電動(dòng)汽車一體化動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)

第1章　緒論 001
1.1　一體化動(dòng)力傳動(dòng)總成的基本結(jié)構(gòu) 003
1.1.1　動(dòng)力傳動(dòng)總成的基本分類 003
1.1.2　純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)基本方案 005
1.2　電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)總成的技術(shù)特征 007
1.2.1　電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)總成性能指標(biāo) 007
1.2.2　電動(dòng)汽車一體化動(dòng)力傳動(dòng)的控制思想 008
1.2.3　電動(dòng)汽車一體化動(dòng)力傳動(dòng)的控制方式 009
1.3　電動(dòng)汽車一體化動(dòng)力傳動(dòng)的應(yīng)用案例 010

第2章　電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng) 015
2.1　直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 016
2.1.1　直流電機(jī)的工作原理 016
2.1.2　直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)方程與特性分析 018
2.1.3　直流電機(jī)的調(diào)速方法 021
2.1.4　直流電機(jī)的脈寬調(diào)制控制 023
2.1.5　直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制 024
2.1.6　直流電機(jī)的特點(diǎn) 025
2.2　交流感應(yīng)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 025
2.2.1　交流感應(yīng)電機(jī)的工作原理 026
2.2.2　交流感應(yīng)電機(jī)的特性分析 027
2.2.3　交流感應(yīng)電機(jī)的矢量控制 028
2.2.4　交流感應(yīng)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 029
2.3　永磁同步電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 029
2.3.1　永磁無刷直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 029
2.3.2　永磁同步電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 033
2.4　開關(guān)磁阻電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 036
2.4.1　開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 036
2.4.2　開關(guān)磁阻電機(jī)的控制 038
2.4.3　開關(guān)磁阻電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 039
2.5　功率轉(zhuǎn)換器 040

第3章　驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)選型基礎(chǔ) 043
3.1　電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)基本結(jié)構(gòu) 044
3.1.1　驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基本要求和組成 044
3.1.2　直流電機(jī)及其控制系統(tǒng) 047
3.1.3　交流三相感應(yīng)電機(jī)及其控制系統(tǒng) 049
3.1.4　永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 050
3.1.5　開關(guān)磁阻電機(jī)及其控制系統(tǒng) 052
3.2　永磁同步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì) 053
3.2.1　電機(jī)主要尺寸的計(jì)算 053
3.2.2　極槽配合的選取 055
3.3　永磁同步電機(jī)定子的設(shè)計(jì) 056
3.3.1　鐵芯材料的選取 056
3.3.2　電機(jī)定子齒槽設(shè)計(jì) 057
3.3.3　電機(jī)定子繞組方案 058
3.4　永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì) 059
3.4.1　電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)的磁路結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 059
3.4.2　永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 061
3.5　永磁同步電機(jī)特性參數(shù)的分析 063

第4章　電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置優(yōu)化設(shè)計(jì) 065
4.1　齒輪強(qiáng)度計(jì)算 066
4.1.1　齒輪傳動(dòng)目標(biāo)函數(shù)的確定 066
4.1.2　齒輪箱設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)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(dòng)比的計(jì)算 074
4.3　離合器的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介 081
4.4.2　齒輪箱結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化流程 082

第5章　動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配 085
5.1　動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)方案分析 086
5.1.1　動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 086
5.1.2　動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方案 087
5.1.3　動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的方案選擇 088
5.2　驅(qū)動(dòng)電機(jī)與變速器參數(shù)匹配 090
5.2.1　純電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)要求 090
5.2.2　電機(jī)參數(shù)匹配 091
5.2.3　變速器參數(shù)匹配 093
5.3　電驅(qū)動(dòng)橋的匹配實(shí)例 097
5.3.1　電動(dòng)工程車輛電驅(qū)動(dòng)橋匹配 098
5.3.2　電驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)分析 100

第6章　動(dòng)力傳動(dòng)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(jī)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(dòng)力學(xué)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(shí)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(dòng)力傳動(dòng)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(yīng)和控制 127
7.3　變速器的換擋規(guī)律 127
7.3.1　最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律 128
7.3.2　最佳經(jīng)濟(jì)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(jī)動(dòng)力總成耦合控制 138
8.1　純電動(dòng)汽車能耗分析 139
8.2　雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)分析 140
8.2.1　獨(dú)立驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)分析 140 
8.2.2　耦合驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)分析 141
8.2.3　雙電機(jī)耦合結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)勢(shì)分析 143
8.3　基于行星耦合系統(tǒng)的新型雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu) 145
8.3.1　電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)模式 146
8.3.2　電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式 147
8.4　雙電機(jī)動(dòng)力耦合系統(tǒng)控制策略 149
8.4.1　動(dòng)力系統(tǒng)控制架構(gòu)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(jī)和傳動(dòng)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(jié)構(gòu) 163
9.1.2　兩擋AMT 換擋結(jié)構(gòu) 163
9.2　兩擋AMT 換擋過程動(dòng)力學(xué)模型 165
9.2.1　驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩清零階段 165
9.2.2　換擋電機(jī)摘擋階段 166
9.2.3　驅(qū)動(dòng)電機(jī)主動(dòng)調(diào)速階段 167
9.2.4　接合套向同步環(huán)運(yùn)動(dòng)階段 167
9.2.5　接合套與同步環(huán)向目標(biāo)擋位齒圈運(yùn)動(dòng)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(jī)掛擋階段 169
9.2.9　驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)階段 169
9.3　換擋過程控制策略 170
9.4　換擋過程評(píng)價(jià)指標(biāo) 171
9.4.1　換擋時(shí)間指標(biāo) 171
9.4.2　沖擊度指標(biāo) 172
9.4.3　滑摩功指標(biāo) 172
9.5　換擋過程品質(zhì)優(yōu)化 172
9.5.1　優(yōu)化目標(biāo)函數(shù) 172
9.5.2　PSO 算法目標(biāo)轉(zhuǎn)矩尋優(yōu)過程 173
9.5.3　尋優(yōu)結(jié)果與分析 174

第10章　動(dòng)力傳動(dòng)總成散熱技術(shù) 177
10.1　電動(dòng)汽車用電機(jī)冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)介 178
10.2　流動(dòng)與傳熱基本理論 179
10.2.1　流動(dòng)湍流模型 179
10.2.2　流體傳熱學(xué)分析 181
10.3　電機(jī)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(jī)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(fēng)阻功率損失 189
10.4.3　攪油功率損失 189
10.4.4　滾動(dòng)軸承摩擦功率損失 190
10.4.5　齒輪箱熱平衡 191

參考文獻(xiàn) 193