电驱动系统——混动、纯电动与燃料电池汽车的能量系统、功率电子和传动 约翰·Ｇ .海斯 电驱动系 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

这本由四个部分组成的实用指南全面介绍了电池、混合动力和燃料电池电动汽车系统以及相关的能源、电力电子设备、机器和驱动器。 部分从电动汽车和相关环境影响的历史概述开始，这些影响推动了电动动力系统的发展。然后介绍了机电推进的车辆要求。对纯电动汽车、燃料电池电动汽车以及传统和混合动力电动汽车在车辆推进方面进行了描述、对比和比较。第2部分对电力传动系曳引机进行了深入的分析，特别关注感应电机以及面置式和内置式永磁交流电机。有刷直流电机因为它易于操作和理解，以及它的历史地位，从而作为美国宇航局火星漫游者的曳引机。第3部分介绍了推进、充电、附件和辅助电力电子变换器的理论和应用，主要介绍隔离和非隔离DC-DC变换器、牵引逆变器和电池充电。第4部分介绍了入门和应用电磁学，这是整本书的基础。本书适合电动汽车整车及供应商技术人员阅读使用。

前言

部分车辆与能量源

第1章电动性和环境3

11电机动力总成简史4

111 部分——电动汽车

诞生4

112第二部分——电机动力总成

的复苏4

113第三部分——电机动力总成

终成功6

12能源推进和排放9

121燃料碳排放10

122温室气体和污染物11

13法规的出现13

131监管注意事项和排放

趋势15

132大型货车法规16

14EPA行驶工况17

15BEV燃油消耗、续驶里程和等效

燃油经济性21

16传统动力总成和电机动力总成碳

排放22

161油井-车轮和摇篮-坟墓

排放25

162输电网络产生的排放25

17传统汽车、电动汽车、混合动力汽

车和燃料电池汽车电力系统

概论26

171传统内燃机汽车26

172纯电动汽车27

173混合动力汽车28

174燃料电池汽车30

175传统汽车、电动汽车、混合

动力汽车和燃料电池汽车

效率对比30

176传统汽车、电动汽车、混合

动力汽车和燃料电池汽车

案例研究对比31

18汽车和其他交通运输技术

对比32

参考文献33

扩展阅读34

问题34

作业35

第2章车辆动力学36

21车辆载荷36

211基础动力、能量和速度之间

的关系37

212空气动力阻力37

213滚动阻力40

214根据EPA滑行试验的车辆

道路-载荷系数41

215恒速下纯电动汽车的续驶

里程44

216 爬坡度45

22车辆加速47

221车辆制动能量回收48

222牵引电机特征48

223车辆加速度50

23简化行驶工况车辆对比53

参考文献55

扩展阅读55

问题55

MATLAB代码示例56

作业：BEV模型59

目录●●●●●●●●●●电驱动系统——混动、纯电动与燃料电池汽车的能量系统、功率电子和传动第3章电池61

31电池介绍61

311电池类型和电池组61

312电池基本原理64

313基础电化学66

314电池能量储存单位68

315放电率69

316电池参数和比较70

32生命周期和规格考虑事项72

321电池选型案例75

322电池组放电曲线和寿命77

33电池充电、保护和管理系统78

331电池充电78

332电池失效和保护79

333电池管理系统80

34电池模组80

341适应纯电动汽车电池模型的

简化新曲线82

342电池组电压、电流、电阻和

效率84

343混合动力汽车电池的简单

曲线86

344充电87

345计算给定输出输入功率下的

电池电池组电压88

346电池单体能量和放电率89

35例：某固定齿轮速比纯电动汽车

的能耗91

参考文献94

扩展阅读94

问题94

附录：一种简化的适应于纯电动汽车电池

的模拟曲线96

第4章燃料电池99

41燃料电池介绍99

411燃料电池排放和上游

排放100

412氢气的安全因素101

42基本原理102

421燃料电池模型和电池

电压103

422燃料电池单体和燃料电池动力

系统的功率和效率105

423燃料电池特征曲线106

43燃料电池动力系统选型107

431例：燃料电池单体

选型107

432丰田Mirai108

433配套设施108

434DC-DC升压变换器109

44燃料电池寿命109

45例：重型货物牵引车-拖车组合

燃料电池系统选型110

46例：燃料电池汽车燃油经

济性112

参考文献115

问题115

作业116

第5章传统和混合动力总成117

51混合动力汽车概述117

52制动比油耗119

53传统发动机、串联和串并联混合

系统的比较123

531例：使用汽油或柴油发动机的

内燃机汽车的燃油经

济性123

532例：串联HEV的燃油经

济性128

533例：串并联混合动力汽车的

燃油经济性130

534比较总结132

54行星齿轮作为动力分配

装置133

5412004款丰田普锐斯动力

总成134

542例：在电驱动模式下运行的

CVT（车辆起动和

低速）135

543例：CVT在全功率模式下

运行137

544例：CVT在巡航和发电模式

下运行138

参考文献139

问题139

作业139第2部分电机

第6章牵引电机介绍143

61驱动电机概论143

611直流电机144

612交流电机145

613牵引电机对比149

614案例研究——火星探测器

牵引电机150

62电机定义151

621四象限运行152

622额定参数152

623额定转矩153

624额定转速和基本转速153

625额定功率153

626峰值转矩153

627堵转转矩154

63电机特性曲线154

631恒转矩模式154

632恒功率模式154

633 转速模式155

634效率谱155

64电机单元转换因子157

参考文献157

第7章有刷直流电机158

71直流电机结构158

72直流电机等效电路160

73直流电机电路方程161

731空载旋转损耗163

732空载转速163

733 功率163

734额定条件163

74永磁直流电机功率、损耗及

效率164

75应用电力电子进行电机控制165

76正向或反转模式下电机作为电动机

或者发电机运转167

761例：应用永磁直流电机发电

或者制动168

762例：反转驱动169

77磁饱和与电枢反应170

78电动汽车动力总成使用PM直流

电机171

79电动汽车动力总成使用WF直流

电机173

710案例研究——火星探测器牵引

电机177

711电机热特性179

7111稳态温升案例179

7112瞬态温升案例180

参考文献181

问题181

第8章感应电机183

81定子绕组和旋转磁场183

811定子磁流密度185

812空间向量电流和旋转

磁场188

82感应电机转子电压、电流和

转矩191

821转子结构191

822感应电机运转理论192

83电机模型和稳态运转193

831三相感应电机功率196

832三相感应电机转矩197

833感应电机相量分析199

834当供给电流源时的电机

运转199

84感应电机的变速运转207

841每Hz运转的恒定电压208

842变速运行208

85电机测试212

851直流电阻测试213

852锁定转子测试213

853空载测试214

参考文献216

扩展阅读216

问题217

MATLAB代码示例218

第9章面置式永磁交流电机221

91SPM电机基本运转221

911单线圈的反电动势221

912单相反电动势222

92SPM电机的单相分析227

921SPM电机的单相等效电路

模型227

922SPM电机的相量分析227

923电机磁饱和234

924SPM电机转矩-速度

特性234

925超过额定转速的SPM电机的

高速运行235

926磁场弱化运行的电机特性240

参考文献242

扩展阅读242

问题242

MATLAB代码示例243

0章内置式永磁交流电机245

101电机结构和转矩方程245

102d轴和q轴电感247

103内置式永磁电机测试250

1031空载旋转测试250

1032直流转矩测试251

104低转速运转和基础理论254

1041例：额定条件下驱动255

1042单位电流 转矩

(MTPA)257

1043单位电压 转矩（MTPV）

或单位磁通 转矩

(MTPF)257

105内置式电机高速运转257

106电机dq模型259

1061恒定电流变换260

1062恒定功率变换262

参考文献263

扩展阅读263

问题264

作业265第3部分功率电子

1章DC-DC变换器269

111简介269

112电力变换的基本原则272

1121基本拓扑关系273

1122半桥降压-升压型双向

变换器274

113降压变换器274

1131CCM模式降压变换器电压增益

分析276

1132降压变换器BCM运行283

1133降压变换器DCM运行285

114升压变换器290

1141CCM模式下升压变换器电压

增益分析291

1142升压变换器BCM运行295

1143升压变换器DCM运行297

115功率半导体300

1151功率半导体功率损耗301

1152半导体功率总损耗和

结温304

116电力变换器无源元件305

1161电感选型305

1162电容选型306

117交错306

参考文献309

扩展阅读309

问题309

作业312

附录Ⅰ312

附录Ⅱ：降压-升压变换器313

2章隔离型DC-DC变

换器314121引言314

1211隔离型电力变换器的

优点314

1212电力变换器类型315

122正激变换器316

1221正激变换器中的CCM

电流318

1222正激变换器中的CCM

电压322

1223变压器选型324

123全桥变换器324

1231硬开关全桥变换器的运行

模式325

1232全桥变换器中的CCM

电流329

1233全桥变换器中的CCM

电压334

124谐振电力变换器334

1241LCLC串联-并联谐振变

换器335

1242用于感应充电的理想变换器

特性335

1243基本模式分析和电流源

运行339

1244模拟342

参考文献344

扩展阅读345

问题345

作业346

附录Ⅰ斜坡和阶梯波形的RMS值和

平均值346

附录Ⅱ反激变换器347

3章牵引驱动器和三相逆

变器348131三相逆变器348

132调制方案350

1321正弦调制350

1322三次谐波的正弦调制351

1323过调制和方波352

133正弦调制354

1331调制指数m355

1332逆变器电流356

1333开关、二极管和输入平均

电流357

1334开关、二极管、直流母线、

输入电容的有效电流358

1335例：变换器电流359

134变换器功率损耗360

1341IGBT和二极管传导

损耗360

1342IGBT模块开关损耗360

1343半导体总功率损耗和

结温362

1344例：再生电流363

参考文献364

扩展阅读364

问题364

作业365

4章电池充电367

141充电系统基本要求367

142充电器架构368

143电网电压、频率和配线370

144充电器功能372

145充电标准和技术377

1451SAEJ1772377

1452VDE-AR-E

2623-2-2377

1453CHAdeMO377

1454Tesla379

1455无线充电379

146功率因数校正升压变换器380

1461升压PFC功率级381

1462升压电感选型383

1463整流器中的平均电流384

1464开关和二极管平均

电流385

1465开关、二极管和电容电流

有效值386

1466功率半导体充电387

参考文献390

扩展阅读391

问题391

作业392

5章电驱动装置控制393

151控制介绍393

152电动机械系统建模394

1521机械系统394

1522永磁直流电机396

1523直流-直流变换器397

1524PI控制器398

153转矩回路补偿设计398

154速度控制回路补偿设计400

155使用永磁直流电机电动汽车的

加速性401

156使用电磁直流电机电动汽车的

加速性402

参考文献404

问题404

MATLAB代码示例405第4部分电磁学

6章电磁、铁磁和机电能量

转换411161电磁411

162铁磁415

1621磁滞417

1622硬铁磁和软铁磁材料418

163自感421

1631电感器基本操作421

1632电感方程423

1633磁阻425

1634储存在磁场中的能量428

1635铁心损耗429

1636铜损431

1637面积乘积法432

1638高频操作和趋肤深度433

164硬铁磁材料和永磁体434

1641例：剩余磁通密度436

1642例：反冲线437

1643例：由永磁体引起的气隙

磁通密度438

1644 能量积439

1645由永磁体引起的力439

1646电磁体441

165变压器442

1651工作原理442

1652变压器等效电路443

1653变压器电压和电流445

1654使用面积乘积法确定变压器

的大小449

166电容器449

167机电能量转换452

1671安培定则452

1672载流线圈转矩的一般

表达式453

1673转矩、磁链和电流454

1674法拉第电磁感应定律455

1675楞次定律和弗莱明右手

定则455

参考文献456

扩展阅读456

扩展观察457

问题457

作业460

参考转换表460Copyright2018 by John G.Hayes and G.Abas Goodarzi. All rights reserved. This translation published under license. Authorized translation from the English language edition, entitled Electric Powertrain by John G.Hayes and G.Abas Goodarzi, Revised and Updated, ISBN 9781119063643, by John G.Hayes and G.Abas Goodarzi, Published by John Wiley & Sons. No part of this book may be reproduced in any form without the written permission of the original copyrights holder. Copies of this book sold without a Wiley sticker on the cover are unauthorized and illegal.

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北京市版权局著作权合同登记 图字：01-2019-6068 号。

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