电动汽车工程手册 第五卷 驱动电机与电力电子

第1章 概述

1.1 电动汽车驱动电机系统/1

1.2 驱动电机系统的设计要求/2

1.2.1 电动汽车对驱动电机系统设计需求/2

1.2.2 驱动电机系统的主要类型/4

1.3 车用驱动电机系统的发展现状与趋势/5

1.3.1 我国车用驱动电机系统产业发展概况/5

1.3.2 我国车用驱动系统总体技术进展概况/7

1.3.3 国外车用驱动电机系统技术发展概况/18

1.3.4 轮毂电机发展概况/24

1.4 我国电动汽车驱动电机系统技术发展趋势31

参考文献/32

第2章 驱动电机的关键材料和零部件

2.1 无取向硅钢材料/29

2.1.1 性能要求/29

2.1.2材料特性/30

2.1.3影响因素/32

2.1.4典型产品/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 制备工艺/37

2.2.4 典型产品/39

2.3 漆包线与绝缘材料/40

2.3.1 漆包线/40

2.3.2绝缘材料/41

2.4 高速轴承/44

2.4.1 性能要求/44

2.4.2 主要类型及结构/45

2.4.3 选型及关键指标/45

2.4.4 寿命校核/46

2.5位置传感器/48

2.5.1旋转变压器/48

2.5.2 磁编码器/50

2.6 温度传感器/55

2.6.1 基本原理/55

2.6.2 主要参数/56

2.7 密封材料/57

2.7.1 分类及基本要求/57

2.7.2典型的密封材料/58

参考文献/59

第3章 永磁同步电机设计

3.1 概述/61

3.2 主要结构及零部件/62

3.2.1 基本结构/62

3.2.2 定子总成/63

3.2.3 转子总成/70

3.2.3 冷却结构/72

3.3 永磁同步电机的调速特性/75

3.3.1 电压方程式和相量图/75

3.3.2 功率和转矩/77

3.4 永磁同步电机的变频调速特性/77

3.4.1 电压极限椭圆和电流极限圆/78

3.4.2 恒转矩曲线和最大转矩/电流曲线/79

3.4.3弱磁控制与最大转矩电压比曲线/80

3.4.4 定子电流最佳控制运行/81

3.5 永磁同步电机多领域集成与多层面协同设计方法/84

3.5.1 基本设计准则/84

3.5.2 永磁同步电机多领域集成设计方法/85

3.5.3 永磁同步电机多层面协同仿真/90

3.5.4 样机设计及验证/94

参考文献/97

第4章 异步驱动电机

4.1概述/99

4.2异步驱动电机结构/100

4.2.1基本结构/100

4.2.2转子/101

4.2.3测速系统/103

4.3稳态工作特性/104

4.3.1 运行原理/104

4.3.2稳态运行特性/104

4.4异步驱动电机变频运行/108

4.4.1 恒磁通区的运行特性/108

4.4.2恒电压区驱动电机的运行特点/109

4.5基于多领域集成与多层面协同的异步驱动电机设计方法110

4.5.1 设计任务/110

4.5.2 设计流程/111

4.5.3 基于多领域集成与多层面协同的异步驱动电机设计方法/116

参考文献/121

第5章 高速减速器

5.1 概 述/123

5.1.1  高速减速器的工作原理/123

5.1.2基本类型/123

5.2主要结构及零部件/124

5.2.1减速机构/125

5.2.2驻车机构/134

5.2.3箱体/142

5.2.4差速器/143

5.2.5密封/144

5.3减速器的特性（高速性）及设计/144

5.3.1减速器的特性 /144

5.3.2减速器设计/144

5.4典型高速减速器产品/146

5.4.1  横置减速器/146

5.4.2  纵置减速器/148

5.4.3  两档减速器/149

参考文献/151

第6章 电驱动总成振动噪声

6.1　电驱动总成振动噪声/153

6.1.1　电驱动总成振动噪声的分类/153

6.1.2　机械振动噪声/154

6.1.3　气动噪声/155

6.1.4　谐波噪声/156

6.1.5　电磁振动噪声/156

6.1.6　减速器噪声/158

6.2　电驱动总成振动模态/159

6.2.1 电机振动模态/160

6.2.2减速器振动模态/161

6.3　电机径向电磁力/162

6.4　齿轮动态啮合力/164

6.4.1 齿轮啮合刚度激励/164

6.4.2 齿轮啮合误差激励 /166

6.4.3 齿轮啮合冲击激励 /167

6.4.4 减速器壳体辐射噪声/168

6.5　电驱动总成噪声的评价/168

6.5.1　基本声学参数/168

6.6　电驱动总成噪声的测量方法/173

6.6.1　测量要求/173

6.6.2　声功率级的测定/173

6.6.3　表面声压级的测定/174

参考文献/176

第7章 电机控制器的关键零部件

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 支撑电容/185

7.2.1 直流电容器参数需求/185

7.2.2 膜电容器技术特点/186

7.2.3 膜电容器关键技术/188

7.3 传感器/189

7.3.1 电流传感器/189

7.3.2 温度传感器/190

7.4 滤波器/191

7.4.1 滤波器基本需求/191

7.4.2 车用滤波器设计/192

参考文献/195

第8章 功率电路设计

8.1 电力电子集成设计方法/197

8.1.1 电力电子集成设计方法/197

8.1.2 冷却结构设计/198

8.2 电力电子集成设计实例/202

8.2.1 单控制器DC/AC/202

8.2.2 DC/AC+DC/DC集成控制器/204

8.2.3 集成双向DC/DC+双DC/AC控制器/206

参考文献/209

第9章 控制电路设计

9.1 MCU微处理器/211

9.1.1 飞思卡尔MPC5643L微处理器/211

9.1.2 飞思卡尔MPC5744P微处理器/214

9.1.3 英飞凌TC275微处理器/216

9.2 MCU控制电路设计/219

9.2.1 MCU供电电源配置/219

9.2.2 MCU外围电路配置/220

9.3控制电源设计/223

9.3.1 开关电源主要拓扑结构/223

9.3.2 反激式电源设计/228

9.4 信号处理电路设计/231

9.4.1 温度采样电路/231

9.4.2 电压采样电路/232

9.4.3 电流采样电路/232

9.4.4 旋变解码电路/233

9.5驱动电路设计/235

9.5.1 典型驱动电路的隔离方式/235

9.5.2 驱动电路参数设计/237

参考文献/239

第10章 驱动电机系统控制算法及软件架构

10.1 永磁同步电机控制方法/241

10.1.1 永磁同步电机矢量控制方法/241

10.1.2永磁同步电机直接转矩控制方法/245

10.1.3 永磁同步电机两种控制方法的比较/249

10.2 交流异步电机控制方法/250

10.2.1 基本控制方法/250

10.2.2交流异步电机动态数学模型/250

10.2.3交流异步电机矢量控制系统/253

10.2.4交流异步电机直接转矩控制系统/255

10.3 AutoSAR软件架构/257

10.3.1 基础软件层/258

10.3.2 应用层软件/265

10.4电机软件设计方法及流程/269

10.4.1 CMMI和ASPICE模型/269

10.4.2 MCU软件开发流程/270

10.4.3 MISRA C规范/271

参考文献/272

第11章 驱动电机系统功能安全开发

11.1 概述/273

11.1.1 功能安全标准273

11.2 概念阶段功能安全开发/276

11.3 系统功能安全开发/277

11.4 硬件功能安全开发/278

11.5 软件功能安全开发/280

11.6 功能安全产品生产发布/284

参考文献/285

第12章 DC/DC变换器

12.1 分类及原理/287

12.2 降压变换器/288

12.2.1电路结构/288

12.2.2工作原理/288

12.2.3工作模式/289

12.2.4CCM降压变换器的输出电压/289

12.2.5CCM降压变换器的电感纹波电流/291

12.2.6CCM降压变换器的电容纹波电压/291

12.2.7CCM与DCM的边界/292

12.2.8DCM电路的输出电压/293

12.3升压变换器/294

12.3.1电路结构/294

12.3.2工作原理/294

12.3.3CCM升压变换器的输出电压/295

12.3.4CCM升压变换器的电感纹波电流/296

12.3.5CCM升压变换器的电容纹波电压/297

12.3.6CCM和DCM的边界/297

12.3.7DCM电路的输出电压/297

12.4DC/DC组合电路/298

12.4.1半桥DC/DC电路/298

12.4.2H桥DC/DC电路/298

12.5DC/DC隔离变换器/299

12.5.1单端正激式变换器/300

12.5.2H桥式变换器/298

12.6 谐振式变换器/301

12.7DC/DC车载应用/302

12.7.1电驱动系统双向DC/DC转换器/302

12.7.2高低压变换隔离DC/DC变换器/303

12.7.348V混合动力系统DC/DC变换器/304

参考文献/305

第13章 驱动电机系统的电磁兼容技术

13.1 车用电机驱动系统电磁兼容机理/307

13.1.1 电磁干扰分类/307

13.1.2 差模干扰与共模干扰/308

13.1.3 车用电机驱动系统干扰源分析/309

13.1.4 车用电机驱动系统干扰传输路径分析/309

13.2 车用电机驱动系统电磁干扰防治/312

13.2.1 电路EMC设计准则/312

13.2.2 电磁干扰滤波器/317

13.2.3 优化驱动电路设计/321

13.2.4 改进高频调制策略/322

13.2.5 改进电路拓扑/325

13.2.6 应用举例/327

参考文献/330