第 1 篇　基 礎(chǔ) 知 識(shí)
第1章概述
1.1　電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng) ………………………………………… 3
1.2　驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 ……………………………………… 4
1.2.1　電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求 ………………… 4
1.2.2　驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的主要類型 ……………………………… 6
1.3　車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) ………………………… 7
1.3.1　我國(guó)車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展概況 …………… 7
1.3.2　我國(guó)車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)總體技術(shù)進(jìn)展概況 …………… 9
1.3.3　國(guó)外車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展概況 ………………… 19
1.3.4　輪轂電機(jī)發(fā)展概況 ……………………………………… 24
1.3.5　我國(guó)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) …………… 31
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 32
第 2 篇　驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī)
第2章 零部件 關(guān)鍵材料和 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的
2.1　無取向硅鋼材料 ………………………………………………… 35
2.1.1　性能要求 ………………………………………………… 35
2.1.2　材料特性 ………………………………………………… 36
2.1.3　影響因素分析 …………………………………………… 40
2.1.4　典型產(chǎn)品 ………………………………………………… 42
2.2　稀土永磁材料 …………………………………………………… 44
2.2.1　性能要求 ………………………………………………… 44
2.2.2　主要成分 ………………………………………………… 45
2.2.3　制備工藝 ………………………………………………… 47
2.2.4　典型產(chǎn)品 ………………………………………………… 49
2.3　絕緣系統(tǒng) ………………………………………………………… 50
2.3.1　漆包線 …………………………………………………… 51
2.3.2　絕緣材料 ………………………………………………… 53
2.4　高速軸承 ………………………………………………………… 56
2.4.1　性能要求 ………………………………………………… 56
2.4.2　主要類型及結(jié)構(gòu) ………………………………………… 56
2.4.3　選型及關(guān)鍵指標(biāo) ………………………………………… 57
2.4.4　壽命校核 ………………………………………………… 58
2.5　位置傳感器 ……………………………………………………… 60
2.5.1　旋轉(zhuǎn)變壓器 ……………………………………………… 60
2.5.2　磁編碼器 ………………………………………………… 63
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 68
第3章永磁同步電機(jī)
3.1　概述 ……………………………………………………………… 71
3.2　主要結(jié)構(gòu)及零部件 ……………………………………………… 73
3.2.1　基本結(jié)構(gòu) ………………………………………………… 73
3.2.2　定子總成 ………………………………………………… 74
3.2.3　轉(zhuǎn)子總成 ………………………………………………… 81
3.2.4　冷卻結(jié)構(gòu) ………………………………………………… 84
3.3　永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)工作特性 …………………………………… 87
3.3.1　電壓方程式和相量圖 …………………………………… 87
3.3.2　功率和轉(zhuǎn)矩 ……………………………………………… 89
3.4　永磁同步電機(jī)的變頻調(diào)速特性 ………………………………… 90
3.4.1　電壓極限橢圓和電流極限圓 …………………………… 90
3.4.2　恒轉(zhuǎn)矩曲線和最大轉(zhuǎn)矩電流比曲線 …………………… 91
3.4.3　弱磁控制與最大轉(zhuǎn)矩電壓比曲線 ……………………… 92
3.4.4　定子電流最佳控制運(yùn)行 ………………………………… 93
3.5　永磁同步電機(jī)多領(lǐng)域集成與多層面協(xié)同設(shè)計(jì)方法 …………… 96
3.5.1　基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 …………………………………………… 96
3.5.2　永磁同步電機(jī)多領(lǐng)域集成設(shè)計(jì)方法 …………………… 97
3.5.3　永磁同步電機(jī)多層面協(xié)同仿真 ……………………… 103
3.5.4　樣機(jī)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 ……………………………………… 107
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 111
第4章 動(dòng)電機(jī) 異步驅(qū)
4.1　概述 ………………………………………………………………113
4.2　異步驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu) ………………………………………………115
4.2.1　基本結(jié)構(gòu) …………………………………………………115
4.2.2　轉(zhuǎn)子 ………………………………………………………116
4.2.3　測(cè)速系統(tǒng) …………………………………………………118
4.3　異步驅(qū)動(dòng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)工作特性 ……………………………………119
4.3.1　運(yùn)行原理 …………………………………………………119
4.3.2　穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性 ………………………………………… 120
4.4　異步驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行 ……………………………………… 123
4.4.1　恒磁通區(qū)的運(yùn)行特性 ………………………………… 124
4.4.2　恒電壓區(qū)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn) ……………………… 124
4.5　 基于多領(lǐng)域集成與多層面協(xié)同的異步驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)方法 … 125
4.5.1　設(shè)計(jì)任務(wù) ……………………………………………… 125
4.5.2　設(shè)計(jì)流程 ……………………………………………… 126
4.5.3　設(shè)計(jì)方法 ……………………………………………… 133
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 138
第5章高速減速器
5.1　概述 …………………………………………………………… 139
5.1.1　高速減速器的工作原理 ……………………………… 139
5.1.2　基本類型 ……………………………………………… 139
5.2　主要結(jié)構(gòu)及零部件 ………………………………………………141
5.2.1　減速機(jī)構(gòu) ……………………………………………… 142
5.2.2　駐車機(jī)構(gòu) …………………………………………………151
5.2.3　箱體 …………………………………………………… 160
5.2.4　差速器 ……………………………………………………161
5.2.5　密封 …………………………………………………… 162
5.3　減速器的特性（高速性）及設(shè)計(jì) …………………………… 162
5.3.1　減速器的特性 ………………………………………… 162
5.3.2　減速器設(shè)計(jì) …………………………………………… 162
5.4　典型高速減速器產(chǎn)品 ………………………………………… 164
5.4.1　橫置減速器 …………………………………………… 164
5.4.2　縱置減速器 …………………………………………… 166
5.4.3　兩檔減速器 …………………………………………… 166
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 169
第6章電驅(qū)動(dòng)總成振動(dòng)噪聲
6.1　電驅(qū)動(dòng)總成振動(dòng)噪聲分類 ………………………………………171
6.1.1　電驅(qū)動(dòng)總成振動(dòng)噪聲概述 ………………………………171
6.1.2　機(jī)械振動(dòng)噪聲 ………………………………………… 172
6.1.3　氣動(dòng)噪聲 ……………………………………………… 174
6.1.4　電流諧波噪聲 ………………………………………… 175
6.1.5　電磁振動(dòng)噪聲 ………………………………………… 176
6.1.6　減速器噪聲 …………………………………………… 177
6.2　電驅(qū)動(dòng)總成振動(dòng)模態(tài) ………………………………………… 179
6.2.1　電機(jī)振動(dòng)模態(tài) ………………………………………… 180
6.2.2　減速器振動(dòng)模態(tài) …………………………………………181
6.3　電機(jī)徑向電磁力 ……………………………………………… 182
6.4　齒輪動(dòng)態(tài)嚙合力 ……………………………………………… 184
6.4.1　齒輪嚙合剛度激勵(lì) …………………………………… 184
6.4.2　齒輪嚙合誤差激勵(lì) …………………………………… 186
6.4.3　齒輪嚙合沖擊激勵(lì) …………………………………… 188
6.4.4　減速器殼體輻射噪聲 ………………………………… 188
6.5　電驅(qū)動(dòng)總成噪聲的評(píng)價(jià) ……………………………………… 188
6.5.1　基本聲學(xué)參數(shù) ………………………………………… 189
6.5.2　聲品質(zhì)參數(shù) …………………………………………… 190
6.6　電驅(qū)動(dòng)總成噪聲的測(cè)量方法 ………………………………… 196
6.6.1　測(cè)量要求 ……………………………………………… 196
6.6.2　聲功率級(jí)的測(cè)定 ……………………………………… 196
6.6.3　表面聲壓級(jí)的測(cè)定 …………………………………… 197
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 199
第 3 篇　電 力 電 子
第7章電機(jī)控制器的關(guān)鍵零部件
7.1　功率器件 ……………………………………………………… 203
7.1.1 IGBT 功率器件 ……………………………………… 203
7.1.2 SiC 功率器件 ………………………………………… 207
7.2　支撐電容 …………………………………………………………211
7.2.1　直流電容器參數(shù)需求 ……………………………………211
7.2.2　膜電容器技術(shù)特點(diǎn) …………………………………… 212
7.2.3　膜電容器關(guān)鍵技術(shù) …………………………………… 214
7.3　傳感器 ………………………………………………………… 216
7.3.1　電流傳感器 …………………………………………… 216
7.3.2　溫度傳感器 …………………………………………… 218
7.4　濾波器 ………………………………………………………… 219
7.4.1　濾波器基本需求 ……………………………………… 219
7.4.2　車用濾波器設(shè)計(jì) ……………………………………… 220
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 223
第8章功率電路集成
8.1　電力電子集成設(shè)計(jì)方法 ……………………………………… 227
8.1.1　電力電子集成設(shè)計(jì)概念 ……………………………… 227
8.1.2　電力電子集成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) ……………………………… 228
8.2　電力電子集成設(shè)計(jì)實(shí)例 ……………………………………… 232
8.2.1　單電機(jī)控制器 ………………………………………… 232
8.2.2 DC/AC+DC/DC 集成控制器 ………………………… 234
8.2.3　雙電機(jī)控制器 ………………………………………… 236
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 239
第9章控制與驅(qū)動(dòng)電路
9.1　微控制器 ……………………………………………………… 241
9.1.1　恩智浦 MPC5643L …………………………………… 241
9.1.2　恩智浦 MPC5744P …………………………………… 245
9.1.3　英飛凌 TC275 ………………………………………… 248
9.2　MCU 控制電路設(shè)計(jì) ………………………………………… 251
9.2.1 MCU 供電電源配置 ………………………………… 251
9.2.2 MCU 外圍電路配置 ………………………………… 252
9.3　開關(guān)電源設(shè)計(jì) ………………………………………………… 256
9.3.1　開關(guān)電源的主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) …………………………… 256
9.3.2　反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì) ………………………………… 262
9.4　信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) …………………………………………… 266
9.4.1　溫度采樣電路 ………………………………………… 266
9.4.2　電壓采樣電路 ………………………………………… 267
9.4.3　電流采樣電路 ………………………………………… 267
9.4.4　旋變解碼電路 ………………………………………… 268
9.5　驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ………………………………………………… 271
9.5.1　典型驅(qū)動(dòng)電路的隔離方式 …………………………… 271
9.5.2　驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)設(shè)計(jì) …………………………………… 273
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 275
第 10 章驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)控制算法及軟件架構(gòu)
10.1　永磁同步電機(jī)控制方法 …………………………………… 277
10.1.1　永磁同步電機(jī)矢量控制方法 ……………………… 277
10.1.2　永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法 ………………… 282
10.1.3　永磁同步電機(jī)兩種控制方法的比較 ……………… 287
10.2　交流異步電機(jī)控制方法 …………………………………… 288
10.2.1　基本控制方法 ……………………………………… 288
10.2.2　交流異步電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 ……………………… 289
10.2.3　交流異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng) ……………………… 291
10.2.4　交流異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) ………………… 293
10.3　AUTOSAR 軟件架構(gòu) ……………………………………… 295
10.3.1　基礎(chǔ)軟件層 ………………………………………… 299
10.3.2　應(yīng)用軟件層 ………………………………………… 306
10.4　電機(jī)軟件設(shè)計(jì)方法及流程 ………………………………… 312
10.4.1 CMMI 和 ASPICE 模型 …………………………… 312
10.4.2 MCU 軟件開發(fā)流程 ………………………………… 313
10.4.3 MISRA-C 規(guī)范 ……………………………………… 315
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 316
第 11 章 統(tǒng)功能安全 驅(qū)動(dòng)電機(jī)系
11.1　功能安全標(biāo)準(zhǔn)………………………………………………… 317
11.2　概念階段的功能安全開發(fā) ………………………………… 321
11.3　系統(tǒng)功能安全開發(fā) ………………………………………… 322
11.4　硬件功能安全開發(fā) ………………………………………… 323
11.5　軟件功能安全開發(fā)…………………………………………… 326
11.6　功能安全產(chǎn)品生產(chǎn)發(fā)布 …………………………………… 329
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 330
第 12 章 DC/DC 變換器
12.1　分類及原理 ………………………………………………… 333
12.2　DC/DC 降壓變換器………………………………………… 334
12.2.1　電路結(jié)構(gòu) …………………………………………… 334
12.2.2　工作原理 …………………………………………… 335
12.2.3　工作模式 …………………………………………… 335
12.2.4 CCM 降壓變換器的輸出電壓 ……………………… 336
12.2.5 CCM 降壓變換器的電感紋波電流 ………………… 337
12.2.6 CCM 降壓變換器的電容紋波電壓 ………………… 338
12.2.7 CCM 與 DCM 的邊界 ……………………………… 339
12.2.8 DCM 電路的輸出電壓 ……………………………… 340
12.3　DC/DC 升壓變換器………………………………………… 341
12.3.1　電路結(jié)構(gòu) …………………………………………… 341
12.3.2　工作原理 …………………………………………… 342
12.3.3 CCM 升壓變換器的輸出電壓 ……………………… 342
12.3.4 CCM 升壓變換器的電感紋波電流 ………………… 343
12.3.5 CCM 升壓變換器的電容紋波電壓 ………………… 344
12.3.6 CCM 和 DCM 的邊界 ……………………………… 344
12.3.7 DCM 電路的輸出電壓 ……………………………… 345
12.4　DC/DC 變換器組合電路…………………………………… 346
12.4.1　半橋 DC/DC 變換器電路 …………………………… 346
12.4.2 H 橋 DC/DC 變換器電路 …………………………… 346
12.5　DC/DC 隔離變換器………………………………………… 347
12.5.1　單端正激式 DC/DC 隔離變換器電路 ……………… 347
12.5.2 H 橋式 DC/DC 隔離變換器電路 …………………… 348
12.6　諧振式 DC/DC 變換器 …………………………………… 349
12.7　DC/DC 變換器車載應(yīng)用…………………………………… 350
12.7.1　電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)雙向 DC/DC 變換器 …………………… 351
12.7.2　高低壓變換隔離 DC/DC 變換器 …………………… 352
12.7.3 48V 混合動(dòng)力系統(tǒng) DC/DC 變換器 ………………… 352
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 353
第 13 章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容
13.1　車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容機(jī)理 ………………………… 355
13.1.1　電磁干擾分類 ……………………………………… 355
13.1.2　差模干擾與共模干擾 ……………………………… 357
13.1.3　車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)干擾源分析 …………………… 358
13.1.4　車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)干擾傳輸路徑分析 …………… 358
13.2　車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁干擾防治 ………………………… 362
13.2.1　電路 EMC 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ………………………………… 362
13.2.2　電磁干擾濾波器 …………………………………… 367
13.2.3　優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ………………………………… 372
13.2.4　改進(jìn)高頻調(diào)制策略 ………………………………… 373
13.2.5　改進(jìn)電路拓?fù)?……………………………………… 376
13.2.6　應(yīng)用舉例 …………………………………………… 378
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 381