電動汽車一體化動力傳動技術

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(tǒng)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(tǒng) 015
2.1　直流電機及其驅(qū)動系統(tǒng) 016
2.1.1　直流電機的工作原理 016
2.1.2　直流電機的動態(tài)方程與特性分析 018
2.1.3　直流電機的調(diào)速方法 021
2.1.4　直流電機的脈寬調(diào)制控制 023
2.1.5　直流電機的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)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(qū)動系統(tǒng) 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(qū)動系統(tǒng) 029
2.3.1　永磁無刷直流電機及其驅(qū)動系統(tǒng) 029
2.3.2　永磁同步電機及其驅(qū)動系統(tǒng) 033
2.4　開關磁阻電機及其驅(qū)動系統(tǒng) 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(zhuǎn)換器 040

第3章　驅(qū)動電機設計選型基礎 043
3.1　電動汽車驅(qū)動電機基本結構 044
3.1.1　驅(qū)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(tǒng) 047
3.1.3　交流三相感應電機及其控制系統(tǒng) 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(tǒng) 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(zhuǎn)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(shù)學模型 061
3.5　永磁同步電機特性參數(shù)的分析 063

第4章　電動汽車傳動裝置優(yōu)化設計 065
4.1　齒輪強度計算 066
4.1.1　齒輪傳動目標函數(shù)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(shù)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(yōu)化設計方法簡介 081
4.4.2　齒輪箱結構拓撲優(yōu)化流程 082

第5章　動力傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配 085
5.1　動力傳動系統(tǒng)方案分析 086
5.1.1　動力傳動系統(tǒng)的組成 086
5.1.2　動力傳動系統(tǒng)的基本方案 087
5.1.3　動力傳動系統(tǒng)的方案選擇 088
5.2　驅(qū)動電機與變速器參數(shù)匹配 090
5.2.1　純電動汽車設計要求 090
5.2.2　電機參數(shù)匹配 091
5.2.3　變速器參數(shù)匹配 093
5.3　電驅(qū)動橋的匹配實例 097
5.3.1　電動工程車輛電驅(qū)動橋匹配 098
5.3.2　電驅(qū)動橋傳動分析 100

第6章　動力傳動系統(tǒng)仿真 102
6.1　系統(tǒng)模型的建立 103
6.1.1　駕駛員模型 104
6.1.2　循環(huán)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(xù)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(tǒng)換擋規(guī)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(guī)律 127
7.3.1　最佳動力性換擋規(guī)律 128
7.3.2　最佳經(jīng)濟性換擋規(guī)律 130
7.3.3　組合型換擋控制策略 131
7.4　優(yōu)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(qū)動結構分析 140
8.2.1　獨立驅(qū)動結構分析 140 
8.2.2　耦合驅(qū)動結構分析 141
8.2.3　雙電機耦合結構節(jié)能優(yōu)勢分析 143
8.3　基于行星耦合系統(tǒng)的新型雙電機驅(qū)動結構 145
8.3.1　電機獨立驅(qū)動模式 146
8.3.2　電機聯(lián)合驅(qū)動模式 147
8.4　雙電機動力耦合系統(tǒng)控制策略 149
8.4.1　動力系統(tǒng)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(shù)優(yōu)化 155
8.5.1　遺傳算法 155
8.5.2　電機和傳動系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)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(yōu)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(qū)動電機轉(zhuǎn)矩清零階段 165
9.2.2　換擋電機摘擋階段 166
9.2.3　驅(qū)動電機主動調(diào)速階段 167
9.2.4　接合套向同步環(huán)運動階段 167
9.2.5　接合套與同步環(huán)向目標擋位齒圈運動階段 167
9.2.6　同步環(huán)開始同步階段 168
9.2.7　同步環(huán)完全同步階段 168
9.2.8　換擋電機掛擋階段 169
9.2.9　驅(qū)動電機轉(zhuǎn)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(zhì)優(yōu)化 172
9.5.1　優(yōu)化目標函數(shù) 172
9.5.2　PSO 算法目標轉(zhuǎn)矩尋優(yōu)過程 173
9.5.3　尋優(yōu)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(tǒng)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(tǒng)散熱分析 183
10.3.1　冷卻系統(tǒng)組成 183
10.3.2　電機熱源分析 183
10.4　齒輪箱發(fā)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