汽車電力電子學（簡體書）

汽車電力電子學是以汽車構造、現代電力電子技術、計算機技術、電工學、電子學、控制技術為基礎，研究電力電子器件、電路以及裝置在汽車中應用。希望通過對本教材的學習，使高校車輛工程或相關專業的本科生以及研究生能夠對電力電子器件、電路以及發電機和起動機的控制、汽車42V電氣系統、電動助力轉向系統、新能源動力汽車中的能量變換和控制以及電機驅動等知識有較深刻的理解和掌握。

高大威，清華大學汽車工程系副研究員，工學博士。長期致力於汽車電力電子技術的教學和科研工作。從“十五”開始承擔國家863“電動汽車”項目，具體研究方向為：電動汽車電機驅動控制技術、電動汽車動力系統構型與參數匹配優化技術、新能源汽車電氣系統電能智能控制與分配技術、車用電池系統管理與集成技術等。在電動汽車領域發佈論文50餘篇，其中20餘篇被SCI/EI收錄，申請發明專利30余項，授權近20項。其科研成果獲得國家技術發明獎二等獎一項，北京市科學進步獎一等獎一項、二等獎兩項，中國汽車工業進步獎二等獎兩項。

1緒論

1.1概述

1.2汽車電力電子學的發展歷程

1.3汽車電力電子學的應用領域

1.3.1傳統汽車上的應用

1.3.2新能源汽車上的應用

1.4汽車電力電子技術的特點和發展趨勢

1.4.1汽車電力電子技術的特點

1.4.2汽車電力電子技術的發展趨勢

2汽車電力電子器件


2.1汽車電力電子器件概述

2.2半導體物理基礎

2.2.1半導體中的電子狀態和能帶

2.2.2禁帶寬度與寬禁帶半導體材料

2.2.3本征濃度

2.2.4摻雜與雜質半導體

2.2.5載流子的漂移與擴散

2.2.6載流子的激發與複合

2.2.7PN結理論

2.2.8金屬和半導體接觸理論

2.3功率二極管

2.3.1功率PIN二極管

2.3.2功率肖特基勢壘二極管

2.3.3功率混合PINSchottky二極管

2.4晶閘管

2.4.1晶閘管的結構和工作原理

2.4.2晶閘管的靜態特性

2.4.3晶閘管的開關特性

2.5功率MOSFET

2.5.1功率MOSFET的結構和工作原理

2.5.2功率MOSFET的靜態特性

2.5.3功率MOSFET的開關特性

2.6絕緣柵雙極晶體管

2.6.1IGBT的結構和工作原理

2.6.2IGBT的靜態特性

2.6.3IGBT的開關特性





目錄




汽車電力電子學

3汽車電力電子系統的可靠性


3.1汽車電力電子系統可靠性基礎

3.1.1可靠性的基本概念

3.1.2可靠性主要術語與特徵量

3.1.3汽車電力電子系統的失效

3.1.4汽車電力電子系統的可靠性工作流程

3.2汽車電力電子器件的安全工作區與失效分析

3.2.1功率二極管的安全工作區與失效分析

3.2.2晶閘管的安全工作區與失效分析

3.2.3功率MOSFET的安全工作區與失效分析

3.2.4IGBT的安全工作區與失效分析

3.3無源元件的失效分析

3.3.1電阻器的失效

3.3.2電感器的失效

3.3.3電容器的失效

3.4汽車電力電子系統的安全工作區

3.5汽車電力電子器件的驅動和保護

3.5.1汽車電力電子器件的驅動

3.5.2汽車電力電子器件的保護

3.6汽車電力電子器件的熱管理

3.6.1汽車電力電子器件熱管理的作用

3.6.2汽車電力電子器件的封裝

3.6.3汽車電力電子器件的基本傳熱方式

4傳統汽車中的電力電子技術


4.1傳統汽車中的電力電子電路結構

4.2汽車電源系統與三相全橋整流電路

4.3發動機電控系統中的電力電子技術

4.3.1汽油機電子點火系統

4.3.2發動機燃油噴射控制

4.4有刷直流電機的驅動控制

4.4.1有刷直流電機的結構和工作原理

4.4.2永磁直流電動機的數學模型與工作特性

4.4.3PWM控制基本原理

4.4.4永磁直流電動機的控制

4.5無刷直流電機的驅動控制

4.5.1無刷直流電機的結構和工作原理

4.5.2無刷直流電機的數學模型和工作特性

4.5.3電流滯環跟蹤PWM控制

4.5.4無刷直流電機的控制

5電動汽車直流直流變換器


5.1直流直流變換器的作用與分類

5.1.1直流直流變換器的作用

5.1.2直流直流變換器的分類

5.2燃料電池汽車單向直流直流變換器

5.2.1燃料電池汽車動力系統構型

5.2.2降壓型直流直流變換器

5.2.3升壓型直流直流變換器

5.2.4升降壓型直流直流變換器

5.2.5高電壓增益直流直流變換器

5.2.6單向直流直流變換器的控制

5.2.7單向直流直流變換器的損耗

5.3雙向非隔離型直流直流變換器

5.3.1雙向非隔離型直流直流變換器的電路結構

5.3.2雙向非隔離型直流直流變換器的控制

5.4交錯式直流直流變換器的電路結構與控制

5.4.1交錯式直流直流變換器的電路結構

5.4.2交錯式直流直流變換器的控制

5.5隔離型直流直流變換器

5.5.1電動汽車隔離型直流直流變換器的特點

5.5.2全橋式直流直流變換器

5.5.3半橋式直流直流變換器

5.6直流直流變換器的軟開關技術

5.6.1軟開關的基本概念

5.6.2LLC諧振直流直流變換器

5.6.3有源鉗位正反激直流直流變換器

6電動汽車驅動電機系統

6.1電動汽車驅動電機系統概述

6.1.1驅動電機系統的作用與驅動形式

6.1.2驅動電機的類型

6.1.3整車對驅動電機系統的技術要求

6.2永磁同步電機的結構、原理與控制

6.2.1永磁同步電機的結構與工作原理

6.2.2永磁同步電機的數學模型

6.2.3永磁同步電機的矢量控制

6.3交流感應電機的結構、原理與控制

6.3.1交流感應電機的結構與工作原理

6.3.2交流感應電機的數學模型

6.3.3交流感應電機的矢量控制

6.3.4交流感應電機的弱磁控制

6.4電壓型逆變電路與脈寬調製技術

6.4.1電壓型逆變器主電路結構

6.4.2三相電壓型逆變電路的正弦脈寬調製

6.4.3三相電壓型逆變電路的空間矢量脈寬調製

7電動汽車充電系統


7.1電動汽車充電系統概述

7.1.1電動汽車充電系統的分類

7.1.2電動汽車充電系統的構成

7.1.3電動汽車充電系統的要求

7.2充電系統中的整流電路

7.2.1單相橋式不控整流電路

7.2.2單相橋式全控整流電路

7.2.3三相橋式全控整流電路

7.2.4充電系統中的同步整流技術

7.3功率因數校正電路

7.3.1諧波和功率因數

7.3.2單相功率因數校正電路

7.3.3三相功率因數校正電路

7.4感應式無線電能傳輸

7.4.1耦合線圈的數學模型與等效電路

7.4.2耦合線圈的補償與諧振電路

7.4.3耦合線圈的電能傳輸特性

7.4.4無線充電系統的電磁安全性

7.5充電系統的控制

7.5.1車載儲能部件的充電模式

7.5.2傳導式充電系統的控制

7.5.3無線充電系統的控制

7.6充電系統與電機驅動系統的集成

8汽車電力電子系統的電磁兼容


8.1電磁兼容基本概念與術語

8.1.1電磁兼容的基本概念

8.1.2主要的電磁兼容術語

8.2汽車電力電子系統的電磁噪聲

8.2.1汽車電磁噪聲的類型

8.2.2汽車電力電子系統電磁噪聲的產生原因

8.2.3靜電放電對汽車電力電子系統的影響

8.2.4汽車電磁噪聲的耦合途徑

8.3汽車電力電子系統電磁兼容性測試

8.3.1電磁兼容性測試中的單位及換算

8.3.2汽車電力電子系統電磁兼容性測試內容

8.4汽車電力電子系統電磁干擾的抑制

8.4.1屏蔽

8.4.2接地

8.4.3濾波

8.4.4隔離
附錄主要術語索引
參考文獻