電動汽車電機及驅(qū)動:設(shè)計、分析和應(yīng)用
定 價:99 元
叢書名:新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)叢書
- 作者:鄒國棠(K.T.CHAU)
- 出版時間:2018/6/1
- ISBN:9787111600442
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:U469.720.3
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
《電動汽車電機及驅(qū)動:設(shè)計、分析和應(yīng)用》總結(jié)了作者所在課題組在電動汽車技術(shù)中電機及驅(qū)動系統(tǒng)方面20多年的研究成果,內(nèi)容涉及多種電機及驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、設(shè)計、分析、控制及應(yīng)用。在深化傳統(tǒng)電機驅(qū)動系統(tǒng)如直流電機、交流感應(yīng)電機、開關(guān)磁阻電機、永磁無刷直流電機系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,本書對當(dāng)今前沿電機及驅(qū)動系統(tǒng)如定子永磁電機、磁齒輪復(fù)合電機、永磁游標(biāo)電機、新型無永磁體電機、ISG以及電子無級變速系統(tǒng)等進(jìn)行了討論和分析。本書不僅對多種電機及驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的理論和仿真分析,同時還提供了大量的實驗數(shù)據(jù)和應(yīng)用案例,供讀者了解在電動汽車電機及驅(qū)動系統(tǒng)研究方面的研究成果。
《電動汽車電機及驅(qū)動:設(shè)計、分析和應(yīng)用》將為純電動汽車、混合動力電動汽車電機及驅(qū)動系統(tǒng)的研究和發(fā)展提供新且詳實的參考,在內(nèi)容上涵蓋了大量時下為先進(jìn)的電機及驅(qū)動系統(tǒng)。為更好地幫助初學(xué)者和相關(guān)從業(yè)人員,本書著重強調(diào)了電機及驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則、性能分析、應(yīng)用案例和應(yīng)用前景,以突出其實用性。
1)涵蓋了該領(lǐng)域的主要技術(shù),包括其基本概念和相關(guān)應(yīng)用。
2)詳細(xì)討論了大量包括直流、交流感應(yīng)、永磁無刷和開關(guān)磁阻電機,以及定子永磁、磁齒輪、永磁游標(biāo)、無永磁等在內(nèi)的先進(jìn)電機驅(qū)動系統(tǒng)。
3)詳細(xì)討論了如集成起動發(fā)電機系統(tǒng)、行星齒輪電磁變速傳動系統(tǒng)、雙轉(zhuǎn)子電磁變速傳動系統(tǒng)以及磁齒輪電磁變速傳動系統(tǒng)等在內(nèi)的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。
4)配套網(wǎng)站W(wǎng)iley出版社本書主頁www.wiley.com/go/chau/electricvehicle提供相應(yīng)的介紹和講座幻燈片,以加強教學(xué)和理解。
本書是為方便高等院校電氣工程專業(yè)研究生、電動汽車及其相關(guān)行業(yè)研究員和工程師學(xué)習(xí)所撰寫的一部詳實而細(xì)致的專著。
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我出生在一個國際化的大都市里,在過去的幾十年中,親眼目睹了周圍環(huán)境的不斷惡化。為了使我們的環(huán)境重新恢復(fù)生機,從我1987年本科畢業(yè)設(shè)計——電動汽車電池監(jiān)控開始,一直到2014年最新的研究項目——電動汽車輪轂電機驅(qū)動,在過去的20年里,我一直全身心投入到電動汽車事業(yè)當(dāng)中。現(xiàn)如今,電動汽車已成為全球最為環(huán)保、綠色的交通運輸方式,在不久的將來,電動汽車定將成為治理環(huán)境的最為實際的方式。
多年來,行業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)許多關(guān)于電動汽車技術(shù)方面的參考書籍,涵蓋了純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車等相關(guān)技術(shù),但由于電動汽車技術(shù)的多樣性和學(xué)科交叉性,要在一本書之內(nèi)囊括最新的研究進(jìn)展或者進(jìn)行深度的討論是非常困難的。近幾年,已有討論具體的電動汽車技術(shù)比如電力驅(qū)動、混合動力驅(qū)動、電池和燃料電池等技術(shù)的參考書籍,盡管已有大量學(xué)術(shù)論文對電動汽車相關(guān)技
術(shù)進(jìn)行了研究,但仍需要一本對其進(jìn)行全面討論的參考書籍,即從純電驅(qū)動、混合驅(qū)動和燃料電池三個方面來分析電動汽車的優(yōu)勢以及電動汽車行業(yè)今后的發(fā)展方向。
本書主要從電力驅(qū)動和混合驅(qū)動兩個角度對純電力驅(qū)動、混合驅(qū)動和燃料電池電動汽車進(jìn)行討論。對于電力驅(qū)動的電動汽車而言,其涉及的電機類型有交、直流的永磁無刷電機和開關(guān)磁阻電機。更為細(xì)化則可分為定子永磁、磁齒輪、永磁游標(biāo)和新型無永磁電機等。對于混合驅(qū)動的電動汽車而言,則包含了如集成起動發(fā)電系統(tǒng)、行星齒輪電動無級變速系統(tǒng)。更為細(xì)化則可分為雙轉(zhuǎn)子電動無級變速和磁齒輪
電動無級變速系統(tǒng)。同時,本書重點介紹了各種電機驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則、性能分析、實際應(yīng)用和前景展望。由于不同類型的電動汽車會采用完全不同的驅(qū)動系統(tǒng),因而本書可以為研究員和設(shè)計師提供非常重要的參考。
電動汽車無疑是改善環(huán)境的最大助力,而我的家庭也是我從事電動汽車研究的最大動力。在這里我尤其要感謝我的兒子Aten Man-Ho和我的妻子Joan Wai-Yi,感謝他們一路上的全力支持。
K.T.Chau
鄒國棠 男,分別于1988年、1991年和1993年在香港大學(xué)獲榮譽學(xué)士學(xué)位、碩士學(xué)位和博士學(xué)位,于1995年加入香港大學(xué),現(xiàn)任香港大學(xué)電機電子工程學(xué)系教授及國際電動車研究中心主任、電氣工程學(xué)士學(xué)位委員會主任。主要致力于純電動和混合電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)研究,美國電氣電子工程師學(xué)會會士(IEEE Fellow),英國工程技術(shù)學(xué)會會士(IET Fellow)。曾擔(dān)任電動汽車領(lǐng)域的多種國際期刊編輯和編委以及多個國際會議的主席和組委會委員,同時也是電動汽車技術(shù)領(lǐng)域的國際顧問。
主要教學(xué)和研究方向為純電動和混合電動汽車、電機及驅(qū)動、清潔和可再生能源技術(shù),在相關(guān)領(lǐng)域共發(fā)表超過400篇學(xué)術(shù)論文和大量工業(yè)報告。鄒國棠教授在教學(xué)和科研方面遵循《禮記》中“教學(xué)相長”的教育哲學(xué)。
鄒國棠教授是教育部“長江學(xué)者獎勵計劃” 講座教授,獲“卓越創(chuàng)新教學(xué)科研獎”以表彰其在教學(xué)及科技方面的突出貢獻(xiàn),獲“卓越環(huán)保運輸獎” 以表彰其在教育、培訓(xùn)和環(huán)保意識等方面的卓越貢獻(xiàn)。此外,鄒國棠教授還獲得過香港大學(xué)“杰出青年研究學(xué)者獎”等獎項。
譯者序
原書前言
本書結(jié)構(gòu)
致謝
作者簡介
第1章緒論1
1.1 什么是電動汽車1
1.2 電動汽車面臨的挑戰(zhàn)概述3
1.2.1 純電動汽車4
1.2.2 混合動力電動汽車4
1.2.3 可并網(wǎng)混合動力電動汽車5
1.2.4 燃料電池電動汽車6
1.3 電動汽車關(guān)鍵技術(shù)概述6
1.3.1 電機驅(qū)動技術(shù)7
1.3.2 能源技術(shù)9
1.3.3 電池充電技術(shù)12
1.3.4 車輛到電網(wǎng)技術(shù)14
參考文獻(xiàn)17
第2章 直流電機驅(qū)動系統(tǒng)19
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)19
2.2 直流電機20
2.2.1 直流電機結(jié)構(gòu)20
2.2.2 直流電機工作原理21
2.2.3 直流電機數(shù)學(xué)模型22
2.3 DC-DC變換器24
2.3.1 DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)24
2.3.2 DC-DC變換器的軟開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)26
2.4 直流電機控制28
2.4.1 轉(zhuǎn)速控制28
2.4.2 再生制動30
2.5 設(shè)計準(zhǔn)則32
2.6 設(shè)計案例33
2.7 應(yīng)用案例36
2.8 直流電機在電動汽車中的應(yīng)用是否衰退37
參考文獻(xiàn)37
第3章 感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)38
3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)38
3.2 感應(yīng)電機39
3.2.1 感應(yīng)電機結(jié)構(gòu)39
3.2.2 感應(yīng)電機原理40
3.2.3 感應(yīng)電機建模41
3.3 感應(yīng)電機用逆變器43
3.3.1 PWM逆變器44
3.3.2 軟開關(guān)逆變器47
3.4 感應(yīng)電機控制48
3.4.1 變壓變頻控制48
3.4.2 磁場定向控制49
3.4.3 直接轉(zhuǎn)矩控制53
3.5 設(shè)計準(zhǔn)則56
3.6 設(shè)計案例58
3.7 應(yīng)用案例60
3.8 是否是電動汽車的成熟技術(shù)61
參考文獻(xiàn)62
第4章 永磁無刷電機驅(qū)動系統(tǒng)63
4.1 永磁材料63
4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)65
4.3 永磁無刷電機65
4.3.1 永磁無刷電機結(jié)構(gòu)66
4.3.2 永磁無刷電機工作原理68
4.3.3 永磁無刷電機建模71
4.4 永磁無刷電機用逆變器75
4.4.1 逆變器要求75
4.4.2 無刷交流運行的開關(guān)策略76
4.4.3 無刷直流電機的開關(guān)策略76
4.5 永磁無刷電機控制79
4.5.1 永磁同步電機控制79
4.5.2 永磁無刷直流電機控制83
4.6 設(shè)計準(zhǔn)則85
4.7 設(shè)計案例88
4.7.1 行星齒輪永磁同步電機驅(qū)動88
4.7.2 外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機驅(qū)動91
4.8 應(yīng)用案例95
4.9 是否是電動汽車的優(yōu)選技術(shù)96
參考文獻(xiàn)96
第5章 開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)98
5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)98
5.2 開關(guān)磁阻電機99
5.2.1 開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)99
5.2.2 開關(guān)磁阻電機工作原理100
5.2.3 開關(guān)磁阻電機模型102
5.3 開關(guān)磁阻功率變換器105
5.3.1 開關(guān)磁阻功率變換器拓?fù)?05
5.3.2 軟開關(guān)開關(guān)磁阻功率變換器拓?fù)?07
5.3.3 電動汽車用開關(guān)磁阻功率變換器對比111
5.4 開關(guān)磁阻電機控制111
5.4.1 轉(zhuǎn)速控制111
5.4.2 轉(zhuǎn)矩脈動最小化控制112
5.4.3 無位置傳感器控制116
5.5 設(shè)計準(zhǔn)則118
5.5.1 電機初始化設(shè)計118
5.5.2 噪聲抑制122
5.6 設(shè)計案例123
5.6.1 行星齒輪開關(guān)磁阻電機驅(qū)動123
5.6.2 外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻輪轂電機驅(qū)動126
5.7 應(yīng)用案例128
5.8 是否成熟應(yīng)用于電動汽車驅(qū)動128
參考文獻(xiàn)129
第6章 定子永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)130
6.1 定子永磁和轉(zhuǎn)子永磁130
6.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)131
6.3 雙凸極永磁電機驅(qū)動技術(shù)132
6.4 磁通反向永磁電機驅(qū)動技術(shù)139
6.5 磁通切換永磁電機驅(qū)動技術(shù)141
6.6 混合勵磁永磁電機驅(qū)動技術(shù)143
6.7 磁通記憶永磁電機驅(qū)動技術(shù)145
6.8 設(shè)計準(zhǔn)則153
6.9 設(shè)計案例156
6.9.1 外轉(zhuǎn)子混合勵磁雙凸極永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)156
6.9.2 外轉(zhuǎn)子磁通記憶雙凸極永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)159
6.10 應(yīng)用前景170
參考文獻(xiàn)171
第7章 磁齒輪復(fù)合電機驅(qū)動系統(tǒng)173
7.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)173
7.2 磁齒輪174
7.2.1 變換型磁齒輪175
7.2.2 磁場調(diào)制型磁齒輪177
7.3 磁齒輪復(fù)合電機180
7.3.1 磁齒輪復(fù)合電機工作原理180
7.3.2 磁齒輪復(fù)合電機模型185
7.4 磁齒輪復(fù)合電機驅(qū)動用逆變器185
7.5 磁齒輪復(fù)合電機控制186
7.6 設(shè)計準(zhǔn)則189
7.7 設(shè)計案例189
7.7.1 磁齒輪永磁無刷直流輪轂電機驅(qū)動190
7.7.2 磁齒輪永磁無刷交流輪轂電機驅(qū)動191
7.8 應(yīng)用前景197
參考文獻(xiàn)197
第8章 永磁游標(biāo)電機驅(qū)動系統(tǒng)199
8.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)199
8.2 永磁游標(biāo)電機200
8.2.1 永磁游標(biāo)電機與磁齒輪電機的比較200
8.2.2 永磁游標(biāo)電機的結(jié)構(gòu)201
8.2.3 永磁游標(biāo)電機的運行原理204
8.2.4 永磁游標(biāo)電機的建模206
8.3 永磁游標(biāo)電機的逆變器選型207
8.4 永磁游標(biāo)電機的控制209
8.5 設(shè)計準(zhǔn)則209
8.6 設(shè)計案例211
8.6.1 外轉(zhuǎn)子永磁游標(biāo)電機驅(qū)動211
8.6.2 磁通可控外轉(zhuǎn)子永磁游標(biāo)電機驅(qū)動212
8.7 應(yīng)用前景219
參考文獻(xiàn)220
第9章 新型無永磁型電機驅(qū)動系統(tǒng)221
9.1 什么是新型無永磁型電機221
9.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)222
9.3 同步磁阻(SynR)電機223
9.4 雙凸極直流(DSDC)電機225
9.5 磁通切換直流(FSDC)電機227
9.6 游標(biāo)磁阻(VR)電機230
9.7 雙饋游標(biāo)磁阻(DFVR)電機232
9.8 軸向磁通無永磁型電機235
9.9 設(shè)計準(zhǔn)則237
9.10 設(shè)計案例237
9.10.1 多齒雙凸極直流電機237
9.10.2 多齒磁通切換直流電機240
9.10.3 軸向雙凸極直流電機242
9.10.4 軸向磁通切換直流電機247
9.11 應(yīng)用前景251
參考文獻(xiàn)252
第10章 起動發(fā)電一體機系統(tǒng)254
10.1 混合動力汽車分類254
10.2 ISG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)258
10.3 ISG電機259
10.4 ISG運行模式261