1 前言 1
1.1 地面车辆混合驱动系统现状 1
1.1.1 地面车辆动力驱动系统发展历史 1
1.1.2 地面车辆混合驱动系统现状及发展 3
1.1.3 地面车辆混合驱动系统发展趋势和技术特征 9
1.2 地面车辆混合驱动系统控制技术 10
1.2.1 系统控制在混合驱动系统中的作用 10
1.2.2 混合动力驱动系统控制结构 10
1.3 基于模型的系统优化与最优控制 13
1.3.1 基于模型的控制 13
1.3.2 地面车辆混合驱动系统优化设计 15
1.3.3 混合驱动系统最优控制 16
2 地面车辆混合驱动系统构型 23
2.1 混合驱动系统基本构成和分类 23
2.2.1 混合驱动系统基本构成 23
2.1.2 混合驱动系统的分类 25
2.2 轮式车辆混合驱动系统 31
2.2.1 串联式混合驱动系统 31
2.2.2 并联式混合驱动系统 33
2.2.3 混联式混合驱动系统 35
2.3 履带车辆混合驱动系统 38
2.3.1 串联式混合驱动系统 39
2.3.2 并联、混联式混合驱动系统 40
3 地面车辆混合驱动系统建模与仿真技术 46
3.1 混合驱动系统建模与仿真的作用及挑战 46
3.2 地面车辆及混合驱动系统部件模型 48
3.2.1 车辆动力学模型 48
3.2.2 发动机模型 55
3.2.3 传动系统模型 57
3.2.4 储能系统模型 59
3.2.5 电机驱动系统模型 65
3.2.6 电功率母线以及电源变换器模型 71
3.3 地面车辆混合驱动系统仿真技术 73
3.3.1 面向控制的系统仿真技术 74
3.3.2 仿真软件及环境 76
4 锂离子动力电池建模与系统辨识 82
4.1 车用动力电池种类与比较 82
4.2 车用锂离子电池种类与比较 83
4.3 锂离子电池模型类型 84
4.3.1 电化学模型 85
4.3.2 黑箱电池模型 86
4.3.3 等效电路模型 86
4.4 锂离子电池模型在整车仿真和电池管理中的应用 87
4.4.1 锂离子电池模型在整车能量管理策略仿真中的应用 87
4.4.2 锂离子电池模型在电池管理中的应用 88
4.5 锂离子电池模型的辨识方法 89
4.6 锂离子电池状态卡尔曼滤波最优估计方法 90
4.6.1 滤波器系数及调整 91
4.6.2 扩展卡尔曼滤波器 91
4.7 实例 94
4.7.1 基于最小二乘算法的线性电池模型辨识 94
4.7.2 基于数值优化的非线性电池模型辨识 96
4.7.3 锂离子电池SOC和SOH卡尔曼滤波最优估计 100
5 地面车辆混合驱动系统最优控制及系统优化 119
5.1 地面车辆混合驱动系统优化控制的数学基础 120
5.1.1 确定性动态规划理论及算法基础 121
5.1.2 随机动态规划理论及算法基础 124
5.1.3 庞特里亚金极小值原理基础 125
5.2 基于确定性动态规划的并联式商用车优化控制 127
5.2.1 车辆结构及其部件建模 128
5.2.2 基于静态优化的控制方法设计 134
5.2.3 混合动力汽车能量管理优化问题的建立 136
5.2.4 相关结论 146
5.3 基于庞特里亚金极值原理的并联式商车优化控制 146
5.3.1 能量优化控制策略问题描述 146
5.3.2 基于极小值原理的求解结果 149
5.4 基于随机动态规划的优化控制 152
5.4.1 混合动力履带车辆驱动系统及其建模 153
5.4.2 基于随机动态规划的优化控制模型 155
5.4.3 结果分析及相关结论 159
5.5 系统参数和控制的耦合优化 161
5.5.1 系统参数和控制的耦合优化问题 162
5.5.2 基于最优控制理论的系统参数和控制的耦合优化 162
6 车辆混合驱动系统非线性规划优化控制 171
6.1 最优控制到非线性规划转化 171
6.1.1 间接法 172
6.1.2 直接法 172
6.2 伪谱法的理论基础 173
6.2.1 状态和控制变量离散化 175
6.2.2 微分矩阵与导数近似 175
6.2.3 NLP问题的求解 176
6.3 混合动力车辆最优控制问题求解 177
6.3.1 整车模型与问题描述 178
6.3.2 结果分析与对比 179
6.4 凸优化基础 182
6.4.1 凸优化的意义与优势 182
6.4.2 凸优化的基本概念 183
6.5 凸优化在混合驱动系统优化控制中的应用 184
6.5.1 FCHV混合动力系统部件大小的选型问题 184
6.5.2 混合驱动系统的数学建模 186
6.5.3 优化结果 193
6.5.4 其他混合动力系统应用 195
7 轮式车辆混合驱动系统建模与控制实例 201
7.1 功率分流型混合驱动系统优化控制 201
7.1.1 动力驱动系统模型 202
7.1.2 功率分流型混合驱动系统最优控制问题 205
7.1.3 结果与讨论 207
7.2 并联式商用车控制实时仿真 212
7.2.1 基于dSPACE的硬件在环仿真（HIL） 213
7.2.2 混合动力商用车“驾驶员－综合控制器”在环的实时仿真平台搭建 214
7.2.3 混合动力商用车“驾驶员－综合控制器”在环的整车控制实时仿真 217
8 履带车辆混合驱动系统建模与控制实例 222
8.1 混合动力高速履带车辆实例 222
8.1.1 双电机独立驱动高速履带车辆混合驱动系统参数匹配 223
8.1.2 双电机独立驱动高速履带车辆控制策略设计 231
8.2 混合动力推土机实例 253
8.2.1 混合动力推土机驱动系统建模及其参数匹配 253
8.2.2 混合动力推土机的控制设计 262
8.2.3 混合动力推土机快速控制仿真工程 265
彩插附图 273