Hybrid, Electric and Fuel-Cell Vehicles

Front Matter......Page 1
Preface......Page 4
Table of Contents......Page 6
1.1 Introduction......Page 13
1.2 Why Electric Drive?......Page 14
1.3.1 Propane/LPG Vehicles......Page 15
1.3.2 Ethanol/Methanol Vehicles......Page 16
1.4 The Basics of Electric Vehicles......Page 17
1.4.1 Regenerative Braking......Page 18
1.5 Battery-Operated Electric Vehicles......Page 19
1.6 Hybrid Electric Vehicles......Page 20
1.7 Fuel Cell Electric Vehicles......Page 21
1.8 A Look at History......Page 23
1.9 Precautions for Working on Electric Drive Vehicles......Page 26
Review Questions......Page 27
2. Electrical Basics......Page 29
2.2 Electrical Terms......Page 30
2.2.3 Circuit Terminology......Page 31
2.2.4 Alternating Current......Page 32
2.3.1 Circuits......Page 34
2.4.1 Resistors......Page 35
2.4.3 Switches......Page 36
2.4.6 Capacitors......Page 37
2.4.8 Diodes......Page 38
2.4.9 Transistors......Page 39
2.5.1 Fundamentals of Magnetism......Page 41
2.5.3 Induced Voltage......Page 42
2.6.1 High-Voltage Systems......Page 43
Review Questions......Page 44
3.1 Introduction......Page 46
3.2 Basic Motor Operation......Page 47
3.2.1 Electromagnets......Page 48
3.2.4 Self-Inductance......Page 50
3.2.6 Inductive Reactance......Page 51
3.3.2 Field Windings......Page 52
3.3.5 Field Winding Designs......Page 53
3.3.6 Work......Page 54
3.4 AC Motors......Page 55
3.4.2 Basic Operation......Page 56
3.4.3 Synchronous Motor......Page 57
3.4.4 Induction Motor......Page 59
3.4.5 Switched Reluctance Motors......Page 60
3.5.1 DC Generators......Page 61
3.5.2 AC Generators......Page 62
3.6 Motor/Generators......Page 63
3.7 Controllers......Page 64
3.7.1 Inverters and Converters......Page 65
Review Questions......Page 66
4. Battery Basics......Page 68
4.1 Introduction......Page 69
4.2.3 Battery Hardware......Page 70
4.2.4 Battery Arrangements......Page 71
4.2.5 Charging......Page 72
4.3 Battery Ratings......Page 73
4.4 Common Types of Batteries......Page 75
4.4.1 Battery Chemistry......Page 76
4.5.1 Applications......Page 78
4.5.2 Safety Issues......Page 79
4.6.1 Basic Construction......Page 81
4.6.2 Discharging and Charging......Page 83
4.6.4 Testing......Page 85
4.6.5 Battery Safety......Page 87
4.7.1 Nickel-Metal Hydride Cells......Page 88
4.8.1 Lithium-Ion Battery......Page 89
4.9 Ultra-Capacitors......Page 91
4.9.1 Capacitors......Page 92
4.9.2 Ultra-Capacitors......Page 93
Review Questions......Page 95
5. The Basics of a Battery-Operated Electric Vehicle......Page 96
5.2 Advantages......Page 97
5.2.1 Cost......Page 98
5.2.2 BEV vs. ICEV......Page 99
5.2.4 Emissions......Page 100
5.5 Monroney Label......Page 101
5.6.1 Component Specifications......Page 103
5.6.2 Controller......Page 105
5.6.3 Inverter/Converter......Page 106
5.7 Battery Charging......Page 107
5.7.1 Charge Levels......Page 109
5.7.2 Conductive Charging......Page 110
5.7.5 Charging Procedures......Page 111
5.8 Accessories......Page 112
5.8.2 Power Brakes......Page 113
5.9 Driving an EV......Page 114
5.9.1 Starting......Page 115
5.9.2 Driving and Braking......Page 116
5.10.1 Battery Pack......Page 117
5.10.2 Charging......Page 118
5.11 Mitsubishi i MiEV......Page 119
5.12.1 Motor......Page 120
5.13 Smart Fortwo Electric Drive or Smart ED......Page 121
5.15 Basic Diagnosis......Page 122
5.15.2 Self-Diagnostics......Page 124
Review Questions......Page 125
6.1 Introduction......Page 126
6.2.1 Types......Page 127
6.3 Benefits of a Hybrid......Page 128
6.3.3 Cost......Page 129
6.4 Technology......Page 130
6.4.1 Internal Combustion Engine......Page 132
6.4.4 Regenerative Brakes......Page 133
6.5.1 HVAC......Page 135
6.6 Types of HEVs......Page 136
6.8 Chevrolet Volt......Page 138
6.8.1 Powertrain......Page 139
6.8.2 Basic Operation......Page 140
6.9 Battery Pack......Page 141
6.9.1 Charging Methods......Page 142
6.9.2 Programmable Charging......Page 144
6.9.3 Basic Operation......Page 145
6.10 Cooling System......Page 149
6.10.2 Electric Drive Cooling System......Page 150
6.11.1 First Responder......Page 151
6.12.1 Driver-Selected Operating Modes......Page 152
6.13.1 Mercedes-Benz Sprinter......Page 153
6.14 Hydraulic Hybrids......Page 154
Review Questions......Page 156
7. Mild and Assist Hybrids......Page 157
7.2.1 General Motors......Page 158
7.3 Belt Alternator/Starter Hybrid System......Page 160
7.3.1 General Motors......Page 161
7.4.1 DaimlerChrysler......Page 162
7.4.2 General Motors eAssist......Page 163
7.5.1 Honda Insight......Page 164
7.5.2 Honda Civic Assist Hybrid......Page 173
7.5.3 Honda Accord Hybrid......Page 177
7.5.4 Honda Hybrid Safety Issues......Page 182
7.6.1 GT3R......Page 184
Review Questions......Page 185
8.1 Introduction......Page 186
8.2 Toyota\'s Hybrids......Page 187
8.2.1 Toyota Prius......Page 188
8.2.2 Prius Plug-in......Page 202
8.2.3 Toyota\'s Hybrid SUVs......Page 203
8.3 Ford Hybrids......Page 210
8.3.1 Operation......Page 211
8.3.2 Electronic Components......Page 213
8.3.4 Engine......Page 214
8.3.5 Transaxle......Page 215
Review Questions......Page 216
9.2 Models Using an ISAD......Page 218
9.3 Honda Civic Full Hybrid......Page 219
9.3.1 Electronic Controls......Page 220
9.3.2 Engine......Page 221
9.3.3 Operation......Page 222
9.3.4 Insight and CR-Z......Page 223
9.3.5 Accord and Civic Plug-in Hybrids......Page 224
9.4 Audi, Porsche, and Volkswagen Hybrids......Page 225
9.5.1 BMW 3 and 5 Series ActiveHybrids......Page 226
9.5.2 Hyundai Sonata Hybrid......Page 227
9.6.1 GM Two-Mode Hybrid System......Page 228
9.6.2 Operation......Page 229
9.6.3 BMW X6 ActiveHybrid......Page 231
9.7.1 BMW i Concepts......Page 232
9.7.3 Jaguar C-X75......Page 233
Review Questions......Page 234
10. Basic Hybrid Maintenance and Service......Page 236
10.2 Precautions......Page 237
10.3 Depowering the High-Voltage System......Page 239
10.3.1 Honda Hybrids......Page 240
10.3.2 Toyota Hybrids......Page 241
10.3.3 Ford Motor Company Hybrids......Page 242
10.3.5 GM Two-Mode......Page 243
10.4 Safety Features......Page 244
10.5 Batteries......Page 245
10.5.1 12-Volt Batteries......Page 246
10.5.2 High-Voltage Batteries......Page 248
10.5.3 Jump-Starting......Page 250
10.6 Maintenance......Page 251
10.7.1 Gathering Information......Page 252
10.8 Specific Diagnostics for Manufacturers......Page 254
10.8.1 Ford Diagnostics......Page 255
10.8.2 Toyota Hybrids......Page 256
10.8.3 Honda Hybrids......Page 257
10.9 Engines......Page 259
10.9.1 Cooling Systems......Page 260
10.10 Transmission......Page 264
10.11 Brakes......Page 266
10.11.1 Electronically Controlled Brake System......Page 267
10.11.2 Toyota Pad Replacement......Page 268
10.12 Steering......Page 269
10.13 Air Conditioning......Page 270
Review Questions......Page 271
11. Fuel Cell and other Alternative Power Vehicles......Page 272
11.1 Introduction......Page 273
11.3 Fuel Cells......Page 274
11.3.1 Types of Fuel Cells......Page 275
11.3.2 Obstacles for Fuel Cell Vehicles......Page 279
11.4.2 Sources of Hydrogen......Page 281
11.4.3 Hydrogen Fuel for ICEs......Page 282
11.4.5 In-Vehicle Storage......Page 283
11.5 Prototype FCEVs......Page 285
11.5.2 General Motors Corporation......Page 286
11.5.4 Honda......Page 288
11.5.5 Others......Page 290
11.6.1 ICE Modifications......Page 291
11.6.2 Zero-Emissions Vehicles......Page 292
11.6.3 Diesel Engines......Page 293
11.6.4 Steam Hybrid......Page 294
Review Questions......Page 295
Glossary......Page 297
Resources......Page 308
A......Page 309
B......Page 310
C......Page 313
D......Page 316
E......Page 317
F......Page 320
H......Page 323
I......Page 327
L......Page 329
M......Page 330
N......Page 331
P......Page 332
R......Page 333
S......Page 334
T......Page 336
U......Page 338
V......Page 339
Z......Page 340