本書主要介紹電動汽車一體化動力傳動技術,即純電動汽車動力傳動系統的結構和布置形式,根據電機外特性、整車的參數、性能設計要求,選擇電機集成變速器的驅動形式,完成對驅動電機的功率、轉矩、轉速和變速器的擋位數、速比進行匹配計算。全書內容包括驅動電機與變速器參數匹配、電機選型設計、變速器設計、動力總成耦合控制方法、動力總成擋位集成控制換擋規律的制定方法及換擋過程的要求和優化技術等。
本書內容深入淺出,結合實際,便于讀者學習,可供科研單位、工廠及有關工程技術人員參考使用,也可作為汽車工程類院校本科生和研究生的專業教學參考書。
田晉躍，江蘇大學汽車與交通工程學院車輛工程系，教授，1982 年2 月至1999 年4 月,在機械工業部天津工程機械研究所路面機械研究室，高 級工程師；液力機械傳動研究室副主任，高 級工程師。
1999 年5 月調入江蘇大學工程機械研究所,任所長，教授。兼任中國工程機械學會理事、中國工程機械液壓傳動技術分會副理事長、中國公路學會筑路機械分會理事、江蘇公路學會筑路機械委員會副主任，《中國工程機械學報》和《工程機械與維修》雜志編委。
多年來,完成30 項科研項目,其中9 項為國家及機械部項目，修定、制定4 項行業標準,主管完成科研項目15 項,共有6 項獲國家、部省及局級科技獎,并在各類行業期刊上發表了60多篇論文。
現從事工程機械模塊教學與科研工作。重點研究機電液一體化控制車輛，實現行走工程車輛裝備的復合作業，研究行走工程車輛裝備及其控制操縱系統，使行走工程車輛裝備達到節能、高效、操作簡便、舒適的技術水平。
第1章 緒論 001
1.1 一體化動力傳動總成的基本結構 003
1.1.1 動力傳動總成的基本分類 003
1.1.2 純電動汽車動力傳動系統基本方案 005
1.2 電動汽車動力傳動總成的技術特征 007
1.2.1 電動汽車動力傳動總成性能指標 007
1.2.2 電動汽車一體化動力傳動的控制思想 008
1.2.3 電動汽車一體化動力傳動的控制方式 009
1.3 電動汽車一體化動力傳動的應用案例 010
第2章 電動汽車動力系統 015
2.1 直流電機及其驅動系統 016
2.1.1 直流電機的工作原理 016
2.1.2 直流電機的動態方程與特性分析 018
2.1.3 直流電機的調速方法 021
2.1.4 直流電機的脈寬調制控制 023
2.1.5 直流電機的轉矩與轉速控制 024
2.1.6 直流電機的特點 025
2.2 交流感應電機及其驅動系統 025
2.2.1 交流感應電機的工作原理 026
2.2.2 交流感應電機的特性分析 027
2.2.3 交流感應電機的矢量控制 028
2.2.4 交流感應電機的特點及應用 029
2.3 永磁同步電機及其驅動系統 029
2.3.1 永磁無刷直流電機及其驅動系統 029
2.3.2 永磁同步電機及其驅動系統 033
2.4 開關磁阻電機及其驅動系統 036
2.4.1 開關磁阻電機的結構和工作原理 036
2.4.2 開關磁阻電機的控制 038
2.4.3 開關磁阻電機的特點及應用 039
2.5 功率轉換器 040
第3章 驅動電機設計選型基礎 043
3.1 電動汽車驅動電機基本結構 044
3.1.1 驅動電機的基本要求和組成 044
3.1.2 直流電機及其控制系統 047
3.1.3 交流三相感應電機及其控制系統 049
3.1.4 永磁同步電機結構及工作原理 050
3.1.5 開關磁阻電機及其控制系統 052
3.2 永磁同步電機的電磁設計 053
3.2.1 電機主要尺寸的計算 053
3.2.2 極槽配合的選取 055
3.3 永磁同步電機定子的設計 056
3.3.1 鐵芯材料的選取 056
3.3.2 電機定子齒槽設計 057
3.3.3 電機定子繞組方案 058
3.4 永磁同步電機轉子的設計 059
3.4.1 電動汽車永磁同步電機的磁路結構特點 059
3.4.2 永磁同步電機的數學模型 061
3.5 永磁同步電機特性參數的分析 063
第4章 電動汽車傳動裝置優化設計 065
4.1 齒輪強度計算 066
4.1.1 齒輪傳動目標函數的確定 066
4.1.2 齒輪箱設計變量的確定 068
4.1.3 齒輪箱約束條件的確定 068
4.2 行星機構的設計與計算 069
4.2.1 行星輪系中各輪齒數的確定 070
4.2.2 行星輪系的均衡裝置 073
4.2.3 行星輪系傳動比的計算 074
4.3 離合器的結構與工作原理 076
4.3.1 離合器的作用 076
4.3.2 離合器的分類 077
4.4 齒輪箱體輕量化 080
4.4.1 結構優化設計方法簡介 081
4.4.2 齒輪箱結構拓撲優化流程 082
第5章 動力傳動系統參數匹配 085
5.1 動力傳動系統方案分析 086
5.1.1 動力傳動系統的組成 086
5.1.2 動力傳動系統的基本方案 087
5.1.3 動力傳動系統的方案選擇 088
5.2 驅動電機與變速器參數匹配 090
5.2.1 純電動汽車設計要求 090
5.2.2 電機參數匹配 091
5.2.3 變速器參數匹配 093
5.3 電驅動橋的匹配實例 097
5.3.1 電動工程車輛電驅動橋匹配 098
5.3.2 電驅動橋傳動分析 100
第6章 動力傳動系統仿真 102
6.1 系統模型的建立 103
6.1.1 駕駛員模型 104
6.1.2 循環工況輸入模型 104
6.1.3 電機模型 104
6.1.4 電池模型 106
6.1.5 逆變器模型 108
6.1.6 變速器模型 108
6.1.7 整車動力學模型 109
6.1.8 控制器模型 112
6.2 仿真分析 118
6.2.1 加速時間仿真 118
6.2.2 最高車速仿真 118
6.2.3 最大爬坡度仿真 118
6.2.4 續駛里程仿真 118
6.2.5 柔性換擋仿真 120
第7章 動力傳動系統換擋規律 125
7.1 一體化控制流程 126
7.2 加速踏板的響應和控制 127
7.3 變速器的換擋規律 127
7.3.1 最佳動力性換擋規律 128
7.3.2 最佳經濟性換擋規律 130
7.3.3 組合型換擋控制策略 131
7.4 優化的柔性換擋控制策略 132
第8章 雙電機動力總成耦合控制 138
8.1 純電動汽車能耗分析 139
8.2 雙電機驅動結構分析 140
8.2.1 獨立驅動結構分析 140
8.2.2 耦合驅動結構分析 141
8.2.3 雙電機耦合結構節能優勢分析 143
8.3 基于行星耦合系統的新型雙電機驅動結構 145
8.3.1 電機獨立驅動模式 146
8.3.2 電機聯合驅動模式 147
8.4 雙電機動力耦合系統控制策略 149
8.4.1 動力系統控制架構的分析 149
8.4.2 能量管理模塊 152
8.5 基于能效的參數優化 155
8.5.1 遺傳算法 155
8.5.2 電機和傳動系統參數的優化 156
8.5.3 基于遺傳算法模型求解 159
第9章 無離合兩擋AMT 控制的優化 162
9.1 無離合器的兩擋AMT 工作原理 163
9.1.1 兩擋AMT 結構 163
9.1.2 兩擋AMT 換擋結構 163
9.2 兩擋AMT 換擋過程動力學模型 165
9.2.1 驅動電機轉矩清零階段 165
9.2.2 換擋電機摘擋階段 166
9.2.3 驅動電機主動調速階段 167
9.2.4 接合套向同步環運動階段 167
9.2.5 接合套與同步環向目標擋位齒圈運動階段 167
9.2.6 同步環開始同步階段 168
9.2.7 同步環完全同步階段 168
9.2.8 換擋電機掛擋階段 169
9.2.9 驅動電機轉矩恢復階段 169
9.3 換擋過程控制策略 170
9.4 換擋過程評價指標 171
9.4.1 換擋時間指標 171
9.4.2 沖擊度指標 172
9.4.3 滑摩功指標 172
9.5 換擋過程品質優化 172
9.5.1 優化目標函數 172
9.5.2 PSO 算法目標轉矩尋優過程 173
9.5.3 尋優結果與分析 174
第10章 動力傳動總成散熱技術 177
10.1 電動汽車用電機冷卻系統簡介 178
10.2 流動與傳熱基本理論 179
10.2.1 流動湍流模型 179
10.2.2 流體傳熱學分析 181
10.3 電機冷卻系統散熱分析 183
10.3.1 冷卻系統組成 183
10.3.2 電機熱源分析 183
10.4 齒輪箱發熱分析 186
10.4.1 齒輪嚙合摩擦功率損失 187
10.4.2 風阻功率損失 189
10.4.3 攪油功率損失 189
10.4.4 滾動軸承摩擦功率損失 190
10.4.5 齒輪箱熱平衡 191
參考文獻 193
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