《智能环境友好型车辆：概念、技术架构与工程实现》全面阐述了智能环境友好型车辆这一新概念载运工具的理论基础、关键技术与工程应用等问题，是关于这一新兴车辆产品技术领域的学术专著，是作者团队对过去20年的研究成果进行系统化整理的产物。本书从多学科融合、交叉的角度，比较完整、系统地讨论了智能环境友好型车辆的概念内涵、系统架构、基础理论、关键技术体系、典型工程应用与实现。本书适合汽车及相关行业的高校、科研院所和企业研发部门的师生和研究人员阅读，也可供相关领域的工程技术人员参考。
前 言
第1章 智能环境友好型车辆概论 …… 1
1.1 引言 ……………………………………… 1
1.2 智能环境友好型车辆的概念与内涵 …… 3
1.3 智能环境友好型车辆的系统特点 ……… 7
1.4 智能环境友好型车辆的新型体系架构 … 8
1.4.1 智能信息交互系统 ……………… 10
1.4.2 清洁能源动力系统 ……………… 12
1.4.3 电控化底盘系统 ………………… 14
1.5 i-EFV的典型系统应用 ……………… 14
1.5.1 基于行驶环境信息交互的智能混合动力汽车 ………………………… 14
1.5.2 基于车-路-网交互的智能纯电动汽车 ……………………………… 17
参考文献 …………………………………… 20
第2章 智能环境友好型车辆关键技术体系 ………………………… 21
2.1 i-EFV的难点问题 …………………… 21
2.2 i-EFV涉及的关键科学问题 ………… 22
2.2.1 i-EFV复杂机电系统的多物理过程耦合机理 ………………………… 22
2.2.2 “人-车-路”广义机械动力学系统建模与协同控制方法 …………… 25
2.3 智能环境友好型车辆关键技术体系 … 28
2.3.1 结构共用 ………………………… 29
2.3.2 信息融合 ………………………… 29
2.3.3 控制协同 ………………………… 29
参考文献 …………………………………… 31
第3章 智能环境友好型车辆的结构共
用技术……………………… 32
3.1 结构共用优化集成技术概述 ………… 32
3.1.1 结构共用集成的概念 …………… 32
3.1.2 结构共用集成的内涵 …………… 34
3.2 车辆系统的结构共用技术 …………… 36
3.2.1 多传感系统的结构共用 ………… 36
3.2.2 整车控制的结构共用 …………… 38
3.2.3 执行系统的结构共用 …………… 39
3.2.4 结构共用下的系统功能安全设计 … 41
3.3 基于结构共用的汽车智能驾驶系统
集成架构设计 ………………………… 42
3.3.1 架构设计原则与总体构成 ……… 42
3.3.2 传感器信息共享架构设计 ……… 43
3.3.3 控制器资源共用架构设计 ……… 45
3.3.4 执行器操作共管架构设计 ……… 46
3.4 智能驾驶系统结构共用型集成架构特点分析 …………………………………… 47
3.4.1 评价指标与计算模型 …………… 47
3.4.2 与功能叠加型集成方案对比分析… 48
3.4.3 结构共用集成架构特点总结 …… 52
3.5 基于结构共用的车载环境感知传感器优选配置 ……………………………… 53
3.5.1 车载多传感器系统建模 ………… 55
3.5.2 传感器配置多维评价指标体系 … 61
3.5.3 传感器配置优化问题的建立 …… 63
3.5.4 多目标优化求解算法 …………… 68
3.6 i-EFV驱动/制动系统结构共用技术… 73
3.6.1 基于混合动力的驱动系统结构共用技术 ……………………………… 73
3.6.2 基于电机制动和电控液压制动的制动系统结构共用技术 ………… 77
参考文献 …………………………………… 79
第4章 智能环境友好型车辆的信息融合技术 ………………………… 80
4.1 多传感器信息融合技术及研究现状 … 80
4.2 智能环境友好型车辆的信息融合系统架构 …………………………………… 84
4.2.1 目标信息识别 …………………… 86
4.2.2 “人-车-路”特征提取 ………… 87
4.2.3 车辆状态预期 …………………… 88
4.2.4 多源信息融合系统的关键技术 … 88
4.3 基于信息融合的交通环境与车辆状态感知技术 ……………………………… 90
4.4 多源传感器信息的空间同步 ………… 93
4.4.1 多坐标系融合关系建立 ………… 93
4.4.2 改进的图像与摄像机坐标系之间的坐标转换公式 …………………… 95
4.4.3 传感器的空间同步标定方法 …… 98
4.4.4 空间同步方法的实验验证 ……… 99
4.5 基于多源信息的探测目标融合判别 … 101
4.6 基于信息融合的车辆参数特征集建立 … 103
4.7 基于信息融合的车辆特征数据提取与处理 …………………………………… 104
4.7.1 单目测距 ………………………… 105
4.7.2 同车道可能性的DCF修正……… 107
4.7.3 卡尔曼跟踪预测 ………………… 108
参考文献 …………………………………… 109
第5章 智能环境友好型车辆的控制协同技术 ……………………… 111
5.1 车辆底盘一体化协同控制体系 ……… 111
5.2 基于顶层设计的车辆底盘系统协同控制方法 …………………………………… 116
5.3 基于顶层设计的 i-EFV控制协同体系 … 119
5.3.1 i-EFV分层式协同控制系统架构… 119
5.3.2 i-EFV多目标及多系统协同的综合控制 ……………………………… 123
5.4 i-EFV控制协同技术的典型应用 …… 124
5.4.1 混合动力车辆智能驾驶辅助协调控制技术 ………………………… 124
5.4.2 混合动力多系统能源管理与协调控制技术 ………………………… 142
5.4.3 分布式电驱动车辆纵-横-垂向轮胎力协同控制技术 ………………… 148
参考文献 …………………………………… 150
第6章 基于结构共用的智能电动车辆节能控制实现 ………………151
6.1 智能节能控制系统总体架构 ………… 151
6.1.1 控制系统设计的原则 …………… 151
6.1.2 控制系统架构 …………………… 152
6.2 基于场景分析的节能模式决策与切换 …………………………………… 153
6.2.1 基于安全态势评估的行车场景划分 ……………………………… 153
6.2.2 基于场景变化的模式切换控制 … 155
6.2.3 基于驾驶意图的系统开启控制 … 156
6.3 各模式下的驱动电机转矩优化控制 … 156
6.3.1 各模式下的驱动电机转矩优化规则 ……………………………… 157
6.3.2 基于 MPC的纵向跟车运动控制算法 ……………………………… 159
6.3.3 电机转矩优化系数表的提取与拟合 ……………………………… 162
6.4 电动车辆智能节能控制的仿真分析 … 164
6.4.1 仿真平台设计 …………………… 164
6.4.2 仿真方案设计 …………………… 167
6.4.3 车辆节能控制效果仿真分析 …… 169
6.5 基于结构共用的智能电动车辆节能控制实验研究 ………………………… 174
6.5.1 实验方案设计 …………………… 174
6.5.2 城市拥堵路况车辆节能控制实验分析 ……………………………… 177
6.5.3 城市一般路况车辆节能控制实验分析 ……………………………… 185
6.5.4 不同城市路况车辆节能控制实验结果对比 ………………………… 191
参考文献 …………………………………… 191
第7章 基于控制协同的智能混合动力汽车ACC实现 ………………192
7.1 i-HEV ACC的控制系统结构 ………… 192
7.2 i-HEV ACC的技术难点与重点 ……… 196
7.3 智能混合动力汽车 ACC系统关键技术… 198
7.3.1 多目标稳态优化 ………………… 198
7.3.2 多系统动态协调 ………………… 213
7.3.3 电池等效燃油消耗因子估算 …… 220
7.4 智能混合动力汽车 ACC仿真分析…… 223
7.4.1 前向仿真平台结构设计 ………… 223
7.4.2 前向仿真平台模型 ……………… 224
7.4.3 前向仿真平台验证 ……………… 227
7.4.4 仿真对比工况 …………………… 228
7.4.5 仿真对比评价指标 ……………… 229
7.4.6 仿真对比策略及对比方法 ……… 232
7.4.7 i-HEV ACC与 IV ACC仿真结果对比分析 ………………………… 234
7.4.8 i-HEV ACC与 HEV仿真结果对比分析 ……………………………… 238
7.4.9 i-HEV ACC与简单叠加式 HEV ACC仿真结果对比分析 ……………… 242
7.5 智能混合动力汽车 ACC实验研究…… 246
7.5.1 i-HEV车辆实验平台设计 ……… 246
7.5.2 i-HEV整车控制系统 RCP开发 … 248
7.5.3 i-HEV硬件平台设计 …………… 249
7.5.4 i-HEV ACC综合性能实验验证方案 ……………………………… 251
7.5.5 i-HEV ACC循环工况实验对比方案 ……………………………… 253
7.5.6 总体实验结果分析 ……………… 253
7.5.7 前车大加减速工况实验结果分析… 256
7.5.8 循环工况对比实验结果分析 …… 258
参考文献 …………………………………… 266
第8章 基于多源信息融合的智能电动汽车充电、换电调度实现 …268
8.1 电动汽车充电、换电调度研究 ……… 268
8.1.1 电动汽车充电、换电流程设计 … 269
8.1.2 充电、换电需求判断及驾驶员决策 ……………………………… 270
8.1.3 电动汽车充电调度策略 ………… 273
8.1.4 电动汽车换电调度策略 ………… 281
8.2 电动汽车充电、换电调度仿真平台的搭建 …………………………………… 285
8.2.1 仿真平台总体设计 ……………… 285
8.2.2 电动汽车模型的建立 …………… 285
8.2.3 充电、换电站模型的建立 ……… 291
8.2.4 道路交通网模型及电网模型介绍… 293
8.3 电动汽车充电、换电调度策略仿真验证 …………………………………… 295
8.3.1 仿真方案设计 …………………… 295
8.3.2 交通侧仿真结果分析 …………… 303
8.3.3 电网侧仿真结果分析 …………… 311
参考文献 …………………………………… 321
第9章 基于多网融合与车路协同的电动车辆智能出行规划 ………322
9.1 应用背景 ……………………………… 322
9.2 网联电动车辆出行规划与节能控制系统总体设计 ………………………… 324
9.2.1 系统架构设计 …………………… 324
9.2.2 电动车辆出行规划方案设计 …… 326
9.2.3 电动车辆智能节能控制 ………… 328
9.2.4 电动车队智能节能控制 ………… 329
9.2.5 技术难点与重点 ………………… 330
9.3 网联电动车辆的多目标出行规划方法 … 331
9.3.1 出行规划方法系统模型 ………… 331
9.3.2 出行目标与出行约束定义 ……… 337
9.3.3 基于赋时多目标的蚁群优化算法求解 ……………………………… 341
9.3.4 出行规划算法仿真分析 ………… 351
参考文献 …………………………………… 363
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