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本書對國內(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、試驗系統(tǒng)的設(shè)計及其特性，介紹了信號測試與處理技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述專用實驗測試設(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)的動靜態(tài)測試方法，論述了科學(xué)試驗的設(shè)計方法和試驗后處理技術(shù)，并對涉及電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的溫度、濕度、防水防塵、振動噪聲、電磁兼容等方面的試驗參數(shù)和方法進(jìn)行了分析。本書最后，介紹了現(xiàn)代試驗新技術(shù)及其在電機(jī)測試中的應(yīng)用。

前言發(fā)展電動汽車技術(shù)有利于汽車行業(yè)發(fā)展和社會進(jìn)步，十幾年來，電動汽車技術(shù)獲得了各個國家的大力支持，國內(nèi)外所有汽車廠商都為此傾注了大量的時間、人力、物力和財力、作為電動汽車三大核心部件之一的驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)，是電動汽車的心臟，對于電動汽車整車行駛的動力性、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)等滿足各類電動汽車需求的驅(qū)動電機(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。電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的控制方式、性能評價體系和試驗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)的性能試驗測試方法也無法照搬應(yīng)用于電動汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的測試。雖然新修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18488.1—2015《電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)第1部分：技術(shù)條件》和GB/T 18488.2—2015《電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)第2部分：試驗方法》為車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)提出了數(shù)十項專用的性能指標(biāo)和試驗方法，但是在試驗測試?yán)碚摵驮囼炘O(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，編著專門著作論述電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的試驗測試技術(shù)，以便于為讀者提供一個具有較高理論基礎(chǔ)的、系統(tǒng)的車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)性能試驗測試體系。在結(jié)構(gòu)上，本書分為上下兩篇。上篇為基礎(chǔ)篇，專注于試驗設(shè)計和測試技術(shù)基本理論知識。第一章和第二章主要介紹電動汽車電傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、工作特性和控制技術(shù)，使讀者可以對電動汽車電傳動系統(tǒng)有一個全面的認(rèn)識。第三章介紹試驗誤差理論，涉及誤差基本概念、不確定度誤差分析和數(shù)值修約方法。第四章介紹了試驗系統(tǒng)的動態(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、正交試驗和均勻試驗的試驗設(shè)計方法。第六章介紹了試驗信號的濾波、調(diào)理、傳輸、采集和試驗數(shù)據(jù)的外理技術(shù)。下篇為測試篇，專注于車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)試驗設(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、高低溫和鹽霧試驗設(shè)備、振動試驗設(shè)備等主要試驗設(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、噪聲等）的測量，以及基于臺架的輸入輸出特性試驗方法。第十二章介紹了車用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的最新試驗測試和仿真技術(shù)。本書專門針對電動汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的工作特點和性能要求，從試驗測試?yán)碚摲治鲋饾u引導(dǎo)至試驗設(shè)備及測試方法的應(yīng)用，使讀者在理論上和實際中能夠受益。書中采用了大量的圖表和曲線，便于讀者對知識的理解和對試驗測試技術(shù)的掌握。書中介紹的相關(guān)試驗和數(shù)據(jù)分析方法，在技術(shù)實施上具有可行性和先進(jìn)性，可以有效指導(dǎo)試驗設(shè)計，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，為讀者對相關(guān)知識的進(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)電動車輛國家工程實驗室以及北京市電動車輛協(xié)同創(chuàng)新中心的支持，并獲得了“國家國際科技合作專項（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，對以上人員的辛勤工作表示感謝。同時，也感謝孫逢春教授和張承寧教授一直以來對我的指導(dǎo)和幫助。電動汽車電機(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)人員以及對電動汽車驅(qū)動電機(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其中的疏漏之處予以批評指正，并將意見和建議反饋給我們，以便及時修訂完善。編者

目錄前言上篇基礎(chǔ)篇第一章概述3第一節(jié)電動汽車發(fā)展特點、分類及基本特征3一、電動汽車特點3二、電動汽車分類及基本特征3第二節(jié)電動汽車電傳動系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)5一、電動汽車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5二、電動汽車電機(jī)傳動系統(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)電動汽車用驅(qū)動電機(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)動電機(jī)類型和控制12第一節(jié)車用驅(qū)動電機(jī)類型及特點12一、直流驅(qū)動電機(jī)13二、異步驅(qū)動電機(jī)13三、永磁同步驅(qū)動電機(jī)14四、開關(guān)磁阻驅(qū)動電機(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)試驗計算中的應(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)試驗測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性36第三節(jié)試驗測試系統(tǒng)的動態(tài)特性38第四節(jié)試驗測試系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)39第五節(jié)試驗測試系統(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)動態(tài)特性的測定42第六節(jié)試驗測試系統(tǒng)的負(fù)載耦合特性44第七節(jié)不失真測量49第五章試驗設(shè)計理論51電動汽車電機(jī)系統(tǒng)原理與測試技術(shù)目錄第一節(jié)基本概念51一、試驗研究的基本要求51二、與試驗有關(guān)的術(shù)語52第二節(jié)多因子試驗設(shè)計52一、因子設(shè)計的概念52二、2k因子設(shè)計54第三節(jié)正交試驗設(shè)計57一、正交表57二、正交設(shè)計的基本方法59三、混合水平正交設(shè)計62第四節(jié)均勻試驗設(shè)計65第六章信號測試與處理技術(shù)70第一節(jié)基本概念70一、信號的分類與描述70二、采樣定理及頻率混疊74第二節(jié)信號分析75一、信號的時域分析75二、信號的頻域分析82第三節(jié)信號調(diào)理與傳輸88一、信號調(diào)理88二、信號傳輸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102一、系統(tǒng)設(shè)計的基本原則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)試驗數(shù)據(jù)的插值及圖形表示107一、試驗數(shù)據(jù)的插值表示107二、試驗數(shù)據(jù)的圖形表示109第七節(jié)試驗數(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、高低溫試驗設(shè)備144三、鹽霧試驗設(shè)備145四、防水試驗設(shè)備147五、防塵試驗設(shè)備149第九節(jié)振動噪聲試驗設(shè)備151一、振動試驗設(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)動慣量和時間常數(shù)161一、電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量的測定161二、電機(jī)時間常數(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、主磁路時間常數(shù)的測定174六、勵磁繞組電感的測定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177二、短路（堵轉(zhuǎn)）試驗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)耐電壓試驗方法212一、耐電壓試驗設(shè)備212二、工頻耐電壓試驗213三、沖擊耐電壓試驗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、瞬時轉(zhuǎn)速的測量225第二節(jié)轉(zhuǎn)矩測量原理及實現(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、檢溫計法238三、溫度計法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、磁通計法245第五節(jié)電機(jī)振動試驗247一、電機(jī)振動的測定方法及限值247二、車用電機(jī)系統(tǒng)的掃頻振動和隨機(jī)振動試驗方法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)臺架試驗255第一節(jié)試驗臺架結(jié)構(gòu)255第二節(jié)關(guān)鍵參數(shù)的臺架試驗方法258一、驅(qū)動電機(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260五、關(guān)鍵參數(shù)的臺架試驗和驗證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、加速壽命試驗基本理論271第十二章車用電機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)代試驗測試技術(shù)276第一節(jié)多通道數(shù)字信號測試技術(shù)276一、與單片DSP構(gòu)成的時分多通道模式277二、與多片DSP構(gòu)成的時分多通道模式277三、多片AD與單片DSP構(gòu)成的時分多通道模式277四、多片AD與多片DSP構(gòu)成的時分多通道模式278第二節(jié)智能儀表278一、定義279二、組成279三、功能特點279四、常用的智能儀表280五、智能儀表的設(shè)計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)自動測試技術(shù)293一、自動測試系統(tǒng)硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)293二、自動測試系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)294三、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與自動控制297四、計算機(jī)控制輸出通道298五、電機(jī)自動測試系統(tǒng)軟件299第六節(jié)硬件在環(huán)仿真試驗技術(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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