第1章 引言 1
1.1 动机 1
1.2 目的 2
1.3 上游过程 3
1.4 车载能量载体的能量密度 7
1.5 获得更好燃料经济性的途径 9
第2章 车辆能量和燃油消耗基本概念 10
2.1 车辆能量损失和性能分析 10
2.1.1 能量损失 10
2.1.2 车辆性能和驾驶性 13
2.1.3 车辆运行模式 15
2.2 循环工况中的机械能需求 16
2.2.1 测试循环工况 16
2.2.2 机械能需求 18
2.2.3 能量消耗的一些讨论 21
2.3 燃油消耗的预测方法和工具 25
2.3.1 平均运行点法 25
2.3.2 准静态法 28
2.3.3 动态法 30
2.3.4 优化问题 31
2.3.5 软件工具 32
2.4 习题 34
第3章 基于内燃机的动力驱动系统 36
3.1 内燃机模型 36
3.1.1 绪论 36
3.1.2 归一化的发动机变量 37
3.1.3 发动机效率的表示 37
3.2 变速器模型 39
3.2.1 绪论 39
3.2.2 传动比的选择 39
3.2.3 变速器效率 41
3.2.4 摩擦离合器和变矩器的损耗 42
3.3 基于内燃机的动力驱动系统的燃油消耗 44
3.3.1 绪论 44
3.3.2 平均工作点法 44
3.3.3 准静态法 46
3.3.4 提高基于内燃机的动力总成单元燃油经济性的措施 48
3.4 习题 50
第4章 电动和混合电动推进系统 51
4.1 电动推进系统 51
4.1.1 已有的概念 51
4.1.2 电动汽车建模 52
4.2 混合电动推进系统 52
4.2.1 介绍 52
4.2.2 系统配置 53
4.2.3 功率流 55
4.2.4 功能分类 57
4.2.5 现有车辆情况 60
4.2.6 混合动力车辆建模 61
4.3 电动机 62
4.3.1 介绍 62
4.3.2 电动机的准静态模型 65
4.3.3 电机动态模型 69
4.4 增程器 78
4.5 电池 79
4.5.1 介绍 79
4.5.2 电池的准静态模型 83
4.5.3 电池的动态建模 91
4.6 超级电容 97
4.6.1 介绍 97
4.6.2 超级电容的准静态模型 98
4.6.3 超级电容的动态建模 101
4.7 电功率链 102
4.7.1 介绍 102
4.7.2 电功率链准静态建模 102
4.7.3 电功率链动态建模 103
4.8 转矩耦合器 104
4.8.1 介绍 104
4.8.2 转矩耦合器的准静态建模 105
4.8.3 转矩耦合器的动态建模 105
4.9 功率分配装置 106
4.9.1 介绍 106
4.9.2 功率分配装置的准静态建模 106
4.9.3 功率分配装置的动态建模 110
4.10 习题 113
第5章 非电混合驱动系统 121
5.1 短期存储系统 121
5.2 飞轮 123
5.2.1 简介 123
5.2.2 飞轮储能器的准静态建模 126
5.2.3 飞轮储能器的动态建模 128
5.3 无级变速器 129
5.3.1 简介 129
5.3.2 无级变速器的准静态建模 130
5.3.3 无级变速器的动态建模 132
5.4 液压储能器 133
5.4.1 简介 133
5.4.2 液压储能器的准静态建模 134
5.4.3 液压储能器的动态建模 138
5.5 液压泵／马达 139
5.5.1 简介 139
5.5.2 液压泵／马达的准静态建模 140
5.5.3 液压泵／马达的动态建模 141
5.6 气动混合发动机系统 142
5.6.1 简介 142
5.6.2 运行模式 143
5.7 问题 147
第6章 燃料电池推进系统 148
6.1 燃料电池电动车辆和燃料电池混合动力车辆 148
6.1.1 简介 148
6.1.2 概念车发展现状 149
6.2 燃料电池 150
6.2.1 简介 150
6.2.2 燃料电池的准静态建模 158
6.2.3 燃料电池的动态建模 169
6.3 重整器 171
6.3.1 介绍 171
6.3.2 燃料重整器的准静态建模 173
6.3.3 燃料重整器的动态建模 176
6.4 习题 176
第7章 监督控制算法 178
7.1 动力总成单元控制 178
7.2 启发式能量管理策略 180
7.3 最优能量管理策略 183
7.3.1 最优控制问题的形成 183
7.3.2 非因果控制方法（离线优化） 185
7.3.3 因果控制方法（在线次优控制器） 190
7.4 习题 197
附录 204
附录A 实例研究 204
A.1 实例学习1：传动比优化 204
A.1.1 介绍 204
A.1.2 软件结构 204
A.1.3 结果 205
A.2 实例学习2：双离合器系统——换档策略 207
A.2.1 介绍 207
A.2.2 模型描述和问题的公式化 207
A.2.3 结论 209
A.3 实例学习3：内燃机和飞轮动力系统 209
A.3.1 介绍 209
A.3.2 建模和试验验证 210
A.3.3 数值优化 211
A.3.4 结论 212
A.4 实例学习4：并联式混合动力车辆优化控制 213
A.4.1 简介 214
A.4.2 建模和试验验证 214
A.4.3 控制策略 215
A.4.4 结果 217
A.5 实例研究5：最优车辆跟随策略 222
A.5.1 建模和问题描述 222
A.5.2 指定最终距离的最优控制 223
A.5.3 不指定最终距离的最优控制 226
A.6 实例研究6：用于竞赛的燃料电池电动汽车的燃料最优轨迹 229
A.6.1 建模 230
A.6.2 最优控制 233
A.6.3 结果 235
A.7 案例研究7：串联混合动力公交车最优控制 236
A.7.1 建模和验证 237
A.7.2 最优控制 240
A.7.3 结果 242
A.8 实例研究8：气动混合发动机 244
A.8.1 面向控制的模型 245
A.8.2 最优控制策略 249
A.8.3 仿真结果 251
A.8.4 试验验证 253
附录B 最优控制理论 256
B.1 参数优化问题 256
B.1.1 无约束问题 256
B.1.2 数值解法 257
B.1.3 等式约束极值问题 259
B.1.4 不等式约束极值问题 261
B.2 最优控制 262
B.2.1 引言 262
B.2.2 基本问题的最优控制 263
B.2.3 哈密尔顿一次积分 267
B.2.4 最终状态确定的最优控制 267
B.2.5 不定最终时间最优控制 268
B.2.6 输入带边界的最优控制 268
附录C 动态规划 271
C.1 引言 271
C.2 原理 272
C.2.1 问题定义 272
C.2.2 最优性原理 272
C.2.3 确定性动态规划 273
C.2.4 随机动态规划 273
C.2.5 复杂程度 274
C.3 算法实现的问题 274
C.3.1 网格选择 274
C.3.2 最近邻点或插值 275
C.3.3 标量或集的执行 276
C.3.4 实例：中度并联混合动力汽车的转矩分配 277
参考文献 281