綠能清華:電動車與磁浮車(書冊+DVD)

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圖書描述

  此本有聲書透過採訪當年參與計畫的老師及學生,迴憶電動車與磁浮車的發展曆程,並穿插當年新聞片段及曆史照片,讓所有人能夠再次緬懷清華這段輝煌的曆史。而為瞭延續節能的概念,末尾加入動力機械工程學係正在進行的氣動城市計畫,並以本校陳力俊校長推動綠色校園願景做結尾,相信在能源日益拮據的時代,清華依舊是節能減碳的先驅。

作者簡介

國立清華大學動力機械工程學係

  國立清華大學動力機械工程學係學士班與碩士班同時成立於1972年,隔年開始執行電動車之跨領域閤作研發計畫,因應此一計畫的需求,動機係調整大學部及研究所的課程,成立機電整閤學程,此一教學與研究的模式,對我國學術界有典範轉移的貢獻。動機係、化工係、材料係、工工係、電機係參與電動車與磁浮車計畫的教授包括毛高文、黃光治、萬其超、孫如意、王國明、汪積昌、金重勛、王詠雲、蕭德瑛、王偉中、王培仁、宋震國等。

探尋新能源驅動的未來:跨越傳統邊界的動力革新 一、引言:能源轉型與交通領域的深刻變革 在全球氣候變化和能源結構轉型的宏大背景下,交通領域的“零排放”目標已成為時代命題。傳統的化石燃料驅動模式正麵臨前所未有的挑戰,而以電力為核心的新能源技術以前所未有的速度滲透並重塑著齣行方式。從城市通勤到城際交通,對高效、清潔、可持續動力係統的需求日益迫切。本書(或係列內容)旨在剝離特定的案例(如清華大學相關的特定研究項目),聚焦於更廣闊的、支撐新能源交通發展的底層技術邏輯、係統集成、以及未來潛在的路徑圖,深入剖析電動汽車(EV)與磁懸浮技術(Maglev)作為未來交通支柱的潛力和麵臨的瓶頸。 二、電動汽車(EV)技術體係的深度解析 電動汽車不僅僅是內燃機的簡單替代,它代錶瞭一種全新的能源存儲與驅動哲學。本部分將係統梳理支撐現代電動汽車高性能運行的關鍵技術領域。 2.1 動力電池係統的核心挑戰與前沿進展 電池是電動汽車的“心髒”,其能量密度、安全性、循環壽命和成本直接決定瞭電動汽車的實用性。 電化學體係的演進: 詳細探討當前主流的鋰離子電池(Li-ion)技術,包括正極材料(如三元NMC、磷酸鐵鋰LFP)的性能權衡,以及負極材料從石墨嚮矽基、乃至金屬鋰的跨越。重點分析固態電池的物理挑戰與化學潛力,如何實現高能量密度與絕對安全的結閤。 電池管理係統(BMS)的智能化: 探討先進的BMS如何通過精確的狀態估算(SOC/SOH/SOE)保障電池的健康與安全。涉及的算法包括卡爾曼濾波(KF)、擴展卡爾曼濾波(EKF)、以及基於機器學習的退化預測模型。討論熱管理係統(TMS)在極端溫度下如何維持電池包的最佳工作窗口。 快充技術的瓶頸與突破: 剖析影響快充效率的內阻、鋰枝晶析齣(Plating)等關鍵因素,並探討大電流充電、脈衝充電策略以及新型電解液設計在緩解極化現象中的作用。 2.2 電驅動係統(E-Drive)的集成與優化 電驅動係統是實現能量高效轉化的關鍵環節,涉及電機、逆變器和減速箱的緊密配閤。 電機拓撲結構的選擇與優勢: 對比永磁同步電機(PMSM)、開關磁阻電機(Switched Reluctance Motor, SRM)和交流異步電機(Induction Motor, IM)在功率密度、效率麯綫和成本方麵的差異。探討高轉速電機技術(如發卡電機)對降低係統體積和重量的貢獻。 電力電子器件的革新: 重點分析第三代半導體材料——碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)在功率模塊中的應用。討論其如何降低開關損耗,提高逆變器的工作頻率和效率,從而減小散熱需求,實現電驅動係統的輕量化。 多閤一集成化趨勢: 探討集成電機、逆變器和減速器的“多閤一”集成設計對係統成本、裝配精度和能量流控製的正麵影響。 2.3 充電基礎設施與電網互動 電動汽車的大規模普及依賴於可靠、便捷的充電網絡及其與電網的協調。 充電標準的兼容性與未來: 比較全球主要直流快充協議(如CCS、CHAdeMO、國標GB/T)的技術特點和互操作性問題。 V2G(Vehicle-to-Grid)的潛力與挑戰: 分析電動汽車作為分布式儲能單元參與電網調頻、削峰填榖的技術可行性、經濟效益以及雙嚮充電硬件的適配性要求。 三、磁懸浮技術:地麵高速運輸的終極形態 磁懸浮技術代錶瞭軌道交通領域的最高成就,它通過消除機械摩擦,實現瞭超高速、低噪音、低維護的運行模式。 3.1 磁懸浮係統的基本物理原理 電磁懸浮(EMS)與電動力懸浮(EDS)的對比: 詳細闡述兩種主流磁懸浮技術的驅動原理、懸浮間隙要求、對導軌精度的依賴性以及在不同速度區間下的優劣勢。著重分析EDS係統中的超導技術及其在實現超高速運行中的關鍵作用。 懸浮與導嚮的耦閤控製: 探討如何通過復雜的電磁控製算法,精確維持車輛在導軌上方的穩定懸浮狀態,同時抵抗側嚮乾擾力的影響。 3.2 磁懸浮列車的關鍵技術環節 直綫電機驅動原理: 闡述磁浮列車采用的同步直綫電機的工作方式,即軌道作為定子,車體作為動子,實現“無接觸”的牽引過程。分析其高效率和響應速度的物理基礎。 轉嚮架與軌道結構的精密度要求: 討論磁浮係統對軌道鋪設的幾何精度提齣的極高標準,以及如何通過主動或被動控製係統適應軌道微小偏差。 安全冗餘與應急製動: 深入研究在無機械導軌接觸的情況下,如何設計多重冗餘的懸浮係統和高效的非接觸式製動係統(如渦流製動),確保列車在斷電或係統故障時的安全停車。 四、能源驅動的交叉視野與未來展望 新能源交通工具的發展並非孤立進行,它與城市規劃、智能交通係統(ITS)的深度融閤是必然趨勢。 4.1 能源供給側的革命 討論未來交通的能源來源,包括分布式可再生能源(光伏、風能)與儲能係統的結閤,如何支撐電動化交通的需求。探討氫燃料電池作為長續航、高效率的補充或替代方案,在重型運輸和特定場景中的應用前景。 4.2 智能化與互聯化賦能 分析自動駕駛技術(L4/L5)如何與電動化底盤實現完美的硬件層集成,以及信息通信技術(V2X)如何優化交通流,減少不必要的加減速,進一步提升能源使用效率。 4.3 總結與未來挑戰 總結當前電動汽車在續航焦慮、電池迴收以及磁浮技術在高昂建設成本上麵臨的共同挑戰,並展望材料科學、人工智能和係統工程的進步將如何共同推動地麵交通邁嚮一個更清潔、更快速的時代。

著者信息

圖書目錄

校長序
主編序
萬其超序

電動車專題
一、緣起
二、跨領域整閤
三、成果與注目
四、麯摺與睏難
五、突破與提昇
六、創新與示範
七、新枝新芽
八、政策推動

磁浮車專題
一、緣起
二、好的開始
三、成功浮起
四、發展停滯
五、趨勢與應用
六、仍有期待

氣動城市
一、節能概念的延續
二、有待剋服的睏難
電動車發展小組組織係統錶
電動車發展中的一些軼事及展望

圖書序言

圖書試讀

用户评价

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我之所以對《綠能清華:電動車與磁浮車》這本書充滿期待,是因為它觸及瞭兩個我一直以來都非常感興趣且認為代錶著未來交通方嚮的技術領域。作為一名熱衷於探索新科技的普通讀者,我希望能通過這本書,更係統、更深入地瞭解電動車和磁浮車的現狀與未來。在電動車方麵,我非常關注其電池技術的最新進展,尤其是那些能夠大幅提升續航裏程、縮短充電時間、並降低成本的新型電池,如固態電池、鈉離子電池等。同時,我也希望書中能夠詳細介紹電動汽車在智能化方麵的應用,比如自動駕駛技術的發展水平、車聯網的實際應用場景,以及電動汽車如何與其他智能設備和交通係統協同工作。對於磁浮車,我則對它的技術原理、工程挑戰以及未來應用場景充滿瞭好奇。我希望書中能夠深入解析其懸浮、製動和牽引係統的關鍵技術,並探討其在城市軌道交通、城際連接以及未來超高速運輸等領域的潛力。此外,我也希望能瞭解磁浮技術在節能環保方麵的優勢,以及其相較於傳統軌道交通的優劣勢分析。DVD的配閤,我猜想它可能會包含一些磁浮列車的實地運行視頻,展示其平穩、安靜的特點,或者電動汽車的能量迴收係統工作的動畫演示,這些直觀的影像資料將極大地增強我對書中內容的理解。

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這本書的齣版,對我而言,更像是一場與未來交通的對話。我深切地感受到,當前世界正麵臨著嚴峻的能源和環境挑戰,而以電動車和磁浮車為代錶的新型交通方式,正是應對這些挑戰的重要路徑。《綠能清華:電動車與磁浮車》這個書名,就精準地抓住瞭這一核心。我非常期待書中能夠深入分析電動車技術在降低碳排放、改善空氣質量方麵所發揮的作用,並探討其在中國乃至全球能源轉型中的地位。我希望書中能夠提供關於電動汽車普及過程中所麵臨的政策、法規、基礎設施建設等方麵的挑戰和對策。例如,如何構建一個高效、便捷、安全的充電網絡?如何解決新能源汽車的電池衰減和更換問題?如何推動充電樁的標準化和互聯互通?這些都是我非常關心的問題。而對於磁浮車,其超高速度和獨特的技術原理,一直以來都吸引著我的目光。我希望書中能夠詳盡地介紹磁浮技術的演進曆史,從早期的概念到如今的成熟技術,並重點解析其核心部件的創新和突破。比如,超導磁體技術的最新進展,以及其在磁浮車上的應用前景;直綫電機推進係統的優勢和挑戰;以及如何在保證安全性的前提下,實現磁浮列車的穩定運行和高效提速。DVD的配閤,我猜想它可能會展示一些磁浮列車在高速運行時的動態穩定性測試,或者電動汽車的能量迴收係統的工作原理演示,這些視覺化的信息對於理解復雜的工程技術至關重要。

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終於等到這本書瞭!我之前就對電動車和磁浮車這兩個未來交通的明星領域充滿瞭好奇,但市麵上真正能夠深入淺齣、又兼具理論深度和實踐視野的書籍卻不多。這次《綠能清華:電動車與磁浮車》的齣版,簡直是如獲至寶。從書名上看,“綠能”二字就點明瞭核心方嚮——可持續能源在交通領域的應用,這正是我一直關注的焦點。電動車作為當前最熱門的新能源汽車技術,其發展曆程、技術瓶頸、電池管理係統、充電基礎設施的建設等,都是我渴望瞭解的。而磁浮車,雖然目前還未大規模普及,但其超高速、低摩擦的特性,無疑代錶著未來交通的另一個重要方嚮,其背後的物理原理、工程挑戰、以及與現有交通體係的融閤問題,都讓我充滿探究的欲望。這本書能夠將這兩個看似獨立又相互關聯的領域放在一起進行探討,並且由“清華”齣品,這本身就意味著其學術上的嚴謹性和前瞻性。我尤其期待書中能夠梳理清楚電動車技術的發展脈絡,包括不同類型電池的優劣勢對比、電機驅動技術的演進、以及自動駕駛技術與電動車的結閤前景。同時,對於磁浮車的介紹,我希望它能不僅僅停留在理論層麵,而是能夠深入到其關鍵技術的細節,例如超導磁體、懸浮控製係統、直綫電機推進係統等,並探討其在不同場景下的應用潛力,比如城市軌道交通、城際高速連接,甚至是未來長途運輸的可能性。這份“書冊+DVD”的組閤更是讓我驚喜,DVD的加入,意味著書中可能涉及的復雜原理和動態過程,能夠通過直觀的影像資料得以呈現,這對於理解抽象概念無疑有著極大的幫助。我迫不及待地想翻開這本書,開始我的探索之旅。

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《綠能清華:電動車與磁浮車》這本書,對我而言,代錶著對未來交通的一次深刻思考和係統梳理。我一直認為,科技的進步最終是為瞭服務於人類的生活,提升福祉。《綠能》二字,更是點明瞭這種服務需要以可持續發展為前提。我希望書中能夠深入探討電動汽車如何通過優化能源利用,減少對化石燃料的依賴,從而為改善全球環境做齣貢獻。這包括瞭對電池迴收、材料再利用等環保議題的關注。同時,我也對電動汽車的智能化發展充滿期待,例如其在公共交通領域的應用,如何與城市管理係統聯動,提供更加便捷、高效、個性化的齣行服務。而對於磁浮車,我將其視為一種理想化的交通模式。我希望書中能夠詳細介紹磁浮技術在解決城市交通擁堵、優化城市空間利用方麵的潛力,以及其在實現快速、準時、低碳齣行方麵的獨特優勢。此外,我更關注磁浮交通的“全生命周期”成本分析,包括其建設、運營、維護以及未來的升級改造等環節,以及其在不同國傢和地區的適用性和可行性。DVD的加入,我推測它可能會展示一些磁浮列車在不同地形下的運行模擬,或者電動汽車的能源管理係統如何在不同的駕駛模式下優化能耗,這些視覺化的信息將有助於我更全麵地理解其技術原理和應用前景。

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對於《綠能清華:電動車與磁浮車》這本書,我最期待的莫過於它在技術細節上的闡述深度。作為一個在汽車工程領域摸爬滾打多年的技術人員,我深知理論知識的海洋固然廣闊,但真正能夠指導實踐、解決實際問題的,往往是那些隱藏在細節中的真知灼見。電動車技術,尤其是其核心的動力總成和能量管理係統,往往是製約其性能和普及的關鍵。我希望能在這本書中找到關於高效電機設計、功率電子器件的應用、以及能量迴收策略的深入解讀。特彆是電池技術,這仍然是電動車發展的“心頭大石”。書中對於固態電池、鋰硫電池等下一代電池技術的最新研究進展,以及它們麵臨的挑戰和未來前景的分析,將是我的重點關注。另外,智能電網與電動汽車的互聯互通,即V2G(Vehicle-to-Grid)技術,是實現能源高效利用和電網穩定運行的重要環節,我希望本書能對此有詳細的探討,包括其技術可行性、商業模式以及政策支持等。轉而看磁浮車,其對基礎設施的要求極高,建設成本也是一大考量。我希望本書能對磁浮技術的不同類型(如電磁懸浮、電動懸浮)進行詳細的技術對比,並對其運行原理、軌道設計、供電方式等進行深入剖析。此外,磁浮列車的高速運行所帶來的空氣動力學效應、噪音問題、以及乘客舒適度等方麵,都是非常值得研究的課題,我期待本書能有相關的論述。DVD的輔助,我預想它會包含一些關鍵技術的仿真動畫、實物運行的視頻片段,甚至可能是模擬實驗的演示,這將極大地增強我對這些復雜技術的理解。

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這本書吸引我的地方,在於它將“電動車”和“磁浮車”這兩個極具未來感的交通工具放在同一個框架下進行解讀,並且冠以“綠能”之名,這預示著一種對可持續發展的深刻思考。《綠能清華:電動車與磁浮車》的齣現,讓我看到瞭一個係統性梳理和前瞻性分析的可能。對於電動車,我特彆想瞭解的是其在能量密度、充電速度、以及電池壽命等關鍵技術指標上的最新突破,以及這些突破將如何影響其未來的市場普及。我希望書中能夠探討電動汽車如何更好地與智能電網協同工作,例如通過削峰填榖、參與頻率調節等方式,為電網的穩定運行做齣貢獻。同時,我也關注電動汽車在充電基礎設施建設方麵的挑戰,包括標準的統一、充電網絡的布局、以及充電技術的創新等方麵。而對於磁浮車,其在高效率、低能耗的優勢下,如何剋服高昂的建設成本和技術復雜性,從而實現大規模應用,是我非常感興趣的問題。我希望書中能夠提供一些關於磁浮交通係統經濟效益的評估,以及其在不同應用場景下的商業模式探索。DVD的加入,我猜想它可能會包含一些關於磁浮列車實際運行速度和加速度的傳感器數據圖錶,或者電動汽車電池充放電過程的詳細模擬畫麵,這些量化的信息將有助於我更全麵地評估其性能。

评分

我一直認為,科技的進步不應僅僅停留在實驗室的理論推演,更需要與現實社會的需求和發展趨勢緊密結閤。《綠能清華:電動車與磁浮車》這本書,從書名就能感受到這種“麵嚮未來”的視野。我特彆關注書中對這兩種交通工具在“綠能”這個大背景下的定位和發展策略。電動車如何更好地利用可再生能源進行充電,如何實現能源的優化調度,以及其在城市交通體係中的角色,都將是我閱讀的重點。我希望書中能夠探討電動汽車如何從單一的交通工具,轉變為移動的儲能單元,參與到電網的調峰調頻中,從而進一步提升整體能源利用效率。同時,關於電動汽車的生命周期評價,包括電池的迴收與再利用,以及整車製造過程中的碳排放問題,也應該是我關注的範疇。而磁浮車,雖然目前看似離我們尚有距離,但其在解決“長距離、大運量、高速度”交通需求方麵的潛力不容忽視。我希望書中能夠探討磁浮技術在不同地理環境下的適用性,以及其與現有鐵路、航空交通體係的互補關係。比如,在人口密集、地形復雜的區域,磁浮交通能否提供一種更高效、更環保的齣行解決方案?再者,考慮到“清華”在工程領域的深厚底蘊,我期待書中能夠對這兩種交通方式的經濟性分析、市場前景預測、以及潛在的社會經濟效益進行比較,為未來的産業發展提供有價值的參考。DVD的加入,我想它可能會展示一些城市規劃中磁浮交通綫路的設想,或者電動汽車車隊管理的模擬場景,這將極大地拓展我的想象空間。

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我被《綠能清華:電動車與磁浮車》這個書名深深吸引,因為它勾勒齣瞭一個更加清潔、高效、智能的未來交通圖景。作為一名對科技發展高度關注的普通讀者,我希望這本書能夠為我打開一扇瞭解這兩個領域前沿動態的窗口。在電動車方麵,我期待書中能夠詳細闡述其在動力電池技術上的最新進展,比如固態電池、鋰金屬電池等革命性技術的研發進展和商業化前景,以及其在續航裏程、充電速度和安全性方麵可能帶來的顛覆性變革。同時,我也想瞭解電動汽車的智能化發展,包括自動駕駛技術的成熟度、車聯網的普及應用,以及其如何與智慧交通係統融閤,提升齣行效率和安全性。對於磁浮車,我一直對其“騰空而起”的形象著迷。我希望書中能夠深入淺齣地解釋其懸浮和牽引的物理原理,特彆是超導磁體和直綫電機的關鍵技術。此外,我也關心磁浮列車在噪音控製、能耗優化以及乘客舒適度方麵的技術挑戰和解決方案。DVD的配閤,我想它可能會展示一些磁浮列車在高速運行過程中,乘客感受到的加速度變化麯綫,或者電動汽車在極端環境下的電池性能測試視頻,這些直觀的體驗能夠幫助我更好地理解技術背後的意義。

评分

《綠能清華:電動車與磁浮車》這本書,在我看來,不僅僅是關於兩種交通工具的技術介紹,更是一種關於未來生活方式的展望。我希望書中能夠展現齣“綠能”理念是如何貫穿這兩種交通工具的設計、製造、運行和淘汰全過程的。對於電動車,我希望它能夠詳細介紹如何利用可再生能源(如太陽能、風能)來為其充電,從而實現真正的零排放。這包括瞭對分布式能源發電、儲能技術、以及智能電網接入等方麵的探討。同時,我也關注電動汽車在共享齣行模式下的發展,以及其如何與智慧城市建設相結閤,提升居民的齣行便利性和生活品質。而對於磁浮車,我對其“無接觸”的運行方式一直充滿好奇。我希望書中能夠深入剖析其懸浮和推進的物理原理,並解釋其在高速運行中為何能夠實現如此平穩的乘坐體驗。此外,我更關注磁浮車在城市規劃中的應用,例如是否可以設計成懸浮式的交通網絡,從而減少對地麵空間的占用,並在一定程度上緩解交通擁堵。DVD的輔助,我預想它會展示一些磁浮列車在不同天氣條件下的運行測試,或者電動汽車的自動駕駛技術在復雜路況下的錶現,這些直觀的畫麵能夠幫助我更深刻地理解書中的技術細節。

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我對《綠能清華:電動車與磁浮車》這本書的期待,很大程度上源於其“清華”的背景,這通常意味著高水平的學術研究和前瞻性的視野。我希望這本書能夠超越市麵上一些科普讀物,提供更深入、更係統的分析。對於電動車,我非常感興趣的是其整體生態係統的構建。這不僅僅是製造一輛電動汽車,更包括瞭其與能源供應、城市交通管理、智能齣行服務等方麵的深度融閤。我希望書中能夠探討電動汽車作為智能終端,如何與物聯網、大數據、人工智能等前沿技術相結閤,構建一個更加高效、便捷、個性化的齣行體驗。例如,如何通過數據分析優化電動汽車的續航裏程預測和充電規劃?如何實現電動汽車與其他交通方式的無縫銜接?我對於磁浮車的未來發展也充滿瞭遐想,尤其是在大城市交通擁堵日益嚴重的背景下。我希望書中能夠深入探討磁浮交通在解決“最後一公裏”問題,或者作為城市內部高速通勤解決方案的潛力。比如,其相對於傳統地鐵和輕軌的優勢和劣勢;其建設成本和運營維護的經濟性分析;以及其在不同城市規劃中的可行性研究。DVD的加入,我期待它能提供一些關於未來城市交通的虛擬現實場景,展示電動汽車和磁浮列車如何協同工作,形成一個高效、低碳的交通網絡。

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