《電動汽車驅動與控制技術》結合作者在該領域的研究成果,比較全面地介紹了電動汽車驅動與控制技術。全書共分為8章,闡述了電動汽車驅動系統的基本結構與工作原理、驅動電機技術、功率變換技術、動力電池技術、車載傳感器技術及相關的驅動系統建模、控制與仿真技術。書中內容緊密圍繞近年來電動汽車領域的*新發展動態及關鍵技術,對于電動汽車驅動控制系統的設計具有重要的指導意義。
《電動汽車驅動與控制技術》理論聯系實際,深入淺出,圖文并茂,可作為普通高等院校車輛工程、自動化及其相關專業本科生,控制科學與工程、車輛工程等學科研究生的教材,也可供電動汽車及其相關領域的工程技術人員和科研人員參考使用。
研究成果豐富。闡述了電動汽車驅動系統的基本結構、工作原理、驅動電動機技術、功率變換技術、動力電池技術、傳感器技術及相關的驅動系統建模、控制與仿真技術。
實用性強。應用實例可以幫助讀者加深對電動汽車驅動電機與控制技術的理解和掌握,進而將其應用于電動汽車驅動控制系統的設計中
汽車工業是現代科學技術重大的成就之一,在滿足貨物運輸、工農業生產及人們生活流動性需求等方面具有無可替代的作用,有力地推動了社會進步和經濟發展。然而,隨著汽車工業的飛速發展和全球汽車保有量的不斷增加,燃油汽車帶來的能源短缺和環境污染問題日益凸顯,發展高效、節能、環保的電動汽車已經成為汽車工業發展的趨勢和方向。
我國非常重視包括電動汽車在內的新能源汽車的研發工作,并將新能源汽車確立為我國七大戰略性新興產業之一。2020年國務院頒布的《新能源汽車產業發展規劃(20212035年)》要求,堅持電動化、網聯化、智能化發展方向,深入實施發展新能源汽車國家戰略,以融合創新為重點,突破關鍵核心技術,提升產業基礎能力,構建新型產業生態,完善基礎設施體系,優化產業發展環境,推動我國新能源汽車產業高質量可持續發展,加快建設汽車強國。電動汽車涉及機械、電子、控制、電力電子、電機驅動和動力電池等技術,將這些技術與電動汽車技術相融合,促進電動汽車理論和技術的進步,是必須進行的一項關鍵性工作。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中明確提出突破新能源汽車高安全動力電池、高效驅動電機、高性能動力系統等關鍵技術。
驅動與控制技術是提高電動汽車實用性的一項關鍵技術。編者及其團隊在多年的研究過程中積累了一些學術成果和經驗體會,并在已有研究成果的基礎上,對電動汽車驅動系統及其控制技術進一步充實和擴展,整理出版了這本書,以期推動電動汽車驅動控制理論和技術的應用和發展。本書的特點是研究成果豐富,理論聯系實際,實用性強,在注重理論闡述的前提下,力圖做到深入淺出、圖文并茂,比較全面地反映了電動汽車驅動控制技術的發展現狀。全書內容分為8章,主要闡述了電動汽車驅動系統的基本結構與工作原理、驅動電機技術、功率變換技術、動力電池技術、車載傳感器技術及相關的驅動系統建模、控制與仿真技術等。本書的內容和應用實例可以幫助讀者加深對電動汽車驅動電機與控制技術的理解和掌握,進而將其應用于電動汽車驅動控制系統的設計中。
本書由楊盼盼、龔賢武、林海和于雅鑫編寫完成。具體分工如下:第1章和第7章由楊盼盼編寫,第2章和第8章由龔賢武編寫,第3章和第4章由林海編寫,第5章和第6章由于雅鑫編寫。全書由楊盼盼和龔賢武統一整理定稿。
本書在編寫過程中得到了長安大學電子與控制工程學院與教務處的大力支持,在此表示感謝。
由于編者水平有限,書中難免有遺漏和不當之處,敬請廣大讀者批評指正。
前言
第1章緒論
11電動汽車發展的背景及意義
111電動汽車發展的背景需求
112電動汽車發展的意義
12電動汽車的分類
121純電動汽車
122混合動力電動汽車
123燃料電池電動汽車
13電動汽車的發展概況
131電動汽車的發展歷史
132國內外電動汽車的研發與發展現狀
133電動汽車發展展望與關鍵技術
14電動汽車驅動與控制系統
15本章小結
習題
第2章電動汽車基本結構與工作原理
21電動汽車的構成
211電力電子驅動子系統
212能量子系統
213輔助子系統
22電動汽車的驅動形式
221傳統機械驅動方式
222電機-驅動橋組合式
223電機-驅動橋整體式
224輪轂電機分散式
23電動汽車的基本原理
231電動汽車受力分析
232電動汽車動力學方程
233電動汽車行駛的附著條件與附著率
24電動汽車的性能指標
241電動汽車的動力性能
242電動汽車的制動性能
243電動汽車的燃料經濟性
25電動汽車的典型行駛工況
251美國行駛工況
252歐洲行駛工況
253日本行駛工況
26本章小結
習題
第3章電動汽車驅動電機技術
31電動汽車驅動電機概述
311電動汽車對驅動電機的要求
312電動汽車驅動電機分類
32直流電機
321直流電機的基本結構
322直流電機的工作原理
323直流電機的數學模型
324直流電機的控制
325直流電機的特點及應用
33交流異步電機
331交流異步電機的基本結構
332交流異步電機的工作原理
333交流異步電機的數學模型
334交流異步電機的控制
335交流異步電機的特點及應用
34永磁同步電機
341永磁同步電機的基本結構
342永磁同步電機的工作原理
343永磁同步電機的數學模型
344永磁同步電機的控制
345永磁同步電機的特點及應用
35無刷直流電機
351無刷直流電機的基本結構
352無刷直流電機的工作原理
353無刷直流電機的數學模型
354無刷直流電機的控制
355無刷直流電機的特點及應用
36本章小結
習題
第4章電動汽車功率變換技術
41功率變換技術概述
42功率半導體器件
421功率二極管
422功率場效應晶體管
423絕緣柵雙極晶體管
43PWM控制技術
431PWM的基本原理
432PWM的分類
433PWM的控制方法
44典型功率變換電路
441AC/AC變換電路
442AC/DC變換電路
443DC/DC變換電路
444DC/AC變換電路
45電動汽車制動能量回收
451制動能量回收原理
452制動能量回收電路
46本章小結
習題
第5章電動汽車動力電池技術
51動力電池的概念及分類
52動力電池的結構與原理
521動力電池的組成
522動力電池的工作原理
53電動汽車動力電池的基本參數
54電動汽車對動力電池的要求
55電動汽車常用動力電池
551化學類動力電池
552物理類動力電池
56電動汽車動力電池存在的問題
57電動汽車動力電池的測試與管理
571動力電池的測試
572動力電池的管理
58本章小結
習題
第6章電動汽車車載傳感器技術
61車載傳感器簡介
62傳感器技術基礎
621傳感器的組成與分類
622傳感器的特性與指標
623傳感器的標定與校準
624傳感器的性能與要求
63速度傳感器
631轉速傳感器
632車速傳感器
633輪速傳感器
64轉向傳感器
65電壓-電流傳感器
651霍爾元件式電壓-電流傳感器
652分流電阻式電流傳感器
66溫度傳感器
661熱敏鐵氧體溫度傳感器
662空調系統溫度傳感器
67力矩傳感器
671霍爾式力矩傳感器
672磁阻式力矩傳感器
68本章小結
習題
第7章電動汽車驅動控制技術
71電動汽車驅動系統概述
72電動汽車驅動系統的組成及要求
721電動汽車驅動系統的組成
722電動汽車對驅動系統的要求
73電動汽車驅動系統的性能
731基本性能要求
732動態性能指標
733穩態性能指標
74電動汽車直流電機驅動系統的車速-電流雙閉環控制
741電動汽車直流電機驅動系統模型
742電動汽車直流電機驅動系統的車速控制方式
743電動汽車直流電機驅動系統車速-電流雙閉環控制
75電動汽車無刷直流電機驅動系統的自適應模糊PID控制
751模糊控制理論概述
752電動汽車無刷直流電機驅動系統模型
753電動汽車無刷直流電機驅動系統自適應模糊PID控制
76電動汽車無刷直流電機制動能量回收及制動力分配策略
761電動汽車無刷直流電機制動能量回收原理
762電動汽車制動力分配策略及制動能量回收
77本章小結
習題
第8章電動汽車仿真技術
81電動汽車仿真技術
811系統仿真的含義與分類
812電動汽車仿真方法
813離線仿真技術
814硬件在環仿真技術
82電動汽車仿真軟件
821ADVISOR仿真軟件
822CRUISE仿真軟件
823CarSim仿真軟件
83電動汽車整車仿真實例
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