智能環(huán)境友好型車輛：概念、技術架構與工程實現

前言
第 1章　智能環(huán)境友好型車輛概論.. 1 
1.1引言.. 1 
1.2智能環(huán)境友好型車輛的概念與內涵.. 3 
1.3智能環(huán)境友好型車輛的系統特點.. 7 
1.4智能環(huán)境友好型車輛的新型體系架構.. 8 
1.4.1 智能信息交互系統.. 10 
1.4.2 清潔能源動力系統.. 12 
1.4.3 電控化底盤系統.. 14 
1.5 i-EFV的典型系統應用.. 14 
1.5.1 基于行駛環(huán)境信息交互的智能混合動力汽車.. 14 
1.5.2 基于車 -路 -網交互的智能純電動汽車.. 17
參考文獻..20
第 2章　智能環(huán)境友好型車輛難點問題與關鍵技術架構.. 21 
2.1 i-EFV的難點問題.. 21 
2.2 i-EFV涉及的關鍵科學問題.. 22 
2.2.1 i-EFV復雜機電系統的多物理過程耦合機理.. 22 
2.2.2 “人 -車 -路”廣義機械動力學系統建模與協同控制方法.. 25 
2.3智能環(huán)境友好型車輛關鍵技術架構.. 28 
2.3.1 結構共用..28 
2.3.2 信息融合..29 
2.3.3 控制協同..29
參考文獻..31
第 3章　智能環(huán)境友好型車輛的結構共用技術..32 
3.1　結構共用優(yōu)化集成技術概述.. 32 
3.1.1 結構共用集成的概念.. 32 
3.1.2 結構共用集成的內涵.. 34 
3.2系統的結構共用技術.. 36 
3.2.1 多傳感系統的結構共用.. 36 
3.2.2 整車控制的結構共用.. 38 
3.2.3 執(zhí)行系統的結構共用.. 39 
3.2.4 結構共用下的系統功能安全設計.. 41 
3.3基于結構共用的汽車智能駕駛系統集成架構設計..42 
3.3.1 架構設計原則與總體構成.. 42 
3.3.2 傳感器信息共享架構設計.. 43 
3.3.3 控制器資源共用架構設計.. 45 
3.3.4 執(zhí)行器操作共管架構設計.. 46 
3.4智能駕駛系統結構共用型集成架構特點分析.. 47 
3.4.1 評價指標與計算模型.. 47 
3.4.2 與功能疊加型集成方案對比分析.. 48 
3.4.3 結構共用集成架構特點總結.. 52 
3.5基于結構共用的車載環(huán)境感知傳感器優(yōu)選配置.. 53 
3.5.1 車載多傳感器系統建模.. 55 
3.5.2 傳感器配置多維評價指標體系.. 61 
3.5.3 傳感器配置優(yōu)化問題的建立.. 63 
3.5.4 多目標優(yōu)化求解算法.. 68 
3.6 i-EFV驅動 /制動系統結構共用技術.. 72 
3.6.1 基于混合動力的驅動系統結構共用技術..73 
3.6.2 基于電機制動和電控液壓制動的制動系統結構共用技術.. 77
參考文獻..78
第 4章　智能環(huán)境友好型車輛的信息融合技術.. 80 
4.1　多傳感器信息融合技術及研究現狀.. 80
4.2智能環(huán)境友好型車輛的信息融合系統架構..84 
4.2.1 目標信息識別.. 86 
4.2.2 “人 -車 -路”特征提取.. 87 
4.2.3 車輛狀態(tài)預期.. 88 
4.2.4 多源信息融合系統的關鍵技術.. 88 
4.3基于信息融合的交通環(huán)境與車輛狀態(tài)感知技術.. 90 
4.4多源傳感器信息的空間同步.. 93 
4.4.1 多坐標系融合關系建立.. 93 
4.4.2 改進的圖像與攝像機坐標系之間的坐標轉換公式.. 95 
4.4.3 傳感器的空間同步標定方法.. 97 
4.4.4 空間同步方法的實驗驗證.. 99 
4.5基于多源信息的探測目標融合判別.. 100 
4.6基于信息融合的車輛參數特征集建立..103 
4.7基于信息融合的車輛特征數據提取與處理..105 
4.7.1 單目測距..105 
4.7.2 同車道可能性的 DCF修正.. 107 
4.7.3 卡爾曼跟蹤預測.. 108參考文獻..110
第 5章　智能環(huán)境友好型車輛的控制協同技術..112 
5.1車輛底盤一體化協同控制體系.. 112 
5.2基于頂層設計的車輛底盤系統協同控制方法.. 116 
5.3基于頂層設計的 i-EFV控制協同體系..120 
5.3.1  i-EFV分層式協同控制系統架構.. 120 
5.3.2  i-EFV多目標及多系統協同的綜合控制.. 124 
5.4 i-EFV控制協同技術的典型應用.. 125 
5.4.1 混合動力車輛智能駕駛輔助協調控制技術..125 
5.4.2 混合動力多系統能源管理與協調控制技術..142 
5.4.3 分布式電驅動車輛縱 -橫 -垂向輪胎力協同控制技術.. 147參考文獻..149
第 6章　基于結構共用的智能電動車輛節(jié)能控制實現.. 150 
6.1智能節(jié)能控制系統總體架構.. 150 
6.1.1 控制系統設計原則.. 150 
6.1.2 控制系統架構.. 151 
6.2基于場景分析的節(jié)能模式決策與切換.. 152 
6.2.1 基于安全態(tài)勢評估的行車場景劃分.. 152 
6.2.2 基于場景變化的模式切換控制.. 154 
6.2.3 基于駕駛意圖的系統開啟控制.. 155 
6.3各模式下的驅動電機轉矩優(yōu)化控制.. 155 
6.3.1 各模式下的驅動電機轉矩優(yōu)化規(guī)則.. 156 
6.3.2 基于 MPC的縱向跟車運動控制算法.. 158 
6.3.3 電機轉矩優(yōu)化系數表的提取與擬合.. 161 
6.4電動車輛智能節(jié)能控制的仿真分析.. 163 
6.4.1 仿真平臺設計.. 163 
6.4.2 仿真方案設計.. 166 
6.4.3 車輛節(jié)能控制效果仿真分析.. 168 
6.5基于結構共用的智能電動車輛節(jié)能控制實驗研究..173 
6.5.1 實驗方案設計.. 173 
6.5.2 城市擁堵路況車輛節(jié)能控制實驗分析.. 176 
6.5.3 城市一般路況車輛節(jié)能控制實驗分析.. 184 
6.5.4 不同城市路況車輛節(jié)能控制實驗結果對比..189參考文獻..190
第 7章　基于控制協同的智能混合動力汽車 ACC實現.. 191 
7.1　i-HEV ACC的控制系統結構.. 191 
7.2 i-HEV ACC的技術難點與重點.. 195 
7.3智能混合動力汽車 ACC系統關鍵技術..197 
7.3.1 多目標穩(wěn)態(tài)優(yōu)化.. 197 
7.3.2 多系統動態(tài)協調.. 212 
7.3.3 電池等效燃油消耗因子估算.. 218 
7.4智能混合動力汽車 ACC仿真分析.. 221 
7.4.1 前向仿真平臺結構設計.. 221 
7.4.2 前向仿真平臺模型.. 222 
7.4.3 前向仿真平臺驗證.. 225 
7.4.4 仿真對比工況.. 226 
7.4.5 仿真對比評價指標.. 227 
7.4.6 仿真對比策略及對比方法.. 229 
7.4.7  i-HEV ACC與 IV ACC仿真結果對比分析..231 
7.4.8  i-HEV ACC與 HEV仿真結果對比分析.. 235 
7.4.9  i-HEV ACC與簡單疊加式 HEV ACC仿真結果對比分析.. 238 
7.5智能混合動力汽車 ACC實驗研究.. 243 
7.5.1  i-HEV車輛實驗平臺設計.. 243 
7.5.2  i-HEV整車控制系統 RCP開發(fā).. 244 
7.5.3  i-HEV硬件平臺設計.. 245 
7.5.4  i-HEV ACC綜合性能實驗驗證方案.. 247 
7.5.5  i-HEV ACC循環(huán)工況實驗對比方案.. 249 
7.5.6 總體實驗結果分析.. 249 
7.5.7 前車大加減速工況實驗結果分析.. 252 
7.5.8 循環(huán)工況對比實驗結果分析.. 254參考文獻..262
第 8章　基于多源信息融合的智能電動汽車充、換電調度實現.. 264 
8.1　電動汽車充、換電調度研究.. 264 
8.1.1 電動汽車充、換電流程設計.. 265 
8.1.2 充、換電需求判斷以及駕駛員決策.. 266 
8.1.3 電動汽車充電調度策略.. 269 
8.1.4 電動汽車換電調度策略.. 277 
8.2電動汽車充、換電調度仿真平臺的搭建..281 
8.2.1 仿真平臺總體設計.. 281 
8.2.2 電動汽車模型的建立.. 281 
8.2.3 充、換電站模型的建立.. 286 
8.2.4 道路交通網模型及電網模型介紹.. 289 
8.3電動汽車充、換電調度策略仿真驗證..291 
8.3.1 仿真方案設計.. 291 
8.3.2 交通側仿真結果分析.. 299 
8.3.3 電網側仿真結果分析.. 307參考文獻..317
第 9章　基于多網融合與車路云協同的電動車輛出行規(guī)劃及駕駛控制.. 318 
9.1應用背景.. 318 
9.2網聯電動車輛出行規(guī)劃與節(jié)能控制系統總體設計..320 
9.2.1 系統架構設計.. 320 
9.2.2 電動車輛出行規(guī)劃方案設計.. 322 
9.2.3 電動車輛智能節(jié)能控制.. 324 
9.2.4 電動車隊智能節(jié)能控制.. 325 
9.2.5 技術難點與重點.. 325 
9.3網聯電動車輛的多目標出行規(guī)劃方法.. 327 
9.3.1 出行規(guī)劃方法系統模型.. 327 
9.3.2 出行目標與出行約束定義.. 332 
9.3.3 基于賦時多目標的蟻群優(yōu)化算法求解.. 337 
9.3.4 出行規(guī)劃算法仿真分析.. 347 
9.4基于車路云協同的純電動公交車預測性巡航控制..358 
9.4.1 電動公交車輛云控預測性巡航控制系統架構.. 360 
9.4.2 云端態(tài)勢預測及滾動規(guī)劃控制方法.. 362 
9.4.3仿真與驗證結果.. 369參考文獻..375