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目錄
前言
第1章城市軌道交通新能源技術發展現狀1
1.1城市交通運輸對環境的影響1
1.1.1環境污染1
1.1.2全球變暖2
1.1.3石油資源3
1.1.4引發的思索 5
1.2城市交通運輸發展策略 6
1.2.1新能源對交通運輸的重要性 6
1.2.2新能源技術加快發展的國際背景 8
1.2.3中國發展新能源車輛的國內背景 15
1.3我國城市軌道交通行業新能源技術規劃及發展趨勢 18
1.3.1軌道交通行業十二五規劃 18
1.3.2軌道交通行業新能源技術發展規劃解讀 19
1.3.3幾種有軌電車供電方式對比分析 20
1.3.4幾種有軌電車經濟性對比分析 22第2章燃料電池基礎知識 28
2.1燃料電池的分類方式 28
2.1.1燃料電池的種類 28
2.1.2幾種典型的燃料電池 33
2.1.3燃料電池的優缺點 36
2.1.4燃料電池急需解決的關鍵問題 37
2.2燃料電池系統結構與工作原理 38
2.2.1燃料電池的工作原理 38
2.2.2質子交換膜燃料電池系統的組成 40
2.2.3氫氣系統概述 42
2.3燃料電池系統的失效分析 45
2.3.1燃料電池系統失效方式 45
2.3.2燃料電池系統控制器 46
2.4國內外燃料電池技術及應用現狀 46
2.4.1國外燃料電池技術及應用現狀 47
2.4.2國內燃料電池技術及應用現狀 50
2.4.3國內外氫能及配套基礎設施發展現狀 51 第3章超級電容基礎知識及應用技術 56
3.1超級電容結構與工作原理 56
3.1.1超級電容的種類 56
3.1.2超級電容的結構原理 57
3.1.3超級電容的基本特征與技術指標 60
3.1.4超級電容的數學模型 61
3.1.5超級電容的應用特性 62
3.2超級電容器在新能源車輛上的應用 64
3.2.1超級電容器在純電動公交車/有軌電車上的應用 64
3.2.2超級電容器在油電混合動力車輛上的應用 64
3.2.3超級電容器使用的注意事項 65
3.3超級電容的發展 66
3.3.1超級電容技術的發展趨勢 66
3.3.2國外的超級電容產品 67
3.3.3國內的超級電容產品 68 第4章動力電池基礎知識 73
4.1電池的基本構成及性能指標 73
4.1.1電池的類型 73
4.1.2電池的基本構成 74
4.1.3電池及電池組的相關概念 74
4.1.4電池的性能指標 75
4.1.5常用蓄電池 79
4.1.6電動車輛對動力電池的要求 82
4.2鋰電池結構與工作原理 86
4.2.1鋰離子電池的種類與特點 86
4.2.2鋰離子電池的結構與工作原理 88
4.2.3鋰離子電池的充放電特性 90
4.2.4鋰離子電池的充放電方法 91
4.2.5鋰離子電池的模型 96
4.2.6鋰離子電池的熱特性與冷卻方法 97
4.2.7鋰離子電池的失效機理 101
4.2.8鋰離子電池使用安全性的影響因素 102
4.2.9磷酸鐵鋰電池的外特性 103
4.2.10動力電池使用壽命的影響因素 105
4.3動力電池管理系統 106
4.3.1動力電池管理系統的基本構成和功能 107
4.3.2動力電池管理系統的設計 110
4.3.3動力電池狀態監測的相關問題 112
4.4動力電池的特性測試 114
4.4.1動力電池特性測試的內容 114
4.4.2動力電池特性測試的相關標準及主要測試項目 118
4.4.3動力電池特性測試的相關儀器設備 120
4.4.4動力電池特性仿真分析工具 121
4.4.5動力電池特性測試平臺實例 123
4.5動力電池SOC的評估 133
4.5.1動力電池SOC評估的作用 133
4.5.2動力電池SOC的評估方法 134
4.5.3動力電池SOC評估的難點 136
4.5.4提高動力電池一致性的措施 138
4.6動力電池的均衡控制 138
4.6.1動力電池均衡控制管理的意義 139
4.6.2動力電池均衡控制管理的難點 139
4.6.3動力電池均衡控制管理的方法 139
4.7電池組的匹配設計 143
4.7.1電動車輛能耗經濟性評價參數 143
4.7.2電池組的功能要求 145
4.8動力電池的梯次利用與回收 146
4.8.1動力電池梯次利用 146
4.8.2動力電池回收 146
4.9國內外動力鋰電池產品發展現狀及主要生產廠家 147
4.9.1國外主要動力鋰電池產品生產廠家 147
4.9.2國內主要動力鋰電池產品生產廠家 148 第5章超級電容/動力電池混合動力有軌電車 151
5.1發展混合動力軌道交通車輛的背景及意義 151
5.1.1背景及意義 151
5.1.2國內外混合動力軌道車輛 151
5.1.3混合動力軌道車輛技術分析 155
5.1.4混合動力軌道車輛應用前景分析 158
5.2混合動力系統的組成及技術參數 158
5.2.1DC/DC變流器主要技術參數 160
5.2.2混合動力電源箱主要技術參數 160
5.2.3牽引逆變器 161
5.2.4制動電阻 161
5.2.5牽引電機 162
5.2.6控制系統 162
5.3混合動力系統性能參數估算 162
5.3.1混合動力系統相關參數 162
5.3.2車輛縱向動力學分析模型 164
5.3.3系統參數匹配計算方法 167
5.3.4儲能設備能力計算 169
5.3.5動力電池及超級電容數量的確定 172
5.3.6混合動力有軌電車的制動能量回收 174
5.4雙向DC/DC變流器工作原理 175
5.4.1混合動力有軌電車雙向DC/DC變流器的工作要求 175
5.4.2混合動力有軌電車雙向DC/DC變流器拓撲結構的選擇 175
5.4.3混合動力有軌電車雙向DC/DC變流器模型 177
5.5復合電源系統工作原理及仿真研究 180
5.5.1超級電容與動力電池模型 181
5.5.2復合電源系統控制方式 183
5.5.3復合電源功率分配控制策略 185
5.5.4功率流分配策略算法 187
5.5.5復合電源供電能力仿真分析 188
5.6混合動力有軌電車運行仿真研究 195
5.6.1混合動力仿真軟件 195
5.6.2國內某線路的混合動力方案設計 197
5.6.3結論 214
5.7儲能式有軌電車應用展望 214 第6章燃料電池/超級電容/動力電池混合動力有軌電
車開發 215
6.1氫燃料電池軌道車輛效益分析 215
6.2混合動力系統組成及技術參數 217
6.3混合動力系統詳細設計方案 219
6.3.1車輛設備布局優化設計 219
6.3.2混合動力電源箱DC/DC主要技術參數 220
6.3.3超級電容主要技術參數 221
6.3.4動力電池組技術參數 222
6.3.5燃料電池系統技術參數 222
6.4混合動力系統匹配設計與牽引特性分析 224
6.4.1牽引特性分析 224
6.4.2能量控制策略 227
6.5混合動力系統集成設計技術 230
6.5.1氣路接口 230
6.5.2冷卻接口 232
6.5.3電氣/機械接口 233
6.5.4冷起動系統 237
6.5.5防凍保護 238
6.5.6氫氣泄漏檢測 239
6.6能量綜合利用及節能減排技術 239
6.6.1燃料電池有軌電車運行能耗影響因素權重分析 239
6.6.2系統功耗優化分配與節能分析 254
6.6.3動力電池箱綜合冷卻方案設計/引空調風冷卻技術 257
6.6.4燃料電池系統冷卻裝置減振降噪技術 265
6.6.5余熱利用技術 270
6.7燃料電池混合動力有軌電車高壓氫氣加注方案 272
6.7.1加注系統方案 272
6.7.2加注方案說明 273
6.7.3加注說明 276
6.7.4緊急事故處理預案 278
6.8燃料電池混合動力有軌電車應用展望 280
6.8.1氫燃料有軌電車最佳解決方案需求分析 280
6.8.2頂層設計指標分析 280
6.8.3下一代燃料電池系統技術需求分析 282
6.8.4模塊化設計 283 參考文獻285
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