本书将前沿的研究成果与实际应用相结合，通过深入研究车用电驱动系统的关键技术，为读者提供系统的知识框架，并通过丰富的理论分析与应用验证展示帮助读者更好地理解和应用这一领域的前沿技术。本书沿着汽车电动化总成开发的技术路线，从电路波形、器件特性、开关负载行为、脉宽调制、状态平均、系统控制等基本概念延伸至DC/DC、DC/AC和AC/DC等电力电子技术专业知识。以车用电驱动系统原理以及控制理论为基础，拓展数学建模、仿真验证、实践操作等课程。本书可作为普通高等教育车辆工程、新能源汽车工程、智能车辆工程等专业的教材，也可以供其他面向市场需求培养的复合型专业人才以及相关工程技术人员参考。

丁荣军，电力电子及控制技术专家，中国工程院院士，教授级高级工程师。

序
前言
二维码清单
第1章　导论 1
1.1　车用电驱动系统结构及原理 1
1.1.1　电动汽车电驱动系统介绍 2
1.1.2　混合动力电动汽车电驱动系统介绍 5
1.2　车用电机的分类和基本特征 7
1.2.1　直流电机 8
1.2.2　感应电机 9
1.2.3　永磁同步电机 10
1.2.4　开关磁阻电机 11
1.3　车用电力电子器件和基本特性 13
1.3.1　MOSFET的基本结构和工作原理 13
1.3.2　MOSFET的基本特性 17
1.3.3　IGBT的基本结构和工作原理 19
1.3.4　IGBT的基本特性 21
1.4　车用逆变系统和基本原理 22
1.4.1　逆变电路的基本原理 23
1.4.2　电压型逆变电路 25
1.4.3　电流型逆变电路 25
1.5　车用电源系统和基本原理 27
1.5.1　车用电源系统的组成 27
1.5.2　车用电力电子设备 29
1.6　车用储能系统和能量管理技术 32
1.6.1　车载储能系统 32
1.6.2　电池管理系统 34
1.6.3　多动力系统能量管理 36
习题 37
参考文献 39
第2章　车用三相交流感应电机 41
2.1　交流感应电机的结构和运行原理 41
2.1.1　交流感应电机的基本结构 42
2.1.2　三相交流感应电机的运行原理 43
2.1.3　交流感应电机的基本方程 45
2.2　交流感应电机绕组的构成原则和分类 49
2.2.1　感应电机绕组的基本参数 49
2.2.2　三相单层绕组 50
2.2.3　三相双层绕组 51
2.3　交流感应电机绕组的电动势 53
2.3.1　导体的感应电动势 53
2.3.2　线圈的电动势与节距因数 55
2.3.3　分布绕组的电动势与分布因数 56
2.3.4　相电动势和线电动势 57
2.4　交流感应电机绕组的磁动势 59
2.4.1　线圈磁动势 59
2.4.2　分布绕组的磁动势 62
2.4.3　单相绕组磁动势 64
2.4.4　三相绕组的合成磁动势 65
2.5　交流感应电机运行特性的电枢反应 69
2.5.1　三相感应电机的转矩-转差率特性 69
2.5.2　三相感应电机的工作特性 71
2.6　交流感应电机的启动和转矩转速控制特性 72
2.6.1　三相感应电机的启动 72
2.6.2　三相感应电机的调速 77
习题 87
参考文献 90
第3章　车用三相交流永磁同步电机 92
3.1　永磁同步电机分类和运行原理 92
3.1.1　结构组成 92
3.1.2　运行原理 95
3.2　永磁材料的性能和主要参数 96
3.2.1　磁性能 97
3.2.2　常用永磁材料 97
3.2.3　主要参数 100
3.2.4　永磁材料的选用方法 104
3.3　永磁同步电机磁路和电磁参数 104
3.3.1　永磁同步电机磁路计算基础 104
3.3.2　永磁同步电机等效磁路 107
3.3.3　等效磁路解析法 109
3.3.4　等效磁路图解法 113
3.3.5　电磁参数及计算 115
3.4　永磁同步电机齿槽转矩和常用极槽配合 120
3.4.1　齿槽转矩的定义及优化方式 120
3.4.2　每极每相槽数 124
3.4.3　整数槽与分数槽定义及优缺点 125
3.4.4　极槽配合选取方式 126
3.5　永磁同步电机运行特性和电枢反应 127
3.5.1　电机空载磁场及空载反电动势 127
3.5.2　对称负载时的电枢反应 128
3.5.3　交、直轴电枢反应电抗与磁动势折算系数 131
3.6　永磁同步电机转矩转速控制特性 133
3.6.1　永磁同步电机的启动方式 133
3.6.2　永磁同步电机的转矩转速控制特性 135
习题 137
参考文献 140
第4章　永磁同步电机控制原理 141
4.1　永磁同步电机交直轴数学模型 141
4.1.1　三相永磁同步电机静止坐标系数学模型 141
4.1.2　三相永磁同步电机的坐标变换 143
4.1.3　同步旋转交直轴坐标系下的数学建模 145
4.2　车用逆变器拓扑结构和工作原理 146
4.2.1　车用逆变器拓扑结构 146
4.2.2　单相电压型逆变电路 147
4.2.3　三相电压型逆变电路 150
4.3　空间电压矢量调制技术原理 152
4.3.1　三相电压的空间矢量表示 152
4.3.2　SVPWM算法实现 154
4.3.3　SVPWM与传统SPWM的比较 157
4.3.4　五段式SVPWM算法 158
4.3.5　七段式SVPWM算法 159
4.4　过调制控制技术 161
4.4.1　过调制技术简介 161
4.4.2　单模式过调制 162
4.4.3　双模式过调制 164
4.4.4　过调制控制算法谐波分析及谐波抑制策略 170
4.5　永磁同步电机的双闭环矢量控制 173
4.5.1　永磁同步电机开环控制 173
4.5.2　永磁同步电机矢量控制 174
4.5.3　永磁同步电机控制解耦 177
4.5.4　永磁同步电机速度、电流双闭环控制 178
4.6　内置式永磁同步电机调速控制方案 182
4.6.1　最大转矩电流比控制方案 183
4.6.2　基速与转折速度 184
4.6.3　弱磁控制方案 185
4.6.4　最大转矩电压比控制方案 187
4.7　最优效率输出控制 188
4.7.1　永磁同步电机损耗分析及数学模型 188
4.7.2　基于损耗模型的最优效率输出控制 189
4.8　无位置传感器控制 191
4.8.1　高频激励下的三相永磁同步电机数学模型 191
4.8.2　高频旋转电压注入法 192
4.8.3　高频脉振电压注入法 194
习题 197
参考文献 199
第5章　新能源汽车典型驱动系统结构及其原理 201
5.1　纯电动驱动系统 201
5.2　混合动力驱动系统 206
5.2.1　串联式驱动系统 206
5.2.2　并联式驱动系统 209
5.2.3　混联式驱动系统 213
5.3　新能源汽车变速系统 216
5.3.1　纯电驱动系统多档减速器 217
5.3.2　混合动力驱动系统专用变速器 217
5.4　多电机分布式驱动系统 220
5.4.1　分布式驱动系统的结构 220
5.4.2　分布式驱动系统的基本原理 221
5.4.3　分布式驱动系统的应用 222
5.4.4　分布式驱动系统多电机稳定性分析 225
5.4.5　分布式驱动系统多电机耦合控制策略 229
5.4.6　分布式驱动系统多电机同步控制 229
习题 236
参考文献 239
第6章　车用整流和DC/DC电源技术 240
6.1　常用整流电路及整流滤波电路 240
6.1.1　半波整流 241
6.1.2　全波整流 242
6.1.3　桥式整流 243
6.1.4　整流滤波电路 244
6.2　典型DC/DC变换电路 246
6.2.1　Buck降压电路 246
6.2.2　Boost升压电路 248
6.2.3　Buck-Boost升降压电路 249
6.3　车用移相全桥变换器原理 251
6.3.1　移相全桥变换器原理 251
6.3.2　移相全桥变换器控制方法 251
6.3.3　移相全桥变换器技术难点 254
6.4　车用LLC谐振变换器原理 256
6.4.1　LLC谐振变换器的基本原理 256
6.4.2　LLC谐振变换器的等效电路模型 260
6.4.3　电压增益公式推导与电压增益曲线分析 264
6.5　车用交错并联抬压式变换器原理 266
6.5.1　大功率交错并联抬压式变换器实现原理 266
6.5.2　拓扑结构的种类及其特点 268
6.5.3　交错并联抬压式变换器均流控制策略 273
6.6　无线电能传输技术 275
6.6.1　无线电能传输的理论基础和实现原理 275
6.6.2　无线电能传输系统的拓扑结构及其特点 277
习题 280
参考文献 283
第7章　车用储能系统和能量管理技术 285
7.1　电化学蓄电池组和燃料电池系统简介 285
7.1.1　电化学储能组成与特征 286
7.1.2　电化学储能系统的组成与工作原理 289
7.1.3　燃料电池系统的工作原理 290
7.2　电池系统状态监测与管理 291
7.2.1　电池性能测试 292
7.2.2　电池系统管理 295
7.2.3　电池系统保护 298
7.3　车载储能系统 299
7.3.1　车载储能系统组成 299
7.3.2　多种储能形式与特点 300
7.3.3　能量分配 301
7.4　制动能量回收 302
7.4.1　串联制动工作原理 302
7.4.2　并联制动工作原理 303
7.4.3　制动能量回收策略 304
7.5　混合储能系统的智能化能量管理策略 306
7.5.1　混合储能系统的功能与特点 306
7.5.2　基于规则的能量管理策略 306
7.5.3　基于优化的能量管理策略 310
习题 313
参考文献 316