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第1章 概论1

1.1 电传动装甲车辆发展简史1

1.1.1 早期的电传动装甲车辆1

1.1.2 电传动装甲车辆的冬眠期2

1.1.3 20世纪末期的电传动装甲车辆3

1.1.4 电传动装甲车辆的最新发展6

1.1.5 我国电传动装甲车辆的发展状况12

1.2 电传动装甲车辆的发展背景14

1.2.1 高能武器的应用14

1.2.2 电子对抗与攻防转换14

1.2.3 节能减排与增大作战半径15

1.2.4 现代战争发展的需求16

1.3 装甲车辆电传动系统结构与工作原理17

1.3.1 电传动系统结构分类17

1.3.2 混合动力电传动系统结构18

1.3.3 混合驱动电传动系统结构23

1.4 装甲车辆电传动关键技术25

1.5 装甲车辆电传动发展趋势展望27

参考文献28

第2章 电传动装甲车辆纵向动力学30

2.1 纵向动力学30

2.1.1 行驶阻力30

2.1.2 驱动力31

2.1.3 直线行驶运动方程33

2.2 动力性能33

2.3 制动性能35

2.3.1 制动要求35

2.3.2 最大制动力矩（功率）计算35

2.3.3 电制动与机械制动分配原则36

2.3.4 电制动分析计算37

2.3.5 机械制动的分析计算37

2.4 电传动系统效率分析37

2.4.1 电传动系统功率流37

2.4.2 发动机—发电机组效率37

2.4.3 动力电池组效率39

2.4.4 电机驱动系统效率40

2.4.5 机械传动系统效率41

2.4.6 电传动系统总效率42

参考文献43

第3章 电传动履带车辆转向动力学与控制44

3.1 转向原理与转向动力学44

3.1.1 转向原理44

3.1.2 原地正反转向47

3.1.3 B／2转向48

3.1.4 小半径行进中转向48

3.1.5 大半径修正转向48

3.1.6 坡道上转向分析49

3.1.7 转向控制策略52

3.2 极限转向原理与控制54

3.3 转速控制59

3.3.1 控制任务及难点59

3.3.2 驾驶员输入的定义与解释60

3.3.3 转速调节控制策略61

3.4 转矩控制63

3.4.1 控制理论基础及可行性63

3.4.2 驾驶员输入定义65

3.4.3 转矩调节控制策略66

3.5 转向稳定性控制68

3.5.1 转矩控制方案68

3.5.2 驾驶员输入定义70

3.5.3 稳定转向域的确定71

3.5.4 转向稳定性BP神经网络PID控制策略72

参考文献75

第4章 发动机—发电机组匹配与控制76

4.1 电传动系统的动力源技术76

4.2 IGPU系统及其组成77

4.3 IGPU系统性能匹配设计78

4.3.1 IGPU系统能量传递的特点78

4.3.2 发动机工作特性79

4.3.3 发电机工作特性79

4.3.4 发动机—发电机组工作范围的确定81

4.4 IGPU系统控制策略82

4.4.1 发动机—发电机组功率跟随工作模式设计82

4.4.2 IGPU系统功率跟随控制策略仿真分析84

4.4.3 基于功率的前后功率链协调控制87

4.4.4 无电池参与下的前后功率链协调控制仿真研究89

4.4.5 电池参与下的前后功率链协调控制仿真研究92

4.4.6 转速切换过程模型预测控制92

4.5 IGPU系统反拖控制103

4.5.1 代替传统起动电机方式起动发动机103

4.5.2 电机高拖动转速方式起动发动机试验104

参考文献106

第5章 驱动电机及其控制系统107

5.1 电传动车辆的几种驱动电机及其控制系统107

5.1.1 几种驱动电机及其控制系统107

5.1.2 电机及其控制系统中的功率器件108

5.2 驱动电机及其控制系统的控制原理109

5.2.1 直流驱动电机及其控制系统的控制原理109

5.2.2 三相感应电机及其控制系统的控制原理111

5.2.3 永磁同步电机及其控制系统的控制原理113

5.2.4 续流增磁电机及其控制系统的控制原理115

5.3 交流感应电机及其控制系统控制算法118

5.3.1 交流感应电动机d-q参考坐标系数学建模118

5.3.2 交流感应电机VVVF控制119

5.3.3 交流感应电机矢量控制120

5.3.4 速度控制算法128

5.3.5 效率最大化控制算法130

5.4 永磁同步电机及其控制系统132

5.4.1 永磁同步电机的矢量控制132

5.4.2 永磁同步电机的直接转矩控制139

5.4.3 永磁同步电机的无电流闭环控制技术141

5.4.4 永磁同步电机电制动151

5.5 续流增磁驱动电机及其控制系统建模与控制159

5.5.1 续流增磁驱动电机及其控制系统驱动特性159

5.5.2 驱动电机励磁磁场饱和状态分析161

5.5.3 电机驱动转矩—转速特性计算分析161

5.5.4 驱动时电机增磁绕组励磁电流—转速特性166

5.5.5 驱动时电源电流与电机转速关系168

5.5.6 最大驱动转矩Temax和最大驱动功率Pmax输出特性169

5.5.7 续流增磁电机及其控制系统特性分析170

参考文献179

第6章 自动变速与传动技术180

6.1 电传动车辆自动变速和传动技术180

6.1.1 发动机与发电机传动技术180

6.1.2 电机驱动自动变速技术182

6.2 发动机—发电机组扭转减振187

6.2.1 扭转减振方式187

6.2.2 扭转减振分析方法189

6.3 电传动车辆电机—两挡自动变速系统192

6.3.1 电机—两挡行星传动变速原理192

6.3.2 两挡行星变速电传动车辆动力性分析194

6.4 两挡行星变速换挡动力学模型196

6.4.1 两挡行星传动机构动力学模型196

6.4.2 两挡行星变速液压系统模型199

6.5 两挡行星变速换挡品质优化控制203

6.5.1 换挡品质评价指标203

6.5.2 二次型最优控制理论204

6.5.3 协调换挡二次型最优控制模型206

6.5.4 协调换挡最优控制轨迹及其评价211

6.5.5 协调换挡最优轨迹跟踪控制219

6.6 电机—两挡自动变速系统换挡抖动分析与控制224

6.6.1 大阶比两挡行星变速机构换挡抖动动力学模型224

6.6.2 两挡行星变速机构换挡抖动稳定性分析228

6.6.3 两挡行星变速机构换挡抖动影响因素232

6.6.4 两挡行星变速机构换挡抖动主动控制235

参考文献240

第7章 综合冷却系统242

7.1 电传动冷却系统特点242

7.2 冷却系统的分类及构成244

7.3 闭式高温冷却水系248

7.4 综合冷却系统传热与流动分析250

7.4.1 冷却系统散热量250

7.4.2 循环水流量及流动阻力251

7.4.3 冷却风道设计253

7.5 综合冷却系统调节技术256

7.5.1 冷却系统调节的必要性256

7.5.2 节温调节技术257

7.5.3 风量调节技术260

7.6 制动电阻散热267

7.6.1 风冷制动电阻267

7.6.2 油冷制动电阻269

7.6.3 水冷制动电阻270

7.7 电传动系统散热分析实例272

参考文献282

第8章 电传动系统综合控制与能量管理技术284

8.1 电传动综合控制和能量管理技术特点284

8.2 电传动综合控制系统285

8.2.1 控制系统架构285

8.2.2 电传动综合控制器功能286

8.2.3 电传动综合控制器开发287

8.3 一体化电源系统289

8.3.1 装甲车辆电传动系统供电特点289

8.3.2 电传动系统电源变换类型290

8.3.3 一体化电源系统结构及工作原理291

8.3.4 一体化电源系统控制逻辑293

8.4 动力源构型分析与匹配293

8.4.1 动力源构型293

8.4.2 动力电池组参数匹配295

8.5 电传动系统能量管理技术298

8.5.1 IGPU_ AC／DC ＋ B构型能量管理策略298

8.5.2 IGPU_ AC／DC ＋ B_ DC／DC构型能量管理策略311

8.6 IGPU_ AC／DC＋B构型能量管理策略仿真316

8.6.1 确定仿真工况和基本参数316

8.6.2 能量管理策略仿真结果317

8.7 IGPU_AC／DC＋B_DC／DC构型能量管理策略仿真323

8.7.1 仿真方法323

8.7.2 仿真结果324

参考文献326

第9章 电池成组应用与管理327

9.1 锂离子动力电池技术现状327

9.2 电动车辆对电池性能要求335

9.2.1 纯电动模式下电池性能要求335

9.2.2 混合驱动模式下电池性能要求335

9.2.3 动力电池基本参数335

9.3 动力电池组不一致性338

9.3.1 电池组不一致性表现形式338

9.3.2 电池组电压不一致性统计规律341

9.3.3 电池组电压不一致性建模342

9.3.4 电池组电压不一致性评价344

9.3.5 提高电池组一致性的措施346

9.4 电池组剩余寿命预估分析346

9.4.1 电池组剩余寿命定义346

9.4.2 电池组剩余寿命预估347

9.5 电池组管理系统350

9.5.1 电池管理系统方案350

9.5.2 电池管理系统基本功能351

9.5.3 电池电压采集方法352

9.5.4 电池温度采集方法356

9.5.5 电池管理系统设计举例356

9.6 电池组管理的关键技术359

9.6.1 电池性能建模359

9.6.2 电池SOC估计361

9.6.3 电池组峰值功率预测368

9.6.4 电池多状态联合估计376

9.6.5 电池组热管理377

9.6.6 电池组故障诊断380

参考文献383

第10章 电传动履带装甲车辆系统仿真技术385

10.1 系统仿真的意义与作用385

10.2 电传动系统关键部件及整车建模386

10.2.1 发动机—发电机组建模387

10.2.2 动力电池组建模389

10.2.3 电机驱动系统建模391

10.2.4 电池组DC／DC变换器建模393

10.2.5 履带车辆动力学建模394

10.2.6 整车控制策略建模及整车模型集成398

10.3 电传动履带车辆关键工况仿真399

10.3.1 最大车速行驶工况399

10.3.2 越野行驶工况400

10.3.3 大半径修正转向401

10.3.4 小半径行进中转向工况402

10.3.5 中心转向工况403

10.4 电传动履带车辆实时仿真技术404

10.4.1 电传动履带车辆双侧电机驱动快速控制原型开发404

10.4.2 “驾驶员—控制器”在环的双侧驱动控制实时仿真410

10.4.3 电传动履带车辆综合控制实时仿真417

参考文献420

第11章 装甲车辆混合动力电传动系统试验技术422

11.1 电传动部件及子系统试验技术422

11.1.1 发动机—发电机组试验422

11.1.2 动力电池组及管理系统试验431

11.1.3 驱动电机及其控制系统试验438

11.1.4 综合冷却系统试验446

11.2 电传动系统台架综合联调试验技术451

11.2.1 电传动系统台架联调试验设计451

11.2.2 电传动系统通信联调试验455

11.2.3 电传动系统性能模拟试验456

11.3 电传动系统电磁兼容性试验技术461

11.3.1 电控部件电磁兼容性试验概述461

11.3.2 高压电控部件与分系统的电磁兼容试验466

11.3.3 低压电控部件与分系统的电磁兼容试验477

11.3.4 车载电器设备与分系统的电磁兼容试验480

11.4 电传动车辆静音行驶性能试验481

参考文献483

后记484