汽车先进技术译丛：汽车电力电子装置与电机驱动器手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] Ali Emadi 编，孙力，田光宇，杨正林 等 译

图书标签:

• 汽车电子
• 电力电子
• 电机驱动
• 汽车工程
• 新能源汽车
• 混合动力
• 控制系统
• 汽车技术
• 电子工程
• 车辆工程

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111439028

版次：1

商品编码：11401662

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 汽车先进技术译丛

开本：16开

出版时间：2014-01-01

用纸：胶版纸

页数：690

字数：858000

正文语种：中文

产品特色

内容简介

　　《汽车先进技术译丛：汽车电力电子装置与电机驱动器手册》共五个部分。介绍了传统汽车的电气系统、先进汽车的新型电气系统构架以及汽车控制网络协议；汽车功率半导体器件、传感器以及汽车电子的ESD防护措施；DC/DC变换器、 AC/DC整流器、DC/AC逆变器、AC/AC变换器等汽车功率电子转换器；有刷直流电机、感应电动机、开关磁阻电机、无刷直流电机的驱动器；电动汽车的主要部件以及蓄电池、超级电容器、飞轮等储能系统；混合动力电动汽车的构型及其驱动系统，以及混合动力和燃料电池电动汽车的控制。本手册还介绍了电力电子技术在汽车转向、车辆安全和乘员安全中的应用，为与汽车相关的工业界、政府和学术界的工程师、学生、研究人员以及管理人员提供了一个关于汽车电气系统的全面参考。

内页插图

目录

译者的话
前言
第一篇 汽车动力系统
第1章 传统汽车
1.1 引言
1.2 电气系统的演进
1.2.1 控制策略和电路拓扑结构
1.2.2 功率总线拓扑结构
1.2.3 部件
1.3 传统的汽车电气系统
1.3.1 电池及其充电系统
1.3.2 起动电动机系统
1.3.3 管理系统
1.4 电气连接系统
1.4.1 熔丝
1.4.2 不同保护装置的性能比较
1.5 负载控制：汽车控制网络协议
1.5.1 控制器局域网络（CAN协议）
1.5.2 区域互联网络（LIN协议）
1.5.3 Byteflight协议
1.5.4 时间触发协议（TTP/C）
1.6 新的电气系统构架
1.6.1 电气安全
1.6.2 电压对部件的影响
1.7 其他电气系统构架
1.7.1 高频交流总线系统
1.7.2 双电压制式直流总线
参考文献
第2章 混合动力电动汽车
2.1 并联式构型
2.2 串联式构型
2.3 混联式构型
2.４插电式混合动力
参考文献
第3章 混合动力驱动系统
3.1 基本概念
3.2 串联混合动力驱动系统
3.3 并联混合动力驱动系统
3.3.1 采用转矩耦合的并联混合动力驱动系统
3.3.2 采用转速耦合的并联混合动力驱动系统
3.4 采用可选转矩耦合或转速耦合装置的驱动系统
3.5 采用转矩耦合和转速耦合的并联串联混合动力驱动系统
3.6 燃料电池驱动的混合动力系统
参考文献
第4章 电动汽车
4.1 引言
4.2 混合动力电动汽车
4.2.1 并联式混合动力
4.2.2 串联式混合动力
4.3 电动汽车的主要部件
4.3.1 电机
4.3.2 速度控制器
4.3.3 DC/DC变换器
4.4 电动汽车的主要安全部件
4.5 仪表
4.6 电动汽车的主要辅件
4.7 电动汽车上能量存储装置的类型
4.7.1 蓄电池
4.7.2 当今可用的电池类型
4.7.3 飞轮
4.7.4 超级电容器
4.8 排放性能
4.9 太阳能汽车
4.10 燃料电池汽车
4.10.1 概述
4.10.2 燃料电池
4.11 电动汽车参考文献调研
参考文献
第5章 汽车系统功率管理和分配的优化
5.1 引言
5.2 汽车功率/能量管理和分配架构
5.2.1 发电装置
5.2.2 能量存储
5.2.3 功率总线
5.2.4 电气负载
5.2.5 电力电子
5.2.6 功率管理控制器
5.3 优化的功率管理系统策略
5.3.1 动态资源分配
5.3.2 汽车部件的实际约束
5.3.3 功率不间断要求
5.3.4 电能质量
5.3.5 系统稳定性
5.3.6 故障诊断和预测
5.4 示例：基于博弈论优化的HEV管理和控制策略
5.4.1 系统动力学
5.4.2 策略设计
5.4.3 博弈论的方法
5.4.4 仿真结果
5.5 总结
参考文献
第二篇 汽车半导体器件、组件及传感器
第6章 汽车功率半导体器件
6.1 引言
6.2 二极管：整流、续流和钳位器件
6.2.1 整流二极管
6.2.2 续流二极管
6.2.3 稳压二极管
6.2.4 肖特基二极管
6.3 功率MOSFET：低压负载驱动
6.3.1 MOSFET基础
6.3.2 MOSFET特性
6.4 IGBT：高压功率开关
6.4.1 IGBT基础
6.4.2 IGBT功率模块
6.4.3 点火装置的IGBT
6.5 功率集成电路和智能功率器件
6.6 新兴器件技术：超结和碳化硅器件
6.7 功率损耗和热管理
6.8 总结
参考文献
第7章 超级电容器
7.1 双电层电容器理论
7.2 模型和单元均衡
7.3 容量准则
7.4 转换器连接
7.5 超级电容器与电池组合
参考文献
第8章 飞轮
8.1 飞轮原理
8.2 飞轮在混合动力汽车中的应用
8.3 储能系统的展望
参考文献
第9章 汽车电子的ESD防护
9.1 引言
9.2 ESD失效和ESD测试模型
9.3 片上ESD防护
参考文献
第10章 传感器
10.1 引言
10.2 电子控制单元的架构
10.3 电压和电流测量
10.4 温度
10.5 加速度
10.6 压力
10.7 速度、位置和位移
10.8其他传感器
10.9汽车环境的可靠性约束
10.1 0总结
参考文献
第三篇 汽车功率电子变换器
第11章 DC/DC变换器
11.1 使用DC/DC变换器的原因
11.2 DC/DC变换器基础
11.3 DC/DC变换器类型
11.4 降压、升压、降压升压变换器的共同点
11.5 降压变换器
11.6 升压变换器
11.7 降压升压变换器
11.8 隔离的逆变器驱动的变换器
11.9 推挽式变换器
11.10 半桥式变换器
11.11 全桥式变换器
11.12 其他变换器类型
11.13 控制
11.14 基本控制电路
11.15 需要考虑的重点
11.16 仿真VS分析方法
11.17 损耗计算
11.18 功率器件选择
11.19 EMI
11.20 其他实用的变换器开发中考量事项
参考文献
第12章 AC/DC整流器
12.1 二极管整流器
12.1.1 主要特性和电路结构
12.1.2 三相全桥二极管整流器分析
12.1.3 二极管整流器的输入相电流和输出电流的分析
12.1.4 直流环节功率的计算
12.1.5 不同的负载条件下直流环节电容的计算
12.1.6 动态制动单元设计
12.2 晶闸管整流器
12.2.1 拓扑结构与工作模式
12.2.2 触发延迟角的控制方案
12.2.3 三相全桥晶闸管整流器的分析
参考文献
第13章 非平衡运行的三相电压型整流器
13.1 系统介绍和工作原理
13.2 非平衡运行条件下的PWM升压型整流器分析
13.2.1 非平衡运行条件下PWM升压型整流器的谐波抑制
13.3 消除非平衡运行条件下PWM升压型整流器的输入与输出端谐波的控制方案
13.3.1 输入电压非平衡但输入阻抗平衡时消除输入与输出端谐波的控制方案
13.3.2 输入电压不平衡且输入阻抗不平衡时PWM升压型整流器消除输入/
输出谐波的控制方案推导
13.4 结论
参考文献
第14章 DC/AC逆变器
14.1 DC到AC的变换
14.2 逆变器类型
14.3 电压源逆变器
14.3.1 单相逆变器
14.3.2 三相逆变器
14.4 电流源逆变器
14.5 控制技术
14.5.1 电压控制技术
14.5.2 电流控制技术
14.6 多电平逆变器
14.7 硬开关效应
14.7.1 开关损耗
14.7.2 开关应力
14.7.3 EMI问题
14.7.4 对绝缘性能的影响
14.7.5 电机轴承电流
14.7.6 电机端子过电压
14.8谐振逆变器
14.8.1 软开关原理
14.8.2 谐振直流环节逆变器（RLDC）
14.9汽车辅助电机的控制
14.9.1 换向器电机
14.9.2 开关换向电机
术语表
参考文献
第15章 AC/AC变换器
15.1 引言
15.2 AC/AC变换器拓扑结构
15.2.1 间接型AC/AC变换器
15.2.2 直接型AC/AC变换器
15.3 总结
参考文献
第16章 电力电子技术与混合动力和燃料电池电动汽车的控制
16.1 引言
16.2 混合动力汽车
16.2.1 串联式混合动力驱动系统
16.2.2 并联式混合动力驱动系统
16.3 燃料电池汽车
16.3.1 燃料电池汽车的驱动系统
16.3.2 燃料电池汽车动力系统注意事项
16.4 对电力电子技术的需求［6，11，15］
16.5 驱动电机控制策略
16.5.1 转差频率控制
16.5.2 驱动电机的矢量控制
16.5.3 无传感器操作
16.6 串联式混合动力汽车的APU控制系统
16.7 燃料电池作为APU使用［13，23，24］
参考文献
第四篇 汽车电机的驱动器
第17章 汽车用有刷直流电机
17.1 运行基本原理
17.1.1 引言
17.1.2 有刷直流电动机驱动的转矩
17.1.3 温度对有刷直流电动机驱动的影响
17.2 串励直流电机驱动
第18章 感应电动机驱动
18.1 引言
18.2 感应电动机的转矩和转速控制
18.3 感应电动机电力电子控制基础
18.4 感应电动机VCD运行模式
18.5 感应电动机的标量和矢量控制原理
18.5.1 标量控制
18.5.2 感应电动机磁场定向控制（矢量控制）基本原理
18.6 电动汽车的感应电动机驱动
18.7 结论
附录感应电动机的静态模型
参考文献
第19章 基于数字信号处理器的感应电动机驱动矢量控制
19.1 引言
19.2 空间矢量控制
19.3 实验结果
19.4 结论
参考文献
第20章 开关磁阻电机驱动控制系统
20.1 引言
20.2 历史背景
20.3 基本原理
20.4 SRM驱动系统的控制原理
20.4.1 开环转矩控制策略
20.5 SRM驱动的闭环转矩控制
20.6 SRM闭环速度控制
20.7 工业应用：车辆冷却系统
参考文献
第21章 开关磁阻电机的噪声和振动
21.1 引言
21.2 SRM数值模型的模态分析
21.3 定子模态分析的有限元结果
21.4 低振动SRM设计选择
21.5 平滑壳体对谐振频率的影响
21.6 结论
参考文献
第22章 电机的模型和参数辨识
22.1 引言
22.2 研究示例：噪声对于同步电机频域参数估计的影响
22.2.1 问题描述
22.2.2 参数估计方法
22.2.3 研究过程
22.2.4 结果分析
22.2.5 结论
22.3 实心转子同步电机参数的最大似然估计
22.3.1 简介
22.3.2 静态同步电机模型的时域参数计算
22.3.3 过程和测量中噪声的影响
22.3.4 参数计算的最大似然法
22.3.5 用SSFR测试数据的计算步骤
22.3.6 结果
22.4 感应电机的建模和参数确定
22.4.1 模型确定
22.4.2 参数评估
22.4.3 灵敏度分析
22.4.4 对工作条件的参数映射
22.4.5 磁心损耗计算
22.4.6 模型验证
22.4.7 结论
22.5 开关磁阻电机的建模与参数确定
22.5.1 简介
22.5.2 静态时SRM的电感模型
22.5.3 静态测试数据的参数确定
22.5.4 在线工作状态下SRM的电感模型
22.5.5 采用双层递归神经网络估算阻尼电流
22.5.6 估计结果和实验验证
22.5.7 结论
附录
附录A
附录B
附录C
参考文献
第23章 无刷直流电机及其驱动
23.1 BLDC基本原理
23.2 控制原理和控制策略
23.3 转矩的产生
23.4 优点和缺点
23.5 转矩脉动
23.6 设计考虑
23.7 BLDC的有限元分析和设计考虑
23.8永久磁铁
23.9BLDC仿真模型
23.1 0无传感器
参考文献
第24章 电动汽车和混合动力汽车用电动机及其控制器的试验
24.1 引言
24.2 电动汽车标准化的现状
24.2.1 电动汽车和标准化［1］
24.2.2 标准化机构在该领域的作用
24.2.3 汽车零部件的标准化
24.2.4 日本的标准化进程［2］
24.3 使用电动机/发电机组的试验程序［3］
24.3.1 电动机
24.3.2 控制器
24.3.3 试验程序的运用
24.3.4 型式试验项目的分析
24.4 采用涡流测功机的试验程序
24.4.1 试验策略
24.4.2 试验程序
24.4.3 关于试验程序的讨论
24.5 采用交流测功器的试验程序［4］
24.5.1 试验策略
24.5.2 试验项目
24.5.3 试验程序
24.6 在车内环境中的电动机和控制器的试验
24.6.1 硬件在环的概念
24.6.2 硬件在环在电动机/控制器试验中的应用
24.6.3 试验说明
24.6.4 试验结果
24.7 总结
参考文献
第五篇 其他汽车应用
第25章 起动发电一体机
25.1 汽车上的ISA子系统
25.2 动力耦合架构
25.2.1 曲轴安装ISA构型
25.2.2 偏置安装ISA系统结构
25.3 ISA系统的功能与性能
25.3.1 技术状况
25.3.2 ISA子系统的功能
25.4 ISA子系统的部件［7］
25.4.1 双电压输出发电机
25.4.2 带12V抽头的36V电池
25.4.3 典型的ISA电气系统
25.4.4 带中性电感的多功能逆变器
25.4.5 电机
25.4.6 逆变器和整流器
25.4.7 DC/DC变换器
25.5 ISA的系统问题
25.5.1 能量存储系统和ISA系统
25.5.2 ISA冷却方式
25.5.3 其他问题
25.6 总结
参考文献
第26章 具有容错功能的汽车用调速电机拖动系统
26.1 引言
26.1.1 可重组控制器
26.2 数字滞环调节
26.2.1 DDHR的电流重构算法
参考文献
第27章 汽车转向系统
27.1 引言
27.2 转向系统
27.2.1 手动转向
27.2.2 液压助力转向
27.2.3 电液助力转向
27.2.4 电动助力转向
27.3 先进转向系统
27.3.1 四轮转向
27.3.2 下一代转向系统
参考文献
第28章 大电流的电机拖动：现代汽车技术的新挑战
28.1 背景
28.2 大电流电机拖动的电磁设计
28.3 多变换器系统的稳定性
28.4 能量转化
28.5 对控制的影响
第29章 电力电子技术在汽车及乘员安全上的应用
29.1 引言
29.2 汽车安全中的电力电子技术
29.2.1 CAN总线在汽车电力电子模块网络上的应用
29.2.2 发动机安全系统
29.2.3 防盗报警系统
29.2.4 自适应巡航控制（ACC）
29.2.5 倒车传感及泊车系统
29.3 电力电子学在乘员安全中的应用
29.3.1 安全带控制系统
29.3.2 电动车窗安全系统
29.3.3 安全气囊
29.3.4 驾驶人辅助系统及疲劳监测
29.4 结论
参考文献
第30章 混合动力汽车的驱动和控制系统
30.1 引言
30.2 控制策略
30.2.1 恒温器式串联控制策略
30.2.2 功率跟随式串联控制策略
30.2.3 并联式内燃机辅助控制策略
30.2.4 并联式电机辅助控制策略
30.2.5 自适应控制策略
30.2.6 模糊控制策略
30.3 电力电子控制系统和控制策略
30.4 当今的混合动力汽车及其控制策略
30.4.1 本田Insight的控制策略
30.4.2 丰田Prius的控制策略
30.5 总结
参考文献
第31章 车用电池技术
31.1 引言
31.1.1 电池技术
31.1.2 当前对汽车电池的要求
31.2 未来汽车电池
31.3 电池与超级电容器的结合
31.4 电池监测与充电控制
31.5 结论
参考文献
目录目录
前言
译者的话
第一篇 汽车动力系统
第1章 传统汽车
1.1 引言
1.2 电气系统的演进
1.2.1 控制策略和电路拓扑结构
1.2.2 功率总线拓扑结构
1.2.3 部件
1.3 传统的汽车电气系统
1.3.1 电池及其充电系统
1.3.2 起动电动机系统
1.3.3 管理系统
1.4 电气连接系统
1.4.1 熔丝
1.4.2 不同保护装置的性能比较
1.5 负载控制：汽车控制网络协议
1.5.1 控制器局域网络（CAN协议）
1.5.2 区域互联网络（LIN协议）
1.5.3 Byteflight协议
1.5.4 时间触发协议（TTP/C）
1.6 新的电气系统构架
1.6.1 电气安全
1.6.2 电压对部件的影响
1.7 其他电气系统构架
1.7.1 高频交流总线系统
1.7.2 双电压制式直流总线
参考文献
第2章 混合动力电动汽车
2.1 并联式构型
2.2 串联式构型
2.3 混联式构型
2.４插电式混合动力
参考文献
第3章 混合动力驱动系统
3.1 基本概念
3.2 串联混合动力驱动系统
3.3 并联混合动力驱动系统
3.3.1 采用转矩耦合的并联混合动力驱动系统
3.3.2 采用转速耦合的并联混合动力驱动系统
3.4 采用可选转矩耦合或转速耦合装置的驱动系统
3.5 采用转矩耦合和转速耦合的并联串联混合动力驱动系统
3.6 燃料电池驱动的混合动力系统
参考文献
第4章 电动汽车
4.1 引言
4.2 混合动力电动汽车
4.2.1 并联式混合动力
4.2.2 串联式混合动力
4.3 电动汽车的主要部件
4.3.1 电机
4.3.2 速度控制器
4.3.3 DC/DC变换器
4.4 电动汽车的主要安全部件
4.5 仪表
4.6 电动汽车的主要辅件
4.7 电动汽车上能量存储装置的类型
4.7.1 蓄电池
4.7.2 当今可用的电池类型
4.7.3 飞轮
4.7.4 超级电容器
4.8排放性能
4.9太阳能汽车
4.1 0燃料电池汽车
4.1 0.1 概述
4.1 0.2 燃料电池
4.1 1电动汽车参考文献调研
参考文献
第5章 汽车系统功率管理和分配的优化
5.1 引言
5.2 汽车功率/能量管理和分配架构
5.2.1 发电装置
5.2.2 能量存储
5.2.3 功率总线
5.2.4 电气负载
5.2.5 电力电子
5.2.6 功率管理控制器
5.3 优化的功率管理系统策略
5.3.1 动态资源分配
5.3.2 汽车部件的实际约束
5.3.3 功率不间断要求
5.3.4 电能质量
5.3.5 系统稳定性
5.3.6 故障诊断和预测
5.4 示例：基于博弈论优化的HEV管理和控制策略
5.4.1 系统动力学
5.4.2 策略设计
5.4.3 博弈论的方法
5.4.4 仿真结果
5.5 总结
参考文献
第二篇 汽车半导体器件、组件及传感器
第6章 汽车功率半导体器件
6.1 引言
6.2 二极管：整流、续流和钳位器件
6.2.1 整流二极管
6.2.2 续流二极管
6.2.3 稳压二极管
6.2.4 肖特基二极管
6.3 功率MOSFET：低压负载驱动
6.3.1 MOSFET基础
6.3.2 MOSFET特性
6.4 IGBT：高压功率开关
6.4.1 IGBT基础
6.4.2 IGBT功率模块
6.4.3 点火装置的IGBT
6.5 功率集成电路和智能功率器件
6.6 新兴器件技术：超结和碳化硅器件
6.7 功率损耗和热管理
6.8总结
参考文献
第7章 超级电容器
7.1 双电层电容器理论
7.2 模型和单元均衡
7.3 容量准则
7.4 转换器连接
7.5 超级电容器与电池组合
参考文献
第8章 飞轮
8.1 飞轮原理
8.2 飞轮在混合动力汽车中的应用
8.3 储能系统的展望
参考文献
第9章 汽车电子的ESD防护
9.1 引言
9.2 ESD失效和ESD测试模型
9.3 片上ESD防护
参考文献
第10章 传感器
10.1 引言
10.2 电子控制单元的架构
10.3 电压和电流测量
10.4 温度
10.5 加速度
10.6 压力
10.7 速度、位置和位移
10.8其他传感器
10.9汽车环境的可靠性约束
10.1 0总结
参考文献
第三篇 汽车功率电子变换器
第11章 DC/DC变换器
11.1 使用DC/DC变换器的原因
11.2 DC/DC变换器基础
11.3 DC/DC变换器类型
11.4 降压、升压、降压升压变换器的共同点
11.5 降压变换器
11.6 升压变换器
11.7 降压升压变换器
11.8隔离的逆变器驱动的变换器
11.9推挽式变换器
11.1 0半桥式变换器
11.1 1全桥式变换器
11.1 2其他变换器类型
11.1 3控制
11.1 4基本控制电路
11.1 5需要考虑的重点
11.1 6仿真VS分析方法
11.1 7损耗计算
11.1 8功率器件选择
11.1 9EMI
11.2 0其他实用的变换器开发中考量事项
参考文献
第12章 AC/DC整流器
12.1 二极管整流器
12.1.1 主要特性和电路结构
12.1.2 三相全桥二极管整流器分析
12.1.3 二极管整流器的输入相电流和输出电流的分析
12.1.4 直流环节功率的计算
12.1.5 不同的负载条件下直流环节电容的计算
12.1.6 动态制动单元设计
12.2 晶闸管整流器
12.2.1 拓扑结构与工作模式
12.2.2 触发延迟角的控制方案
12.2.3 三相全桥晶闸管整流器的分析
参考文献
第13章 非平衡运行的三相电压型整流器
13.1 系统介绍和工作原理
13.2 非平衡运行条件下的PWM升压型整流器分析
13.2.1 非平衡运行条件下PWM升压型整流器的谐波抑制
13.3 消除非平衡运行条件下PWM升压型整流器的输入与输出端谐波的控制方案
13.3.1 输入电压非平衡但输入阻抗平衡时消除输入与输出端谐波的控制方案
13.3.2 输入电压不平衡且输入阻抗不平衡时PWM升压型整流器消除输入/
输出谐波的控制方案推导
13.4 结论
参考文献
第14章 DC/AC逆变器
14.1 DC到AC的变换
14.2 逆变器类型
14.3 电压源逆变器
14.3.1 单相逆变器
14.3.2 三相逆变器
14.4 电流源逆变器
14.5 控制技术
14.5.1 电压控制技术
14.5.2 电流控制技术
14.6 多电平逆变器
14.7 硬开关效应
14.7.1 开关损耗
14.7.2 开关应力
14.7.3 EMI问题
14.7.4 对绝缘性能的影响
14.7.5 电机轴承电流
14.7.6 电机端子过电压
14.8谐振逆变器
14.8.1 软开关原理
14.8.2 谐振直流环节逆变器（RLDC）
14.9汽车辅助电机的控制
14.9.1 换向器电机
14.9.2 开关换向电机
术语表
参考文献
第15章 AC/AC变换器
15.1 引言
15.2 AC/AC变换器拓扑结构
15.2.1 间接型AC/AC变换器
15.2.2 直接型AC/AC变换器
15.3 总结
参考文献
第16章 电力电子技术与混合动力和燃料电池电动汽车的控制
16.1 引言
16.2 混合动力汽车
16.2.1 串联式混合动力驱动系统
16.2.2 并联式混合动力驱动系统
16.3 燃料电池汽车
16.3.1 燃料电池汽车的驱动系统
16.3.2 燃料电池汽车动力系统注意事项
16.4 对电力电子技术的需求［6，11，15］
16.5 驱动电机控制策略
16.5.1 转差频率控制
16.5.2 驱动电机的矢量控制
16.5.3 无传感器操作
16.6 串联式混合动力汽车的APU控制系统
16.7 燃料电池作为APU使用［13，23，24］
参考文献
第四篇 汽车电机的驱动器
第17章 汽车用有刷直流电机
17.1 运行基本原理
17.1.1 引言
17.1.2 有刷直流电动机驱动的转矩
17.1.3 温度对有刷直流电动机驱动的影响
17.2 串励直流电机驱动
第18章 感应电动机驱动
18.1 引言
18.2 感应电动机的转矩和转速控制
18.3 感应电动机电力电子控制基础
18.4 感应电动机VCD运行模式
18.5 感应电动机的标量和矢量控制原理
18.5.1 标量控制
18.5.2 感应电动机磁场定向控制（矢量控制）基本原理
18.6 电动汽车的感应电动机驱动
18.7 结论
附录感应电动机的静态模型
参考文献
第19章 基于数字信号处理器的感应电动机驱动矢量控制
19.1 引言
19.2 空间矢量控制
19.3 实验结果
19.4 结论
参考文献
第20章 开关磁阻电机驱动控制系统
20.1 引言
20.2 历史背景
20.3 基本原理
20.4 SRM驱动系统的控制原理
20.4.1 开环转矩控制策略
20.5 SRM驱动的闭环转矩控制
20.6 SRM闭环速度控制
20.7 工业应用：车辆冷却系统
参考文献
第21章 开关磁阻电机的噪声和振动
21.1 引言
21.2 SRM数值模型的模态分析
21.3 定子模态分析的有限元结果
21.4 低振动SRM设计选择
21.5 平滑壳体对谐振频率的影响
21.6 结论
参考文献
第22章 电机的模型和参数辨识
22.1 引言
22.2 研究示例：噪声对于同步电机频域参数估计的影响
22.2.1 问题描述
22.2.2 参数估计方法
22.2.3 研究过程
22.2.4 结果分析
22.2.5 结论
22.3 实心转子同步电机参数的最大似然估计
22.3.1 简介
22.3.2 静态同步电机模型的时域参数计算
22.3.3 过程和测量中噪声的影响
22.3.4 参数计算的最大似然法
22.3.5 用SSFR测试数据的计算步骤
22.3.6 结果
22.4 感应电机的建模和参数确定
22.4.1 模型确定
22.4.2 参数评估
22.4.3 灵敏度分析
22.4.4 对工作条件的参数映射
22.4.5 磁心损耗计算
22.4.6 模型验证
22.4.7 结论
22.5 开关磁阻电机的建模与参数确定
22.5.1 简介
22.5.2 静态时SRM的电感模型
22.5.3 静态测试数据的参数确定
22.5.4 在线工作状态下SRM的电感模型
22.5.5 采用双层递归神经网络估算阻尼电流
22.5.6 估计结果和实验验证
22.5.7 结论
附录
附录A
附录B
附录C
参考文献
第23章 无刷直流电机及其驱动
23.1 BLDC基本原理
23.2 控制原理和控制策略
23.3 转矩的产生
23.4 优点和缺点
23.5 转矩脉动
23.6 设计考虑
23.7 BLDC的有限元分析和设计考虑
23.8永久磁铁
23.9BLDC仿真模型
23.1 0无传感器
参考文献
第24章 电动汽车和混合动力汽车用电动机及其控制器的试验
24.1 引言
24.2 电动汽车标准化的现状
24.2.1 电动汽车和标准化［1］
24.2.2 标准化机构在该领域的作用
24.2.3 汽车零部件的标准化
24.2.4 日本的标准化进程［2］
24.3 使用电动机/发电机组的试验程序［3］
24.3.1 电动机
24.3.2 控制器
24.3.3 试验程序的运用
24.3.4 型式试验项目的分析
24.4 采用涡流测功机的试验程序
24.4.1 试验策略
24.4.2 试验程序
24.4.3 关于试验程序的讨论
24.5 采用交流测功器的试验程序［4］
24.5.1 试验策略
24.5.2 试验项目
24.5.3 试验程序
24.6 在车内环境中的电动机和控制器的试验
24.6.1 硬件在环的概念
24.6.2 硬件在环在电动机/控制器试验中的应用
24.6.3 试验说明
24.6.4 试验结果
24.7 总结
参考文献
第五篇 其他汽车应用
第25章 起动发电一体机
25.1 汽车上的ISA子系统
25.2 动力耦合架构
25.2.1 曲轴安装ISA构型
25.2.2 偏置安装ISA系统结构
25.3 ISA系统的功能与性能
25.3.1 技术状况
25.3.2 ISA子系统的功能
25.4 ISA子系统的部件［7］
25.4.1 双电压输出发电机
25.4.2 带12V抽头的36V电池
25.4.3 典型的ISA电气系统
25.4.4 带中性电感的多功能逆变器
25.4.5 电机
25.4.6 逆变器和整流器
25.4.7 DC/DC变换器
25.5 ISA的系统问题
25.5.1 能量存储系统和ISA系统
25.5.2 ISA冷却方式
25.5.3 其他问题
25.6 总结
参考文献
第26章 具有容错功能的汽车用调速电机拖动系统
26.1 引言
26.1.1 可重组控制器
26.2 数字滞环调节
26.2.1 DDHR的电流重构算法
参考文献
第27章 汽车转向系统
27.1 引言
27.2 转向系统
27.2.1 手动转向
27.2.2 液压助力转向
27.2.3 电液助力转向
27.2.4 电动助力转向
27.3 先进转向系统
27.3.1 四轮转向
27.3.2 下一代转向系统
参考文献
第28章 大电流的电机拖动：现代汽车技术的新挑战
28.1 背景
28.2 大电流电机拖动的电磁设计
28.3 多变换器系统的稳定性
28.4 能量转化
28.5 对控制的影响
第29章 电力电子技术在汽车及乘员安全上的应用
29.1 引言
29.2 汽车安全中的电力电子技术
29.2.1 CAN总线在汽车电力电子模块网络上的应用
29.2.2 发动机安全系统
29.2.3 防盗报警系统
29.2.4 自适应巡航控制（ACC）
29.2.5 倒车传感及泊车系统
29.3 电力电子学在乘员安全中的应用
29.3.1 安全带控制系统
29.3.2 电动车窗安全系统
29.3.3 安全气囊
29.3.4 驾驶人辅助系统及疲劳监测
29.4 结论
参考文献
第30章 混合动力汽车的驱动和控制系统
30.1 引言
30.2 控制策略
30.2.1 恒温器式串联控制策略
30.2.2 功率跟随式串联控制策略
30.2.3 并联式内燃机辅助控制策略
30.2.4 并联式电机辅助控制策略
30.2.5 自适应控制策略
30.2.6 模糊控制策略
30.3 电力电子控制系统和控制策略
30.4 当今的混合动力汽车及其控制策略
30.4.1 本田Insight的控制策略
30.4.2 丰田Prius的控制策略
30.5 总结
参考文献
第31章 车用电池技术
31.1 引言
31.1.1 电池技术
31.1.2 当前对汽车电池的要求
31.2 未来汽车电池
31.3 电池与超级电容器的结合
31.4 电池监测与充电控制
31.5 结论
参考文献

精彩书摘

　　1．2．3 部件
　　在不远的将来，汽车上将使用具有更好特性的部件以改善系统的性能和功能。例如，使用无刷直流电动机、感应电动机和可变磁阻电动机来代替传统的永磁直流电动机。再如，使用HID代替现有的白炽灯和卤素灯。另外，固态继电器也将很快替代现有的机电式继电器。
　　1．3 传统的汽车电气系统
　　电气系统由发电机、用电负载、连接件以及管理和保护系统组成。电气系统的主要作用是将发动机曲轴的旋转机械能转换为电能，根据负载需求分配能量并储存剩余能量。如图1．1所示，在传统汽车的电气系统中有二个主要的子系统，即电池及其充电系统、起动电动机系统和管理系统。
　　1．3．1 电池及其充电系统
　　电池是储电设备，其主要功能是利用电化学转换过程，将发电机产生的没有被负载消耗的电能转换成化学能储存起来。当发动机停止时，电池可作为电源为负载供电，发动机起动时需要的峰值功率由电池提供。充电系统通常由交流发电机、整流器和稳压器组成，它们可以保证电池的荷电量最佳，以便为负载供电。
　　1．3．2 起动电动机系统
　　现在的发动机起动时，由功率不超过3kw的直流电动机带动曲轴旋转直至气缸中的空气燃油混合气被点燃，通常几秒之内就会点火成功，电动机的工作电流在最初的几百毫秒内可能会超过500A。
　　1．3．3 管理系统
　　目前，汽车的管理系统非常复杂：一部分负责电路连接管理和负载保护，如车身电子系统、照明系统、车内娱乐系统等；另一部分控制发动机并决定其工作的最优参数；最后一部分是底盘控制系统，负责管理制动系统、悬架和主动安全装置。
　　1．4 电气连接系统
　　在汽车电气架构的不同部分之间的进行电气连接的统称为汽车的电气连接系统，它由导线、端子、固定件、保护件、防水件、防尘件和吸振器组成。
　　一般可根据安装位置、功能和重要程度对连接系统进行分类。以下是一些常见分类：
　　1）根据安装位置：乘客舱、发动机舱、行李箱、运动件等。
　　2）根据功能：驾驶室用、安全气囊、ABS、发动机、喷油系统、车门系统、照明系统等。
　　3）根据重要程度：舒适性、安全性、通信、传动系统等。
　　……

前言/序言

　　电动汽车与传统汽车最显著的区别在于它的驱动动力。Taylor＆Francis公司组织出版的《汽车电力电子技术及电机驱动手册》，全面、深入地介绍了汽车电力电子及电机驱动的理论、系统、部件及应用，及时满足了电动汽车技术领域对驱动动力设计的知识需求。
　　作为手册，本著作共有40位作者，不仅有专注于电力电子和电机工程方面的教授学者，而且还有一批正处于研发一线的工程专家。这使得本著作不仅理论严谨、论述清晰，而且给出了多例电动汽车动力系统部件最新的研发成果。因此，该书不仅对我国电动汽车行业的工程技术人员有着重要的参考价值，而且可以作为相关专业课程的教材或参考书。
　　本书由田光宇翻译了第1—5章和第25—31章，姜岩峰翻译了第6章，孙力翻译了第7—16章。刘闯翻译了第20—22章，杨正林翻译了第17—19章、第23章和第24章。在此过程中得到许多行业专家的帮助，在此深表感谢。
　　译者在翻译过程中力求忠实于原著，但由于译者水平所限，错讹之处恳请广大读者给予指正为盼。
　　译者


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《现代交通工具的能源转换与控制：基于先进材料与系统集成的视角》 引言 随着全球对可持续发展和能源效率的日益关注，交通运输领域的革命性变革已势不可挡。从传统的内燃机驱动向电气化、智能化方向的转型，不仅是动力系统的革新，更是对能源利用、控制策略以及系统集成的全方位挑战。本书立足于这一时代背景，旨在深入探讨现代交通工具，特别是新能源汽车（NEV）、轨道交通及航空航天领域中，先进能源转换技术、高性能电力电子系统、复杂电机驱动策略以及配套的智能控制架构。本书避免了对特定品牌或型号的“手册式”介绍，而是侧重于揭示底层物理原理、前沿材料科学在电力电子中的应用，以及面向未来交通的系统级优化方法。 第一部分：下一代电力电子器件与热管理挑战 电力电子技术是实现高效能源转换的核心。本部分将重点分析支撑高功率密度和高频率运行的关键半导体器件的最新进展。 1.1 宽禁带半导体（WBG）器件的深度解析 本书将详尽阐述碳化硅（SiC）MOSFETs、肖特基二极管（SBD）以及氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMTs）的物理特性、制造工艺的进步及其对功率密度提升的贡献。我们将分析这些器件在极端工作条件下的可靠性问题，包括瞬态过电压承受能力、栅极驱动设计对开关损耗的影响，以及如何通过优化封装技术（如烧结互连、3D集成）来提高热阻抗和使用寿命。 1.2 先进热管理系统的集成设计 高功率密度必然带来集中的热流密度。本章将超越传统的液冷散热概念，探讨多尺度热管理策略。内容包括： 微通道与微结构换热器设计： 采用增材制造技术实现的复杂流道结构，如何实现对关键热点的精准冷却。 相变材料（PCM）与热管技术在瞬态热管理中的应用： 评估它们在应对瞬态大功率冲击时的缓冲能力。 多物理场耦合仿真： 结合电磁场、流体力学和固体力学（热-力耦合），对功率模块的寿命预测与热失控风险评估模型进行深入探讨。 1.3 智能功率模块与系统级封装（IPM/SiP） 探讨如何将驱动电路、保护逻辑和功率级集成到单一、高可靠性的封装中。重点分析了传感器技术（如光纤电流传感器、集成温度传感器）如何实现模块的自感知和自适应控制，从而提升整个驱动系统的鲁棒性。 第二部分：高性能电机驱动与磁学优化 高效的电驱动系统是交通工具电气化的核心驱动力。本部分聚焦于电机设计、驱动拓扑的创新，以及驱动算法的先进性。 2.1 新型电机拓扑的性能评估 本书不会局限于传统的永磁同步电机（PMSM）或开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM）。我们重点对比分析以下前沿电机结构在交通应用中的适用性： 轴向磁通电机（AFM）： 探讨其高功率密度、扁平化结构在轮毂电机和集成驱动单元中的潜力与挑战，特别是其气隙磁场分布的复杂性。 内置式永磁电机（IPM）的磁路优化： 深入解析内置式永磁体与凸极效应的耦合机制，以及如何通过磁阻转矩的精确控制来提升电机在宽调速范围内的效率。 高频暂态响应分析： 针对城市工况频繁启停的需求，分析电机绕组和磁性材料在不同频率下的磁滞损耗和涡流损耗模型。 2.2 先进驱动拓扑与共模抑制 探讨多电平逆变器（如T型、中点箝位、飞跨电容拓扑）在高压系统中的应用，重点分析其在高频率开关下对电磁兼容性（EMC）的挑战。尤其关注共模电压（CMV）的产生机理及其对电机绝缘的潜在损害，并提出基于先进PWM策略（如空间矢量调制的高阶谐波抑制）的主动CMV抑制技术。 2.3 驱动器控制理论与磁场定向控制（FOC）的扩展 超越基础的SVPWM和Clark/Park变换，本章深入讲解： 高精度转矩控制： 讨论在弱磁（Field Weakening）区域如何通过引入非线性项来补偿饱和效应，确保高转速下的平稳运行。 参数辨识的在线实时性： 针对温度、负载变化引起的电机参数漂移，探讨基于滑模观测器（SMO）和自适应卡尔曼滤波（AKF）的在线参数估计方法，以维持驱动系统的最优性能。 第三部分：系统集成、能源存储与整车层面的协同控制 真正的技术飞跃在于系统级的优化，而非单一组件的堆砌。本部分将目光投向整个动力总成和整车控制架构。 3.1 电池管理系统（BMS）与功率电子的深度耦合 高效的能量流管理要求BMS不再是孤立的系统。我们将探讨： 状态预测与功率限制： 如何利用先进的电池模型（如基于阻抗谱的等效电路模型）实时准确预测电池的可用功率（SOP）和剩余寿命（SOLL），并将此信息直接反馈给逆变器控制器进行瞬时功率解耦。 高压直流链路的优化： 探讨DC/DC变换器的拓扑选择（如LLC谐振变换器、多相并联架构），及其如何与电池和牵引系统实现动态阻抗匹配，以吸收制动能量或平衡不同电压轨的功率需求。 3.2 整车能量流动态优化策略 本书将介绍面向未来交通场景的能源调度算法： 基于模型的预测控制（MPC）在整车层面的应用： 如何将道路信息、驾驶员意图和车辆状态作为约束条件，通过优化算法实时决定牵引电机、再生制动以及辅助负载之间的最优功率分配，以实现能耗最小化。 分布式驱动与扭矩矢量控制： 在多电机（如四轮独立驱动）系统中，探讨如何通过高频通讯和高精度扭矩解耦，实现车辆稳定性控制（VSC）与驱动控制的无缝集成。 3.3 电磁兼容性（EMC）与系统可靠性 在高速开关和高频电磁场环境中，系统的鲁棒性至关重要。本部分将从物理层面对EMC问题进行剖析，包括屏蔽设计、滤波器的多目标优化设计（平衡体积、重量与抑制效果），以及结构接地设计对辐射发射和抗扰度的影响。 结论 本书致力于为研究人员、工程师和高级技术人员提供一个全面、深入且面向未来的知识框架。它侧重于底层物理机制的理解和系统集成思维的培养，旨在推动下一代交通工具能源系统的效率、功率密度和可靠性达到新的高度。掌握这些先进技术，是迎接电动化、智能化交通时代的基石。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，说实话，带着一种浓厚的学院派严谨和工程师的务实交织的独特气质。它不追求华丽的辞藻，所有的句子都像精准的控制指令一样，直奔主题，逻辑性极强。当我翻到关于高压电池管理系统（BMS）与驱动控制器集成的章节时，那种感觉尤为突出。作者在描述数据交换协议和功能安全（Functional Safety，ISO 26262）要求时，那种一丝不苟的态度让人肃然起敬。它没有回避高压系统在极端温度下可能出现的失效模式，反而系统性地列举了冗余设计和故障诊断的策略。这对于我这种需要进行产品认证和安全合规性评审的工程师来说，简直是宝藏。书中对ASIL等级的划分标准和硬件架构的要求阐述得非常清晰，与最新的行业规范保持了高度同步。我甚至发现了一些关于特定IGBT模块的失效模式分析，这种细节的深度，绝对是市面上大多数同类书籍望尘莫及的。阅读过程中，我感觉自己像是坐在一个经验丰富的主任工程师旁边，他一边耐心指导你绘制电路图，一边告诫你哪些地方是“技术陷阱”。

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这本书的封面设计简直是工业美学的典范，那种深沉的蓝色调配上精细的线条图，一下子就把人带入了那个充满精密机械与前沿电子元件的世界。我刚拆开包装，那厚重的纸质感和油墨的清香就扑面而来，这绝对不是那种轻飘飘、随便翻阅一下的读物，它散发着一种“干货”的气息。光是目录我就研究了足足半个小时，里面的章节划分极其严谨，从基础的半导体器件特性到复杂的矢量控制策略，脉络清晰得让人心悦诚服。尤其是对SiC和GaN等第三代半导体在车载环境下的应用分析，写得非常透彻，这不是一般教科书能达到的深度，更像是行业顶尖工程师们的实战经验总结。我尤其欣赏作者在阐述理论时，总是能巧妙地结合实际的拓扑结构图，使得那些原本抽象的微分方程和开关波形变得直观易懂。对于我们这些长期在动力系统领域摸爬滚打的人来说，这样的资料无疑是如虎添翼，它提供的不仅仅是“是什么”，更是“为什么是这样设计”以及“如何才能做得更好”的深度洞察。这本书的排版也极佳，图表清晰，注释详尽，即便涉及到复杂的电磁兼容性（EMC）问题，作者也给出了非常实用的分析框架，让人感觉手中的不仅仅是一本书，而是一个可以随时查阅的、权威的技术参考宝典。

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这本书的价值不仅仅在于“教你如何做”，更在于“拓宽你的视野”。在关于下一代电机拓扑结构（比如轴向磁场电机）的探讨部分，作者展现了超越当前主流技术的远见。它没有沉溺于对现有成熟技术的重复描述，而是将笔墨重点放在了前沿研究的方向和面临的工程挑战上。特别是对于如何优化这些新型电机在快速动态响应时的转矩脉动抑制，给出了多角度的剖析，包括对新型磁性材料的引入和对传感器less控制算法的改进。这种前瞻性，让我意识到，这本书不仅仅是工具书，更是一份技术趋势的风向标。它促使我去思考，当前我们团队正在开发的系统，在两三年后会不会被书中描绘的技术路线所取代。此外，书中对系统级仿真工具（如Simulink/Modelica）的使用方法和模型建立的细节也多有提及，强调了“软硬件协同设计”的重要性，这在如今高度数字化的汽车研发流程中，是至关重要的能力。这本书是那种读完一遍后，你会忍不住在书页上密密麻麻做笔记，并且时不时地需要重新翻阅特定章节进行对照参考的类型。

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我必须说，这本书在图文配合上的处理，达到了教科书级别的完美平衡。很多复杂的电力电子系统，如果不配上高质量的示意图，纯文字描述很容易让人产生歧义或者理解偏差。然而，这本手册中的每一张系统框图、每一块功率模块的布局图，都经过了深思熟虑的简化和优化，它们能瞬间帮你抓住问题的核心。例如，在解释了为什么需要采用多电平逆变器来降低开关损耗时，书中并列展示了三电平与五电平的电压合成波形，那种清晰的对比，比任何冗长的文字描述都更有说服力。更不用说，书中对不同控制器的硬件选型和软件架构的讲解，细致到可以作为产品经理制定技术路线图时的参考依据。它没有空泛地谈论“智能化”，而是具体到如何利用域控制器架构（DCU）来提升电机驱动系统的计算效率和诊断能力。总而言之，这是一部体现了作者深厚功力和对行业脉搏精准把握的巨著，它为想在汽车电力电子领域深耕的人，提供了一个全面、深入且极度实用的技术基石。

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初读这本书，我最大的感受是它的“野心”——它试图覆盖汽车电力电子领域几乎所有的关键技术点，而且覆盖的广度与深度都达到了一个令人咂舌的水平。它不像某些速成的技术手册那样，仅仅停留在表面参数的罗列，而是深入到了物理层面的机制解析。比如，在讲述永磁同步电机（PMSM）的磁链观测方法时，作者不仅对比了滑模观测器（SMO）和扩展卡尔曼滤波器（EKF）的优劣，还细致分析了不同工况下观测器的收敛速度和抗干扰能力，这对于优化电动汽车的扭矩响应和平顺性至关重要。我注意到书中有大量的仿真结果和实验数据支撑，这些不是凭空捏造的理想模型，而是贴近实际工作环境的测试数据，这极大地增强了内容的可信度。更难能可贵的是，作者在讨论电机驱动器的热管理系统时，没有将其视为一个孤立的模块，而是将其与功率密度、使用寿命以及成本控制紧密地联系起来进行权衡分析，体现了极高的系统工程素养。这本书的逻辑链条非常长，一个章节的知识点往往会成为后续更复杂章节的基础，要求读者必须踏实地从头学起，但一旦跟上，你会发现自己对整个Drivetrain系统的理解得到了质的飞跃。

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