(lián)方式、動力分配機構(gòu)、分動方式2-8混合動力汽車④:分動方式分動方式、行星齒輪機構(gòu)與動力分配機構(gòu)的應(yīng)用2-9電動汽車市場動態(tài)與技術(shù)發(fā)展續(xù)駛里程、車輛價格及市場趨勢分析2-10插電式混合動力汽車插電式混合動力汽車的優(yōu)勢與應(yīng)用場景2-11燃料電池汽車燃料電池、氫、ZEV、稀有金屬、資源風險、加氫站2-12靈活的超小型移動車超小型移動車、小型電動汽車、汽車共享服務(wù)實踐活動打開電動汽車的前機艙蓋第3章電動汽車的歷史歷經(jīng)三次熱潮的飛躍發(fā)展3-1比燃油車更古老的歷史電動機、電池、發(fā)動機的歷史發(fā)展3-2第一次電動汽車熱潮輪轂電動機、串聯(lián)方式的流行3-3石油革命與汽車大眾化斯賓德爾托普、福特T型車的影響3-4日本特有的電動汽車熱潮石油燃料短缺、大氣污染、《馬斯基法案》的影響3-5第二次電動汽車熱潮ZEV法規(guī)、大氣污染政策的影響3-6燃料電池汽車的開發(fā)固體高分子燃料電池、重組式甲醇燃料電池的研究3-7混合動力汽車的量產(chǎn)化混合動力汽車的市場推廣3-8第三次電動汽車熱潮鋰離子電池、插電式混合動力汽車、燃料電池汽車的崛起3-9對環(huán)境問題關(guān)注度的提高《巴黎協(xié)定》、SDG、碳中和的全球性議題3-10不斷增加的電動汽車國家戰(zhàn)略對電動汽車發(fā)展的推動實踐活動思考中國和歐洲電動汽車銷售量增長的原因第4章電池和電源系統(tǒng)支撐動力的能量源4-1什么是電池化學(xué)電池、物理電池、一次電池、二次電池、燃料電池4-2電動汽車所需的電池車載電池、固定型電池的特點和應(yīng)用4-3動力蓄電池和輔助電池動力蓄電池、輔助電池、電子配件的解析4-4車載電池的種類①:二次電池的鼻祖鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池、過充電、過放電、分離器的特點4-5車載電池的種類②:能量密度高的鎳氫電池鎳氫電池、安全閥、能量密度的優(yōu)勢4-6車載電池的種類③:實現(xiàn)大容量化的鋰離子電池鋰離子電池、有機溶劑、安全閥的技術(shù)特點4-7車載電池的種類④:用燃料發(fā)電的燃料電池燃料電池、固體高分子燃料電池、固體高分子膜、負載鉑炭的原理4-8車載電池的種類⑤:用光發(fā)電的太陽能電池太陽能電池、光伏效應(yīng)、太陽能電池板、太陽能汽車的應(yīng)用前景4-9車載電池的種類⑥:可快速存取電的雙電層電容器雙電層電容器、雙電層的原理4-10保護電池安全的電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)、充放電、充電率的重要性實踐活動確認一下智能手機的充電狀況第5章作為動力源的電動機電動機的種類和結(jié)構(gòu)5-1什么是電動機洛倫茲力、定子、轉(zhuǎn)子、電刷、換向器5-2電動汽車所需的電動機驅(qū)動電動機、行駛模式的特性5-3電動機的種類①:電動機和電的種類概述直流電動機、交流電動機、單相交流電、三相交流電5-4電動機的種類②:易于控制的直流電動機直流電動機、換向器、電刷的工作原理5-5電動機的種類③:易于維護的交流電動機交流電動機、旋轉(zhuǎn)磁場、三相交流電、合成磁場的特點5-6驅(qū)動電動機①:在電車中廣泛應(yīng)用的異步電動機三相籠型異步電動機、旋轉(zhuǎn)磁場、感應(yīng)電流的應(yīng)用5-7驅(qū)動電動機②:在汽車中廣泛應(yīng)用的同步電動機同步電動機、永磁同步電動機、釹鐵硼磁鐵的利用5-8驅(qū)動電動機③:直接驅(qū)動車輪的輪轂電動機差速器、懸架系統(tǒng)下的重量實踐活動讓我們一同深入探究家用電器中的逆變器奧秘第6章動力控制控制移動和停止6-1動力的控制技術(shù)動力控制單元、電力電子技術(shù)的核心作用6-2電動機控制的核心功率半導(dǎo)體變換器、逆變器、功率半導(dǎo)體、控制電路6-3電力變換的原理①:改變直流電壓斬波控制、脈寬調(diào)制(PWM)控制6-4電力變換的原理②:將直流電變換為三相交流電正弦波、可變電壓可變頻率控制6-5高速開關(guān)的功率半導(dǎo)體Si-IGBT、SiC-MOSFET、勵磁聲6-6行駛①:平穩(wěn)地起步和加速轉(zhuǎn)矩特性6-7行駛②:通過逆變器控制電動機逆變器、弱磁控制、矢量控制的技術(shù)解析6-8停止①:制動的類型液壓制動、再生制動的原理和應(yīng)用6-9停止②:制動的協(xié)調(diào)再生協(xié)調(diào)制動實踐活動讓我們嘗試有意識駕駛,注意電力消耗和回收第7章支撐持續(xù)動力的基礎(chǔ)設(shè)施充電站和加氫站7-1電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施充電基礎(chǔ)設(shè)施、加氫基礎(chǔ)設(shè)施的必要性7-2電力供應(yīng)①:普通充電和快速充電普通充電、快速充電的技術(shù)特點和場景7-3電力供應(yīng)②:為什么不能在短時間內(nèi)完成充電SCiB7-4電力供應(yīng)③:充電插頭的標準CHAdeMO、GB/T、COMBO、超級充電器等充電標準介紹7-5電力供應(yīng)④:受電弓集電受電弓、無軌電車、eHighway的技術(shù)應(yīng)用7-6電力供應(yīng)⑤:非接觸充電電磁感應(yīng)方式、電磁場共振方式、無線電波方式、行駛中無線供電的前沿技術(shù)7-7電力供應(yīng)⑥:V2H和V2GV2H、V2G、HEMS、智能電網(wǎng)的整合與應(yīng)用7-8氫氣的供給①:加氫站加氫站、固定式、移動式、現(xiàn)場型、非現(xiàn)場型的特點和布局7-9氫氣的供給②:氫能社會的合作與發(fā)展氫能社會的前景和挑戰(zhàn)實踐活動嘗試尋找最近的加氫站第8章電動汽車與環(huán)境保護深度剖析其綠色程度8-1電動汽車真的環(huán)保嗎環(huán)保汽車、ZEV、新一代汽車技術(shù)的環(huán)保貢獻8-2隱藏的二氧化碳排放真相發(fā)電廠排放、火力發(fā)電影響、電源配置優(yōu)化、可再生能源的利用8-3綜合評估電動汽車的環(huán)境性能Well to Wheel、LCA8-4可再生能源在電動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用可再生能源的整合、綠色電力的推廣8-5IT技術(shù)和智能電網(wǎng)的融合智能電網(wǎng)的構(gòu)建、綠色電力與可再生能源的協(xié)同管理8-6構(gòu)建氫能源的未來社會氫能社會的愿景、能源自給率的提升與氫能的潛力8-7動力蓄電池的再利用與循環(huán)利用策略稀有金屬的回收利用、電池再利用技術(shù)實踐活動讓我們了解一下世界各國的電力構(gòu)成第9章電動汽車的未來展望深度解析與前瞻9-1電動汽車技術(shù)革新①:動力蓄電池探索全固態(tài)電池、氟化物電池、鋅負極電池等前沿技術(shù)9-2電動汽車技術(shù)革新②:靈動的驅(qū)動方式揭秘輪轂電動機與線控轉(zhuǎn)向等驅(qū)動技術(shù)9-3電動汽車發(fā)展的挑戰(zhàn)與瓶頸①:充電基礎(chǔ)設(shè)施和電力供應(yīng)解析電動汽車加速發(fā)展、充電基礎(chǔ)設(shè)施不足、電力供應(yīng)不足9-4電動汽車發(fā)展的挑戰(zhàn)與瓶頸②:對汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重塑深入探討電動汽車加速發(fā)展對汽車產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、氫燃料電池汽車等的影響9-5應(yīng)對交通領(lǐng)域的深刻變革解析移動革命、CASE框架、MaaS模式的興起9-6汽車行業(yè)追求的CASE革新框架深度剖析CASE9-7與公共交通和諧共生的MaaS模式的探索MaaS實踐活動探尋電動汽車在日本的市場困境參考文獻