车辆能量管理 建模、控制与优化PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1能源与环境的挑战 1

1.2车辆能量转换链 4

1.3燃油效率 5

1.4本书涵盖的内容 6

1.5车辆能量管理研究现状 6

1.6本书的结构 8

参考文献 9

第2章 车辆能量管理的基本概念 12

2.1车辆结构 12

2.1.1传统车辆结构 12

2.1.2纯电动汽车结构 13

2.1.3混合动力汽车结构 13

2.2车辆燃油消耗和性能 18

2.2.1车辆能量损耗 18

2.2.2车辆排放 19

2.2.3车辆性能和动力性分析 21

2.2.4车辆运行模式 22

2.3行驶工况的功率需求 24

2.3.1行驶工况的定义和标准 24

2.3.2功率需求 26

2.4车辆能量管理的定义和目标 28

2.5传统车辆的能量管理 29

2.6混合动力汽车的能量管理 32

2.7软件工具 33

2.7.1 MATLAB/Simulink 33

2.7.2 ADVISOR 34

2.7.3 PSAT 37

参考文献 40

第3章 车辆推进系统建模 43

3.1内燃机 43

3.1.1发动机归一化变量分析 44

3.1.2发动机效率的表示 45

3.1.3发动机的状态空间表达式 46

3.2电机 47

3.2.1有刷直流电动机 48

3.2.2异步电动机 50

3.2.3永磁同步电动机和无刷直流电动机 53

3.3电池 55

3.3.1铅酸电池 55

3.3.2镍氢电池 56

3.3.3锂离子电池 57

3.3.4荷电状态和电池容量 58

3.3.5等效电路 58

3.3.6电池效率 59

3.4超级电容 60

3.4.1等效电路 62

3.4.2超级电容的效率 63

3.5燃料电池 64

3.5.1压力与流量之间的关系 66

3.5.2燃料电池电压表达式 67

3.5.3燃料电池的效率 69

3.6飞轮 70

3.6.1飞轮能量存储和释放表达式 71

3.6.2飞轮的能量损耗 72

3.7变速箱 73

3.7.1变速比的表达式 73

3.7.2变速箱的损耗分析 74

3.7.3风阻损耗 74

3.7.4搅油损耗 74

3.7.5滑动摩擦损耗 75

3.7.6滚动摩擦损耗 75

3.8无级变速箱（CVT） 76

3.8.1 CVT的表达式 77

3.8.2 CVT的功率损耗 78

3.9行星齿轮 79

3.9.1速度关系 80

3.9.2行星轮系的效率 80

3.9.3基于行星轮系的混合动力汽车的优化控制 82

参考文献 84

第4章 混合模式插电式混合动力汽车的能量管理解析法 86

4.1简化解析解 86

4.1.1车辆模型 87

4.1.2控制策略 89

4.1.3确定采用恒速行驶的阈值 92

4.1.4采用PSAT验证控制参数表 93

4.1.5标准行驶工况下控制策略的实现 94

4.2统一解析解 99

4.2.1总燃油消耗和总电池能量 99

4.2.2优化策略 101

4.2.3动力总成组件的建模 102

4.2.4结果与讨论 106

参考文献 111

第5章 车辆能量管理中的小波技术 113

5.1小波和滤波器组理论基础 113

5.1.1连续小波分析 113

5.1.2离散小波变换 117

5.1.3滤波器组 118

5.2小波用于车辆能量管理的可行性分析 124

5.2.1暂态功率需求对动力源的负面影响 124

5.2.2分析电力系统暂态过程的小波应用和优势 126

5.2.3车辆中适合小波应用的动力源组合 127

5.3基于小波的功率分流策略 128

5.3.1基于小波的功率分流结构 128

5.3.2基于小波变换的功率分流算法的数学表达 131

5.4小波可用于车辆实时环境的验证 140

参考文献 141

第6章 车辆能量管理的动态规划和二次规划 144

6.1动态规划原理 144

6.2混合动力汽车动力总成分析和动态规划的实现 147

6.2.1串联式混合动力汽车动态规划的实现 148

6.2.2并联式混合动力汽车动态规划的实现 155

6.2.3串并联式混合动力汽车动态规划的实现 157

6.3利用二次规划对插电式混合动力汽车进行效率优化 160

6.3.1插电式混合动力汽车的结构 160

6.3.2功率流分析 162

6.3.3基于二次规划的能量管理 163

6.3.4优化结果和讨论 165

6.4总结 169

参考文献 169

第7章 车辆能量管理的智能系统方法 171

7.1模糊逻辑基础 171

7.1.1模糊集 171

7.1.2模糊关系 173

7.1.3隶属函数 174

7.1.4去模糊化 175

7.1.5模糊规则 176

7.1.6模糊决策 177

7.1.7模糊推理系统 179

7.2神经网络 180

7.2.1神经元 181

7.2.2前馈神经网络 181

7.2.3递归（反馈）神经网络 182

7.2.4径向基函数（RBF）神经网络 183

7.2.5监督学习 184

7.2.6无监督学习 185

7.2.7神经网络的特性 185

7.3模糊逻辑和神经网络在车辆能量管理中的应用 186

7.4用于并联式混合动力汽车的基于动态规划结果的模糊逻辑控制器 189

7.5串联式混合动力汽车的基于滑模和模糊逻辑的动力总成控制器 191

7.5.1简介 191

7.5.2系统配置和行驶工况选择 194

7.5.3模糊逻辑控制算法 194

7.5.4滑模控制的建立 195

7.5.5仿真结果 197

7.5.6讨论 199

7.6混合动力汽车基于模糊逻辑和滑模的可再生制动控制 199

7.6.1插电式混合动力汽车中带有EMB和可再生制动的制动原理 200

7.6.2模糊逻辑控制下可再生制动和EMB之间的制动力分配 201

7.6.3防抱死制动控制 203

7.6.4仿真结果 205

7.6.5讨论 208

参考文献 208

第8章 电动汽车、混合动力汽车和插电式混合动力汽车储能系统的管理 211

8.1简介 211

8.2储能系统的设计和尺寸 211

8.3电池单体均衡 215

8.4电池管理 220

8.4.1参数监测 220

8.4.2 SOC和SOH的计算 224

8.4.3故障和安全保护 226

8.4.4充电管理 227

8.5集成储能系统 228

8.6车辆到电网（V2G）的管理 231

8.7热管理 232

参考文献 234

第9章 混合动力汽车的组件设计和燃油经济性优化 236

9.1串联式混合动力汽车优化的多目标进化算法 237

9.1.1串联式混合动力汽车的动力总成控制框架 238

9.1.2串联式混合动力汽车的参数优化 239

9.1.3优化结果 240

9.1.4讨论 243

9.2并联式混合动力汽车优化设计实例 243

参考文献 248

第10章 车辆能量管理中的硬件在环和软件在环测试 250

10.1硬件在环和软件在环的基本原理 250

10.1.1硬件在环和软件在环的组成 251

10.1.2硬件在环和软件在环的优点 253

10.2数据采集和监控单元 254

10.2.1能量控制单元 254

10.2.2参数测量和监测 255

10.2.3用于数据采集和处理的典型工具 257

10.2.4用于负载曲线模拟的电子负载 260

10.2.5用于功率分流的功率变换器结构 262

10.3一个车辆能量管理系统的全局描述与分析 264

10.3.1系统配置 264

10.3.2行驶工况选择 266

10.3.3控制理念 266

10.3.4仿真和实验结果分析 267

10.3.5实验结果 269

参考文献 272

第11章 车辆能量管理的未来趋势 274

11.1当前车辆能量管理存在的问题 275

11.2未来能量源与储能系统 276

11.2.1氢内燃机 276

11.2.2内部冲击辐射构造（IRIS）发动机 277

11.2.3磷酸铁锂电池 277

11.2.4电池中的纳米技术 278

11.3插电式混合动力汽车 278

11.4对未来车辆能量管理的思考 279

参考文献 281