電動汽車工程手冊 第五卷 驅動電機與電力電子

第1章 概述

1.1 電動汽車驅動電機系統(tǒng)/1

1.2 驅動電機系統(tǒng)的設計要求/2

1.2.1 電動汽車對驅動電機系統(tǒng)設計需求/2

1.2.2 驅動電機系統(tǒng)的主要類型/4

1.3 車用驅動電機系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢/5

1.3.1 我國車用驅動電機系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況/5

1.3.2 我國車用驅動系統(tǒng)總體技術進展概況/7

1.3.3 國外車用驅動電機系統(tǒng)技術發(fā)展概況/18

1.3.4 輪轂電機發(fā)展概況/24

1.4 我國電動汽車驅動電機系統(tǒng)技術發(fā)展趨勢31

參考文獻/32

第2章 驅動電機的關鍵材料和零部件

2.1 無取向硅鋼材料/29

2.1.1 性能要求/29

2.1.2材料特性/30

2.1.3影響因素/32

2.1.4典型產(chǎn)品/34

2.2 稀土永磁材料/34

2.2.1 性能要求/34

2.2.2 主要成分/35

2.2.3 制備工藝/37

2.2.4 典型產(chǎn)品/39

2.3 漆包線與絕緣材料/40

2.3.1 漆包線/40

2.3.2絕緣材料/41

2.4 高速軸承/44

2.4.1 性能要求/44

2.4.2 主要類型及結構/45

2.4.3 選型及關鍵指標/45

2.4.4 壽命校核/46

2.5位置傳感器/48

2.5.1旋轉變壓器/48

2.5.2 磁編碼器/50

2.6 溫度傳感器/55

2.6.1 基本原理/55

2.6.2 主要參數(shù)/56

2.7 密封材料/57

2.7.1 分類及基本要求/57

2.7.2典型的密封材料/58

參考文獻/59

第3章 永磁同步電機設計

3.1 概述/61

3.2 主要結構及零部件/62

3.2.1 基本結構/62

3.2.2 定子總成/63

3.2.3 轉子總成/70

3.2.3 冷卻結構/72

3.3 永磁同步電機的調速特性/75

3.3.1 電壓方程式和相量圖/75

3.3.2 功率和轉矩/77

3.4 永磁同步電機的變頻調速特性/77

3.4.1 電壓極限橢圓和電流極限圓/78

3.4.2 恒轉矩曲線和最大轉矩/電流曲線/79

3.4.3弱磁控制與最大轉矩電壓比曲線/80

3.4.4 定子電流最佳控制運行/81

3.5 永磁同步電機多領域集成與多層面協(xié)同設計方法/84

3.5.1 基本設計準則/84

3.5.2 永磁同步電機多領域集成設計方法/85

3.5.3 永磁同步電機多層面協(xié)同仿真/90

3.5.4 樣機設計及驗證/94

參考文獻/97

第4章 異步驅動電機

4.1概述/99

4.2異步驅動電機結構/100

4.2.1基本結構/100

4.2.2轉子/101

4.2.3測速系統(tǒng)/103

4.3穩(wěn)態(tài)工作特性/104

4.3.1 運行原理/104

4.3.2穩(wěn)態(tài)運行特性/104

4.4異步驅動電機變頻運行/108

4.4.1 恒磁通區(qū)的運行特性/108

4.4.2恒電壓區(qū)驅動電機的運行特點/109

4.5基于多領域集成與多層面協(xié)同的異步驅動電機設計方法110

4.5.1 設計任務/110

4.5.2 設計流程/111

4.5.3 基于多領域集成與多層面協(xié)同的異步驅動電機設計方法/116

參考文獻/121

第5章 高速減速器

5.1 概 述/123

5.1.1  高速減速器的工作原理/123

5.1.2基本類型/123

5.2主要結構及零部件/124

5.2.1減速機構/125

5.2.2駐車機構/134

5.2.3箱體/142

5.2.4差速器/143

5.2.5密封/144

5.3減速器的特性（高速性）及設計/144

5.3.1減速器的特性 /144

5.3.2減速器設計/144

5.4典型高速減速器產(chǎn)品/146

5.4.1  橫置減速器/146

5.4.2  縱置減速器/148

5.4.3  兩檔減速器/149

參考文獻/151

第6章 電驅動總成振動噪聲

6.1　電驅動總成振動噪聲/153

6.1.1　電驅動總成振動噪聲的分類/153

6.1.2　機械振動噪聲/154

6.1.3　氣動噪聲/155

6.1.4　諧波噪聲/156

6.1.5　電磁振動噪聲/156

6.1.6　減速器噪聲/158

6.2　電驅動總成振動模態(tài)/159

6.2.1 電機振動模態(tài)/160

6.2.2減速器振動模態(tài)/161

6.3　電機徑向電磁力/162

6.4　齒輪動態(tài)嚙合力/164

6.4.1 齒輪嚙合剛度激勵/164

6.4.2 齒輪嚙合誤差激勵 /166

6.4.3 齒輪嚙合沖擊激勵 /167

6.4.4 減速器殼體輻射噪聲/168

6.5　電驅動總成噪聲的評價/168

6.5.1　基本聲學參數(shù)/168

6.6　電驅動總成噪聲的測量方法/173

6.6.1　測量要求/173

6.6.2　聲功率級的測定/173

6.6.3　表面聲壓級的測定/174

參考文獻/176

第7章 電機控制器的關鍵零部件

7.1 功率器件/179

7.1.1 IGBT功率器件/179

7.1.2 SiC功率器件/182

7.2 支撐電容/185

7.2.1 直流電容器參數(shù)需求/185

7.2.2 膜電容器技術特點/186

7.2.3 膜電容器關鍵技術/188

7.3 傳感器/189

7.3.1 電流傳感器/189

7.3.2 溫度傳感器/190

7.4 濾波器/191

7.4.1 濾波器基本需求/191

7.4.2 車用濾波器設計/192

參考文獻/195

第8章 功率電路設計

8.1 電力電子集成設計方法/197

8.1.1 電力電子集成設計方法/197

8.1.2 冷卻結構設計/198

8.2 電力電子集成設計實例/202

8.2.1 單控制器DC/AC/202

8.2.2 DC/AC+DC/DC集成控制器/204

8.2.3 集成雙向DC/DC+雙DC/AC控制器/206

參考文獻/209

第9章 控制電路設計

9.1 MCU微處理器/211

9.1.1 飛思卡爾MPC5643L微處理器/211

9.1.2 飛思卡爾MPC5744P微處理器/214

9.1.3 英飛凌TC275微處理器/216

9.2 MCU控制電路設計/219

9.2.1 MCU供電電源配置/219

9.2.2 MCU外圍電路配置/220

9.3控制電源設計/223

9.3.1 開關電源主要拓撲結構/223

9.3.2 反激式電源設計/228

9.4 信號處理電路設計/231

9.4.1 溫度采樣電路/231

9.4.2 電壓采樣電路/232

9.4.3 電流采樣電路/232

9.4.4 旋變解碼電路/233

9.5驅動電路設計/235

9.5.1 典型驅動電路的隔離方式/235

9.5.2 驅動電路參數(shù)設計/237

參考文獻/239

第10章 驅動電機系統(tǒng)控制算法及軟件架構

10.1 永磁同步電機控制方法/241

10.1.1 永磁同步電機矢量控制方法/241

10.1.2永磁同步電機直接轉矩控制方法/245

10.1.3 永磁同步電機兩種控制方法的比較/249

10.2 交流異步電機控制方法/250

10.2.1 基本控制方法/250

10.2.2交流異步電機動態(tài)數(shù)學模型/250

10.2.3交流異步電機矢量控制系統(tǒng)/253

10.2.4交流異步電機直接轉矩控制系統(tǒng)/255

10.3 AutoSAR軟件架構/257

10.3.1 基礎軟件層/258

10.3.2 應用層軟件/265

10.4電機軟件設計方法及流程/269

10.4.1 CMMI和ASPICE模型/269

10.4.2 MCU軟件開發(fā)流程/270

10.4.3 MISRA C規(guī)范/271

參考文獻/272

第11章 驅動電機系統(tǒng)功能安全開發(fā)

11.1 概述/273

11.1.1 功能安全標準273

11.2 概念階段功能安全開發(fā)/276

11.3 系統(tǒng)功能安全開發(fā)/277

11.4 硬件功能安全開發(fā)/278

11.5 軟件功能安全開發(fā)/280

11.6 功能安全產(chǎn)品生產(chǎn)發(fā)布/284

參考文獻/285

第12章 DC/DC變換器

12.1 分類及原理/287

12.2 降壓變換器/288

12.2.1電路結構/288

12.2.2工作原理/288

12.2.3工作模式/289

12.2.4CCM降壓變換器的輸出電壓/289

12.2.5CCM降壓變換器的電感紋波電流/291

12.2.6CCM降壓變換器的電容紋波電壓/291

12.2.7CCM與DCM的邊界/292

12.2.8DCM電路的輸出電壓/293

12.3升壓變換器/294

12.3.1電路結構/294

12.3.2工作原理/294

12.3.3CCM升壓變換器的輸出電壓/295

12.3.4CCM升壓變換器的電感紋波電流/296

12.3.5CCM升壓變換器的電容紋波電壓/297

12.3.6CCM和DCM的邊界/297

12.3.7DCM電路的輸出電壓/297

12.4DC/DC組合電路/298

12.4.1半橋DC/DC電路/298

12.4.2H橋DC/DC電路/298

12.5DC/DC隔離變換器/299

12.5.1單端正激式變換器/300

12.5.2H橋式變換器/298

12.6 諧振式變換器/301

12.7DC/DC車載應用/302

12.7.1電驅動系統(tǒng)雙向DC/DC轉換器/302

12.7.2高低壓變換隔離DC/DC變換器/303

12.7.348V混合動力系統(tǒng)DC/DC變換器/304

參考文獻/305

第13章 驅動電機系統(tǒng)的電磁兼容技術

13.1 車用電機驅動系統(tǒng)電磁兼容機理/307

13.1.1 電磁干擾分類/307

13.1.2 差模干擾與共模干擾/308

13.1.3 車用電機驅動系統(tǒng)干擾源分析/309

13.1.4 車用電機驅動系統(tǒng)干擾傳輸路徑分析/309

13.2 車用電機驅動系統(tǒng)電磁干擾防治/312

13.2.1 電路EMC設計準則/312

13.2.2 電磁干擾濾波器/317

13.2.3 優(yōu)化驅動電路設計/321

13.2.4 改進高頻調制策略/322

13.2.5 改進電路拓撲/325

13.2.6 應用舉例/327

參考文獻/330