電動車輛動力系統:設計與整合簡介

總編輯:陽毅平 ;作者群:陽毅平、劉達全、解潘祥、張欣宏、林立松、楊可農、林國楨、藍亦維、林君穎、張柏華

  • 出版商: 東華
  • 出版日期: 2021-01-01
  • 售價: $750
  • 貴賓價: 9.5$713
  • 語言: 繁體中文
  • 頁數: 256
  • ISBN: 9865522284
  • ISBN-13: 9789865522285

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商品描述

本書序

這本書是工研院執行經濟部工業基礎技術計畫的產出,當時的願景是十年磨一劍,在既有的產品中精益求精,深耕基礎技術,並且培育人才,協助廠商突破瓶頸,能真正採用所開發的基礎技術,提升產品的附加價值。這個計畫中有一個項目是「全電化都會運輸系統技術」,為了搭配十年一萬輛電動巴士的政策,我們選定百瓩功率等級的動力系統,以感應馬達及其變頻驅動器,作為技術精進的目標。當時,我們還定義了「三高一廣」精神;第一是高共通性,除了電動巴士動力系統之外,這個技術還可以泛用於工業用動力系統;第二是高技術挑戰性,我們定的目標是使業者通過國際高效率馬達等級IE4 的指標,這個我們也做到了;第三是高經濟影響力,使業者有能力進軍國際市場;最後是將技術廣泛應用在廣大的潛力市場。我們在執行計畫的過程中,由車輛規格需求開始,逐步建立電動化動力系統的設計、分析、與模擬的工具,製程及測試的標準作業程序,及技術核心知識,接著結合國內業者製造與品質優勢,製作產品雛形,經過硬體在環(hardware-in-the-loop,HIL) 實驗後,安裝在電動巴士上,最後完成實車道路測試。這個完整的工程發展流程,通稱為V 型模式,在本書中都有詳細的介紹。

 
本書適用的對象,包括大專或職業學校工程科系的學生,以及在工業界服務的工程師,如果已經有一些先修的學科,如工程數學、工程力學、電機機械、電力電子、熱力學、振動學、車輛工程學⋯等,在閱讀本書時會有很大的幫助。由於本書不是以教科書的形式撰寫,因此並未對一些基礎知識和工程名詞作詳細的說明;然而,本書提供了完整的工程發展流程,對於執行車輛系統整合的工程師,必能學到一套完整的邏輯思維與方法。

本書的內容已經在台灣大學「全電運輸學程」中開授,同時開放給十幾所外校學生選修,我們也以此教材舉辦過許多次產業訓練,本書各章作者均擔任過授課講師,我們同時收集了學生的回饋意見,使本書內容更為豐碩。

本書架構
 
• 第一章 介紹電動車動力系統
使讀者可以瞭解車用馬達與工業馬達的差異,銅轉子與鋁轉子感應馬達的特性,車輛動力特性對馬達設計與選用的影響,車輛如何藉滑差加速,又要避免打滑,煞車能量如何回收與分配。

• 第二章 說明車用驅控器的原理
從功率驅動元件的特性、車內電力轉換的架構、電機控制器及車內控制區域網路,討論車輛電動機動力操作區域,如何用六步方波或磁場導向正弦波控制電動機;最後,介紹最大扭矩安培法則及最大扭矩磁通法則,達到電動車節能行駛的目的。

• 第三章 深入探討電機設計與分析
首先介紹感應馬達基本電路與磁路觀念,由零維度的初步設計,得到馬達基本尺寸,以及馬達性能的平均值;一維度的進階設計,得到馬達細部尺寸,以及馬達性能在氣隙中的分佈值;最後,進入有限元素法的細部設計與分析,獲得馬達細部尺寸和性能,在馬達製造前,作完整的性能評估與驗證。

• 第四章 闡述驅動器與感應馬達匹配參數測量與調校
本章以一組感應馬達及驅動器標竿產品為例,說明兩者匹配的程序。經過感應馬達直流試驗、堵轉試驗、無載試驗,介紹參數調校流程,進一步搭配磁通鏈命令與扭力命令,就可以精準的執行感應馬達轉子磁通導向控制了。

• 第五章 討論虛擬車輛動力系統測試
以模型在環(model-in-the-loop, MIL) 與即時模擬技術兩個核心元素為基礎,進行整個動力系統效能與運作的測試,其中即時模擬技術包括軟體在環(software-in-the-loop, SIL)、硬體在環(HIL)、及功率硬體在環(power hardware-in-theloop,PHIL) 技術,最後介紹實驗室的建置及虛擬測試的實例。

• 第六章 探討電動車輛規格制定案例
從車輛的需求清單,推衍出車用馬達產品輪廓,由產品輪廓定出產品規格,再依據產品規格進行車用馬達設計,最後以一款電動中巴馬達與驅動器為例,實際演練所有的工程發展過程。

目錄大綱

第一章 電動車動力系統
第二章 車用驅控器原理
第三章 電機設計與分析
第四章 驅動器與感應馬達匹配參數測量與調校
第五章 虛擬車輛動力系統測試
第六章 電動車輛規格制定案例探討