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本書對(duì)國內(nèi)外日益發(fā)展的新能源汽車電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)做了基本闡述，分析了測量誤差理論、試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其特性，介紹了信號(hào)測試與處理技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述專用實(shí)驗(yàn)測試設(shè)備的工作原理和應(yīng)用方法，介紹了電機(jī)機(jī)電參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電壓、電流、溫度、電感、慣量等性能參數(shù)的動(dòng)靜態(tài)測試方法，論述了科學(xué)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法和試驗(yàn)后處理技術(shù)，并對(duì)涉及電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的溫度、濕度、防水防塵、振動(dòng)噪聲、電磁兼容等方面的試驗(yàn)參數(shù)和方法進(jìn)行了分析。本書最后，介紹了現(xiàn)代試驗(yàn)新技術(shù)及其在電機(jī)測試中的應(yīng)用。

前言發(fā)展電動(dòng)汽車技術(shù)有利于汽車行業(yè)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，十幾年來，電動(dòng)汽車技術(shù)獲得了各個(gè)國家的大力支持，國內(nèi)外所有汽車廠商都為此傾注了大量的時(shí)間、人力、物力和財(cái)力、作為電動(dòng)汽車三大核心部件之一的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)，是電動(dòng)汽車的心臟，對(duì)于電動(dòng)汽車整車行駛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、操縱穩(wěn)定性等性能具有重大影響。至今，我國已自主開發(fā)了永磁同步電機(jī)、交流異步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)等滿足各類電動(dòng)汽車需求的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品，基本形成了具有核心競爭力的批量生產(chǎn)和配套能力。電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制方式、性能評(píng)價(jià)體系和試驗(yàn)方法完全不同于傳統(tǒng)工業(yè)用電機(jī)系統(tǒng)，傳統(tǒng)工業(yè)用電機(jī)系統(tǒng)的性能試驗(yàn)測試方法也無法照搬應(yīng)用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的測試。雖然新修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18488.1—2015《電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)第1部分：技術(shù)條件》和GB/T 18488.2—2015《電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)第2部分：試驗(yàn)方法》為車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)提出了數(shù)十項(xiàng)專用的性能指標(biāo)和試驗(yàn)方法，但是在試驗(yàn)測試?yán)碚摵驮囼?yàn)設(shè)備工作原理及應(yīng)用方面還需要做出必要的技術(shù)補(bǔ)充，因此，需要總結(jié)國內(nèi)外的行業(yè)知識(shí)，編著專門著作論述電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的試驗(yàn)測試技術(shù)，以便于為讀者提供一個(gè)具有較高理論基礎(chǔ)的、系統(tǒng)的車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)性能試驗(yàn)測試體系。在結(jié)構(gòu)上，本書分為上下兩篇。上篇為基礎(chǔ)篇，專注于試驗(yàn)設(shè)計(jì)和測試技術(shù)基本理論知識(shí)。第一章和第二章主要介紹電動(dòng)汽車電傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作特性和控制技術(shù)，使讀者可以對(duì)電動(dòng)汽車電傳動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。第三章介紹試驗(yàn)誤差理論，涉及誤差基本概念、不確定度誤差分析和數(shù)值修約方法。第四章介紹了試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性、靜態(tài)特性和負(fù)載耦合特性，分析了系統(tǒng)特性的參數(shù)指標(biāo)和表達(dá)形式。第五章介紹了多因子試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和均勻試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。第六章介紹了試驗(yàn)信號(hào)的濾波、調(diào)理、傳輸、采集和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的外理技術(shù)。下篇為測試篇，專注于車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備及關(guān)鍵參數(shù)的測試方法。第七章介紹了測量儀表、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量儀、電功率分析儀、測功機(jī)、直流電源、高低溫和鹽霧試驗(yàn)設(shè)備、振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備等主要試驗(yàn)設(shè)備的工作原理。第八章介紹電機(jī)本體參數(shù)的測量方法。第九～十一章分別介紹了車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電量參數(shù)（如電壓、電流、電功率、絕緣、耐壓等）、非電量參數(shù)（如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、機(jī)械功率、溫升、磁場、振動(dòng)、噪聲等）的測量，以及基于臺(tái)架的輸入輸出特性試驗(yàn)方法。第十二章介紹了車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最新試驗(yàn)測試和仿真技術(shù)。本書專門針對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的工作特點(diǎn)和性能要求，從試驗(yàn)測試?yán)碚摲治鲋饾u引導(dǎo)至試驗(yàn)設(shè)備及測試方法的應(yīng)用，使讀者在理論上和實(shí)際中能夠受益。書中采用了大量的圖表和曲線，便于讀者對(duì)知識(shí)的理解和對(duì)試驗(yàn)測試技術(shù)的掌握。書中介紹的相關(guān)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析方法，在技術(shù)實(shí)施上具有可行性和先進(jìn)性，可以有效指導(dǎo)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，便于讀者使用。本書注重國內(nèi)外新技術(shù)的應(yīng)用，書中所介紹的內(nèi)容均為國內(nèi)外現(xiàn)階段的技術(shù)，與實(shí)際結(jié)合緊密，并充分體現(xiàn)了國內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展趨勢，為讀者對(duì)相關(guān)知識(shí)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，便于讀者進(jìn)一步的綜合應(yīng)用。本書在編寫過程中得到了北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛國家工程實(shí)驗(yàn)室以及北京市電動(dòng)車輛協(xié)同創(chuàng)新中心的支持，并獲得了“國家國際科技合作專項(xiàng)（2014DFG70840）”和“國家自然科學(xué)基金（51575041）”的資助。其中，宋強(qiáng)編寫了本書上篇的第一章、第二章、第三章、第四章、第六章，以及下篇的第七章、第八章、第九章、第十一章、第十二章，河北師范大學(xué)王再宙編寫了本書上篇的第五章，北京理工大學(xué)王志福編寫了本書下篇的第十章。北京理工大學(xué)翟麗、郭汾、李軍求、董玉剛、王紅、曾普、羅淋、吳小同、史淵芳、楊凱麗、翟繼亮、靳建波、王文俊、呂晨光、高朋、葉山頂、賈超、趙憑、隋平陽、萬海桐、李松等人員也參與了該書的編寫和文字整理工作，對(duì)以上人員的辛勤工作表示感謝。同時(shí)，也感謝孫逢春教授和張承寧教授一直以來對(duì)我的指導(dǎo)和幫助。電動(dòng)汽車電機(jī)系統(tǒng)原理與測試技術(shù)前言書后列出了主要的參考文獻(xiàn)，限于篇幅，難免著錄不全，在此，對(duì)本書涉及內(nèi)容的參考文獻(xiàn)作者表示誠摯的謝意。本書可作為高等院校機(jī)械工程、車輛工程、交通運(yùn)輸?shù)葘I(yè)本科生和研究生的教材及參考書，也適合相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和汽車行業(yè)的技術(shù)人員以及對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)感興趣的讀者參考。由于編者水平有限，書中不當(dāng)之處在所難免，殷切希望使用本書的師生和廣大讀者對(duì)其中的疏漏之處予以批評(píng)指正，并將意見和建議反饋給我們，以便及時(shí)修訂完善。編者

目錄前言上篇基礎(chǔ)篇第一章概述3第一節(jié)電動(dòng)汽車發(fā)展特點(diǎn)、分類及基本特征3一、電動(dòng)汽車特點(diǎn)3二、電動(dòng)汽車分類及基本特征3第二節(jié)電動(dòng)汽車電傳動(dòng)系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)5一、電動(dòng)汽車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5二、電動(dòng)汽車電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)6三、新型機(jī)電耦合結(jié)構(gòu)7第三節(jié)電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)工作特性9一、電機(jī)系統(tǒng)的工作特性要求9二、電機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)特性11第二章車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型和控制12第一節(jié)車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型及特點(diǎn)12一、直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)13二、異步驅(qū)動(dòng)電機(jī)13三、永磁同步驅(qū)動(dòng)電機(jī)14四、開關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)電機(jī)14第二節(jié)電力電子功率器件15一、常用電力電子功率器件15二、IGBT的原理及物理模型15三、軟開關(guān)變換技術(shù)（Soft-Switching Conversion)18第三節(jié)車用電機(jī)控制技術(shù)簡介18一、VVVF控制技術(shù)18二、矢量控制技術(shù)18三、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)19第三章測量誤差理論20第一節(jié)概述20一、測量的定義20二、測量方法的分類21第二節(jié)測量誤差的概念和分類23一、測量誤差概念23二、測量誤差分類24第三節(jié)測量不確定度分析25第四節(jié)測量誤差分析處理27第五節(jié)數(shù)值修約及容差29一、數(shù)值修約規(guī)則及其在電機(jī)試驗(yàn)計(jì)算中的應(yīng)用29二、電機(jī)性能指標(biāo)考核標(biāo)準(zhǔn)容差的一般性規(guī)定32第四章試驗(yàn)測試系統(tǒng)特性分析35第一節(jié)基本概念35第二節(jié)試驗(yàn)測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性36第三節(jié)試驗(yàn)測試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性38第四節(jié)試驗(yàn)測試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)39第五節(jié)試驗(yàn)測試系統(tǒng)特性的測量41一、測試系統(tǒng)靜態(tài)特性的測定41二、測試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測定42第六節(jié)試驗(yàn)測試系統(tǒng)的負(fù)載耦合特性44第七節(jié)不失真測量49第五章試驗(yàn)設(shè)計(jì)理論51電動(dòng)汽車電機(jī)系統(tǒng)原理與測試技術(shù)目錄第一節(jié)基本概念51一、試驗(yàn)研究的基本要求51二、與試驗(yàn)有關(guān)的術(shù)語52第二節(jié)多因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)52一、因子設(shè)計(jì)的概念52二、2k因子設(shè)計(jì)54第三節(jié)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)57一、正交表57二、正交設(shè)計(jì)的基本方法59三、混合水平正交設(shè)計(jì)62第四節(jié)均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)65第六章信號(hào)測試與處理技術(shù)70第一節(jié)基本概念70一、信號(hào)的分類與描述70二、采樣定理及頻率混疊74第二節(jié)信號(hào)分析75一、信號(hào)的時(shí)域分析75二、信號(hào)的頻域分析82第三節(jié)信號(hào)調(diào)理與傳輸88一、信號(hào)調(diào)理88二、信號(hào)傳輸93第四節(jié)濾波技術(shù)97一、概述97二、濾波器的一般特性98三、濾波器應(yīng)用類型100第五節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)102一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則102二、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)102三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)104四、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)標(biāo)定的概念106第六節(jié)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的插值及圖形表示107一、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的插值表示107二、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖形表示109第七節(jié)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸處理111一、線性回歸處理111二、非線性回歸處理117第八節(jié)異常數(shù)據(jù)的處理117一、拉依達(dá)（Layard）準(zhǔn)則118二、肖維納（Chauvenet）準(zhǔn)則118三、格拉布斯（Grubbs）準(zhǔn)則119四、三種取舍準(zhǔn)則的討論119下篇測試篇第七章主要試驗(yàn)儀器和設(shè)備123第一節(jié)概述123一、測試用儀器儀表123二、儀器儀表的主要性能指標(biāo)124三、儀器儀表板面標(biāo)記說明125四、儀器儀表的選用126五、測量準(zhǔn)確度和精密度126第二節(jié)指示式儀表127第三節(jié)數(shù)字式儀表128一、數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展128二、數(shù)字式儀表的結(jié)構(gòu)129三、數(shù)字式儀表的特點(diǎn)129四、數(shù)字式儀表的分類130第四節(jié)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量儀130一、相位差式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀130二、應(yīng)變片式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀132第五節(jié)電功率分析儀133第六節(jié)測功機(jī)135一、磁粉測功機(jī)135二、水力測功機(jī)136三、電渦流測功機(jī)137四、直流電力測功機(jī)139五、交流電力測功機(jī)139第七節(jié)直流電源141第八節(jié)環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)設(shè)備143一、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)備的選擇原則143二、高低溫試驗(yàn)設(shè)備144三、鹽霧試驗(yàn)設(shè)備145四、防水試驗(yàn)設(shè)備147五、防塵試驗(yàn)設(shè)備149第九節(jié)振動(dòng)噪聲試驗(yàn)設(shè)備151一、振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備151二、噪聲測量設(shè)備156第八章電機(jī)參數(shù)的測試方法161第一節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和時(shí)間常數(shù)161一、電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測定161二、電機(jī)時(shí)間常數(shù)的測量165第二節(jié)電機(jī)系統(tǒng)雜散損耗測試方法166一、測功機(jī)法167二、回饋法167三、反轉(zhuǎn)法168第三節(jié)直流電機(jī)參數(shù)的測試方法170一、電刷中性線位置的測定170二、無火花換向區(qū)域的測定170三、整流電源供電時(shí)電機(jī)的電壓、電流紋波因數(shù)及電流波形因數(shù)的測定171四、電樞繞組電感的測量172五、主磁路時(shí)間常數(shù)的測定174六、勵(lì)磁繞組電感的測定175七、電機(jī)的軸電壓測定176第四節(jié)異步電機(jī)參數(shù)的測試方法176一、空載試驗(yàn)177二、短路（堵轉(zhuǎn)）試驗(yàn)178第五節(jié)永磁同步電機(jī)參數(shù)的測試方法180一、直接負(fù)載法——穩(wěn)態(tài)參數(shù)的測定180二、電壓積分法——穩(wěn)態(tài)參數(shù)的測定181三、直流衰減法——穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)參數(shù)的測定183第九章車用電機(jī)系統(tǒng)電量的測量185第一節(jié)電量測量傳感器及其特性185一、霍爾式電壓電流傳感器185二、霍爾傳感器的工作原理185三、霍爾傳感器/變換器的連接方式186第二節(jié)電壓與電流的測量188一、指示式儀表188二、示波器188三、電壓、電流變換器190第三節(jié)電功率的測量190一、直流電機(jī)電功率的測量190二、單相交流電機(jī)電功率測量191三、三相交流電機(jī)電功率的測量192第四節(jié)頻率和相位的測量194一、頻率測量194二、相位的測量196第五節(jié)電阻的測量199一、電阻的測量方法199二、提高測量范圍和精度的方法204第六節(jié)非正弦電量的測量204一、諧波分析204二、非正弦電壓與電流的測量206三、功率與功率因數(shù)的測量209四、諧波的測量210第七節(jié)耐電壓試驗(yàn)方法212一、耐電壓試驗(yàn)設(shè)備212二、工頻耐電壓試驗(yàn)213三、沖擊耐電壓試驗(yàn)215第八節(jié)絕緣電阻的測量216第十章車用電機(jī)系統(tǒng)非電量的測量219第一節(jié)轉(zhuǎn)速測量原理及實(shí)現(xiàn)219一、轉(zhuǎn)速表測速219二、光電數(shù)字測速221三、閃頻法測速222四、基于霍爾傳感器的速度測量224五、轉(zhuǎn)差率的測量224六、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的測量225第二節(jié)轉(zhuǎn)矩測量原理及實(shí)現(xiàn)226一、測量轉(zhuǎn)矩的方法226二、常用轉(zhuǎn)矩測量裝置的類型和工作原理228第三節(jié)電機(jī)溫度及工作溫升的測量方法237一、電阻法237二、檢溫計(jì)法238三、溫度計(jì)法239四、疊加法240第四節(jié)電機(jī)磁場的測量方法241一、探測線圈法242二、霍爾效應(yīng)法243三、磁通計(jì)法245第五節(jié)電機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)247一、電機(jī)振動(dòng)的測定方法及限值247二、車用電機(jī)系統(tǒng)的掃頻振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法248第六節(jié)電機(jī)噪聲的測量方法248一、電機(jī)噪聲的物理量度249二、電機(jī)噪聲的測定方法及限值251第十一章車用電機(jī)系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)255第一節(jié)試驗(yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)255第二節(jié)關(guān)鍵參數(shù)的臺(tái)架試驗(yàn)方法258一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器效率的測量258二、轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩工作測試點(diǎn)的選取259三、測量參數(shù)的選擇260四、參數(shù)測量過程中的注意事項(xiàng)260五、關(guān)鍵參數(shù)的臺(tái)架試驗(yàn)和驗(yàn)證261六、電機(jī)系統(tǒng)的饋電性能測試264第三節(jié)基于整車行駛工況的測試技術(shù)264第四節(jié)可靠性耐久性試驗(yàn)簡介266一、可靠性數(shù)量特征266二、常見的壽命分布類型267三、電機(jī)系統(tǒng)的失效模式268四、電機(jī)系統(tǒng)的可靠性串聯(lián)模型270五、電機(jī)系統(tǒng)的可靠性影響因素270六、加速壽命試驗(yàn)基本理論271第十二章車用電機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)代試驗(yàn)測試技術(shù)276第一節(jié)多通道數(shù)字信號(hào)測試技術(shù)276一、與單片DSP構(gòu)成的時(shí)分多通道模式277二、與多片DSP構(gòu)成的時(shí)分多通道模式277三、多片AD與單片DSP構(gòu)成的時(shí)分多通道模式277四、多片AD與多片DSP構(gòu)成的時(shí)分多通道模式278第二節(jié)智能儀表278一、定義279二、組成279三、功能特點(diǎn)279四、常用的智能儀表280五、智能儀表的設(shè)計(jì)282六、智能儀表的發(fā)展283第三節(jié)接口技術(shù)及現(xiàn)場總線發(fā)展簡介283一、接口技術(shù)283二、總線技術(shù)發(fā)展簡介286第四節(jié)PLC及其在電機(jī)測試中的應(yīng)用288一、PLC概述288二、PLC工作原理290三、PLC在電機(jī)測試中的應(yīng)用291第五節(jié)自動(dòng)測試技術(shù)293一、自動(dòng)測試系統(tǒng)硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)293二、自動(dòng)測試系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)294三、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與自動(dòng)控制297四、計(jì)算機(jī)控制輸出通道298五、電機(jī)自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件299第六節(jié)硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)技術(shù)302一、硬件在環(huán)仿真概述302二、硬件在環(huán)仿真的關(guān)鍵技術(shù)304三、常用硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)簡介305第七節(jié)虛擬儀器技術(shù)309一、虛擬儀器定義309二、虛擬儀器的特點(diǎn)310三、虛擬儀器的構(gòu)成方式310四、虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)311五、虛擬儀器未來的發(fā)展311參考文獻(xiàn)313

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