轨道车辆新能源供电技术

　　新能源与节能技术是目前交通行业大力支持的新兴技术。现代车辆采用新能源技术以达到节能减排的目的，已成为当今世界城市公共交通车辆技术的发展趋势，纯电动汽车在国内外市场上已得到较为成熟的应用。目前混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力有轨电车、混合动力市域列车在欧洲、日本、中国已迅速发展为新兴产业。在国内，轨道车辆正逐渐采用动力电池、超级电容、燃料电池作为牵引动力、应急供电或是备用电源，在牵引动力、应急供电方面更是取得了不少应用业绩。本书针对现代交通行业新能源技术，分别讲解了轨道交通行业新能源技术发展现状，混合动力列车和燃料电池有轨电车的研发情况和技术水平，面向轨道交通需求的锂电池、超级电容和燃料电池基础知识及应用技术，以及对新能源技术在轨道交通各方面应用的展望。本书从动力电池、超级电容、燃料电池产品基础知识和它们在轨道交通行业的应用状况出发，结合节能减排等国家政策规划，由浅入深地讲解新能源技术研究及应用现状，可为轨道交通及汽车、电动自行车、电动摩托车、电池、电容等行业的技术人员和维护人员提供参考。本书也可以作为相关科研院所研究人员、高校师生等学习新能源技术的入门教程或参考书。

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第1章现代交通新能源技术发展现状1
11现代交通运输对环境的影响1
111环境污染1
112全球变暖2
113能源现状3
12现代交通运输发展策略4
121新能源对交通运输的重要性4
122新能源技术加快发展的国际背景5
123中国发展新能源车辆的国内背景10
13轨道交通行业新能源技术发展现状与趋势11
131轨道交通行业发展现状11
132轨道车辆新能源供电技术的优势15
第2章轨道车辆用新能源种类及特点17
21超级电容基础知识及应用技术17
211超级电容结构与工作原理18
212超级电容在轨道车辆上的应用24
213国内外超级电容产品25
22动力电池基础知识及应用技术26
221电池的基本构成及性能指标27
222锂电池结构与工作原理32
223动力电池管理系统37
224动力电池相关关键技术47
225国内外产品51
23燃料电池基础知识及应用技术53
231燃料电池概述53
232质子交换膜燃料电池系统结构与工作原理56
233燃料电池控制系统61
234燃料电池在轨道车辆上的应用62
235中国氢能产业基础设施发展分析62
24太阳能供电技术基础知识及应用67
241太阳能供电技术的分类方式67
242太阳能技术在轨道车辆上的应用71
第3章储能式混合动力有轨电车技术73
31概述73
311国内外储能式混合动力轨道车辆73
312混合动力技术分析77
313混合动力轨道车辆应用前景分析79
32混合动力系统组成及技术参数80
321DC/DC变换器主要技术参数81
322混合动力电源箱主要技术参数82
323牵引逆变器82
324制动电阻83
325牵引电机83
33混合动力系统性能参数匹配设计83
331设计指标与设计要求83
332混合动力系统相关参数85
333车辆纵向动力学分析模型87
334系统参数匹配计算方法90
335储能设备能力计算93
336动力电池及超级电容数量的确定95
337制动能量回收99
34双向DC/DC变换器工作原理99
341双向DC/DC变换器的工作要求99
342双向DC/DC变换器拓扑结构的选择100
343双向DC/DC变换器模型101
35复合电源系统工作原理及仿真分析104
351超级电容与动力电池模型105
352复合电源系统控制方式108
353复合电源功率分配控制策略109
354功率流分配策略算法111
36充放电特性及装备113
361锂电池的充放电特性113
362锂电池的充放电方法114
363充电桩116
37混合动力有轨电车运行仿真研究120
371混合动力仿真软件120
372国内某线路的混合动力方案设计122
38实车测试数据分析131
381测试数据及测试工况说明131
382基于测试数据的动力性能分析132
383基于动力性能跟踪测试数据的功率分析137
384基于动力性能跟踪测试数据的能耗分析150
第4章燃料电池混合动力有轨电车技术172
41氢燃料电池轨道车辆应用情况172
411国内外燃料电池轨道车辆172
412应用前景分析176
42燃料电池混合动力系统组成及技术参数180
43混合动力系统详细设计方案182
431车辆设备布局优化设计182
432混合动力电源箱DC/DC主要技术参数183
433超级电容组技术参数184
434动力电池组技术参数185
435燃料电池系统技术参数186
436单向斩波器系统187
44混合动力系统匹配设计与牵引特性分析190
441计及全寿命周期成本的混合动力系统优化配置分析190
442能量控制器及控制策略198
45混合动力系统集成设计技术204
451气路接口204
452冷却接口206
453电气/机械接口207
454冷起动系统211
455防冻保护212
456氢气系统213
46能量综合利用技术216
461锂电池的热特性与冷却方法216
462动力电池箱引空调风冷却220
463余热利用227
47型式试验229
471起动加速度试验230
472线路制动试验231
473运行模式试验232
48实车测试数据分析236
481测试项目情况说明236
482实车测试数据237
483实车测试数据分析242
484整车运行能耗估计249
第5章新一代有轨电车用燃料电池系统开发251
51系统功率选型252
52系统组成及技术参数253
521空气子系统255
522氢气子系统256
523冷却子系统257
524低压子系统257
525高压子系统258
526优化设计要点258
53系统性能测试260
531额定功率运行：200kW总功率(每个模块100kW)260
532低功耗运行能力261
533功率快速下降响应时间261
534功率快速提升响应时间262
535动态测试262
54能量策略及能量控制器263
541能量管理控制器网络拓扑263
542能量管理控制器开发264
543能量管理控制器验证269
544基于能耗、成本综合最低要求的供电策略269
545基于燃料电池+超级电容/动力电池（无DC/DC）模式的能量控制策略272
5570MPa储氢供氢系统设计开发274
551设计原则275
552系统的基本组成275
553主要安全保证措施276
554设计方案277
555加注子系统278
556储存子系统279
557供给子系统281
558预警子系统283
第6章轨道车辆新能源技术应用展望284
61新能源供电系统方案后续优化方向284
62非接触式供电轨道车辆285
63新能源应急供电方案290
631现有储能系统应急供电解决方案290
632燃料电池应急供电解决方案291
64氢能综合利用体系294
参考文献297