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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