智能全向混合动力电动汽车设计与控制

《智能全向混合动力电动汽车设计与控制》对全向混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）进行了综合研究与分析，其中包括系统设计和实现，四轮独立驱动和转向控制，电池管理系统和能量管理系统。《智能全向混合动力电动汽车设计与控制》范围很广，内容包括从硬件如机械和电子部件的实现，到软件如智能控制算法的研究，涵盖了全向HEV研究中所有重要方面，体现了全向HEV创新性的设计与实现过程，并有详细的试验结果和分析。《智能全向混合动力电动汽车设计与控制》提及的一些新技术不有且只有于HEV或四轮转向车辆，也同样适用于其他类型的车辆。

徐扬生，空间机器人与智能控制专家，中国工程院院士。浙江省绍兴人。1989年获美国宾夕法尼亚大学博士学位。现为香港中文大学（深圳）校长。徐教授所研究的领域包括机器人学、动力学及控制、制造，近年来专注于空间机器人、服务机器人、穿戴式人机界面、智能混合动力电动汽车等研究。徐教授出版了6部专著，发表了300多篇靠前学术期刊论文和靠前会议论文。

译者序
原书前言
第1章绪论1
1.1背景1
1.2研究对象3
1.3本书框架4
第2章全向系统设计及实现6
2.1结构6
2.1.1零半径转向7
2.1.2横向泊车9
2.1.3前轮转向9
2.2系统设计9
2.2.1机械设计10
2.2.2电气设计11
2.2.3转向角定位13
2.2.4软件14
2.2.5用户界面15
2.3实施和测试15
2.4摘要16
第3章四轮独立转向控制17
3.1模型建立17
3.1.1车身17
3.1.2轮胎18
3.1.3转向器18
3.2转向接口扩展20
3.2.1接口设计20
3.2.2ICR定义目标20
3.2.3定义车轮的转向目标21
3.2.4硬件原型22
3.3力的反馈控制23
3.3.1确定当前转向条件23
3.3.2参考力反馈24
3.3.3电动机转矩控制25
3.3.4力反馈控制器的结构25
3.4基于转向控制器25
3.4.1位置误差26
3.4.2运动学约束误差26
3.4.3基于转向控制器的结构26
3.4.4稳定性分析27
3.5实验仿真28
3.5.1仿真环境结构28
3.5.2转向运动仿真29
3.5.3力反馈仿真29
3.5.4转向性能30
3.5.5行驶轨迹的跟踪31
3.5.6驱动效率32
3.6总结33
第4章四轮独立驱动控制34
4.1驱动力分配34
4.1.1确定性力的产生35
4.1.2最佳驱动力分配39
4.1.3性能分析42
4.2直接横摆力矩44
4.2.1确定性横摆力矩控制45
4.2.2前馈和反馈控制48
4.2.3性能分析49
4.3总结54
第5章电池管理系统55
5.1硬件设计55
5.1.1系统结构与功能分析56
5.2鲁棒荷电状态估计67
5.2.1总体框架概述68
5.2.2电流降噪68
5.2.3电流零点漂移消除73
5.2.4仿真：RC模型和H∞滤波器77
5.2.5实验与应用:改进ESC模型与扩展卡尔曼滤波器81
5.2.6数据融合90
5.3快速充电控制器92
5.3.1框架概述92
5.3.2预测模型93
5.3.3模型预测公式控制框架96
5.3.4采用遗传算法优化98
5.3.5操作示范100
5.4电池均衡104
5.4.1平衡电路及其分析106
5.4.2基于充电状态的模糊控制112
5.4.3应用结果114
5.5总结119
第6章能源管理系统120
6.1串联式电动汽车模型120
6.1.1模型的主要组成部分121
6.1.2四轮独立转向串联式混合动力电动汽车129
6.1.3模型的建立及分析131
6.2载荷预测134
6.2.1载荷水平定义134
6.2.2基于CNN-NDEKF的预测方法137
6.2.3仿真分析141
6.3能源管理142
6.3.1性能标准的选择143
6.3.2模型预测控制方法144
6.3.3粒子群优化算法148
6.4实验与分析154
6.4.1纯电动实验155
6.4.2恒温控制实验157
6.4.3MPC-LFS实验159
6.4.4实验比较161
6.5总结162
第7章总结163
7.1结合了最先进的机器人研究的车辆技术的发展163
7.2支持四轮独立转向和四轮独立驱动的全向车辆结构163
7.3专门用于混合动力电动汽车的智能电池管理系统164
7.4针对混合动力电动汽车的智能能源管理系统165
附录缩略语表166
参考文献168

原 书 前 言
    对智能全向混合动力电动汽车(HEV)的研究在汽车工程领域是极富有挑战性的，已经受到了研究人员的广泛关注。在有的文献中，HEV已成功实现。然而，很少有资料涉及四轮独立转向全向移动电动汽车设计的内容。本书作者一直积极致力于全向HEV领域的研究。本书源于作者在全向电动汽车领域中最显著的研究成果，通过本书以期能为智能全向HEV的设计和控制提供完整的参考。
    本书对全向HEV进行了综合研究与分析，其中包括系统设计和实现，四轮独立驱动和转向控制，电池管理系统和能量管理系统。本书的范围很广，内容包括从硬件如机械和电子部件的实现，到软件如智能控制算法的研究，涵盖了全向HEV研究中所有重要方面。书中每章内容都仅关注于全向HEV的某个重要方面，因此每章是相对独立的。这意味着读者可直接从自己感兴趣的某一章节开始阅读。因此，本书对于汽车工程师们深入理解全向HEV的每个重要部分具有很好的参考价值。
    本书源自作者已发表的论文和著作，体现了全向HEV创新性的设计与实现过程，并有详细的试验结果和分析。此外，书中提及的一些新技术不仅限于HEV或四轮转向车辆，也同样适用于其他类型的车辆。例如，基于模型预测控制的电源管理系统可应用于任何电动汽车。
    本书适用于对智能全向电动汽车感兴趣的研究生、学者和工程师阅读，尤其适用于对全向HEV的机械设计、实现和控制感兴趣的读者。