《节能与新能源汽车关键技术研究丛书 先进车辆系统动力学与控制》李克强，罗禹贡，郭景华作；欧阳明高总主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《节能与新能源汽车关键技术研究丛书 先进车辆系统动力学与控制》

【作　者】李克强，罗禹贡，郭景华作；欧阳明高总主编

【丛书名】节能与新能源汽车关键技术研究丛书

【页 数】 391

【出版社】 武汉：华中科学技术大学出版社 , 2021.01

【ISBN号】978-7-5680-3826-3

【价 格】128.00

【分 类】电动汽车-动力系统-研究

【参考文献】 李克强，罗禹贡，郭景华作；欧阳明高总主编. 节能与新能源汽车关键技术研究丛书 先进车辆系统动力学与控制. 武汉：华中科学技术大学出版社, 2021.01.

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图书目录：

《节能与新能源汽车关键技术研究丛书 先进车辆系统动力学与控制》内容提要：

本书系统地阐述了分布式电动汽车系统动力学与控制的基本原理、方法和应用技术。全书共分为五章，内容包括分布式电动汽车的国内外研究动态、纵向动力学控制、横向动力学控制、纵横向运动综合控制和容错控制等。本书力求科学、系统和全面，可让读者充分了解并掌握分布式电动汽车系统动力学与控制的基本原理及方法，比较适合从事车辆工程领域的科研人员及研究生使用。

《节能与新能源汽车关键技术研究丛书 先进车辆系统动力学与控制》内容试读

第1章

绪论

1.1分布式电动汽车研究背景

随着中国汽车产业的持续快速发展，汽车工业已成长为我国制造业中的龙

头产业和国民经济的重要支柱。截至2019年，我国汽车产销量已经连续十年居世界第一。但迅速增长的汽车保有量也导致我国能源紧缺、环境污染和交通

安全等问题日益突出。减少或者消除燃油汽车所带来的能源、污染和安全等方面问题是汽车工业面临的重要课题。发展节能、安全、环保的电动汽车被认为

是最有可能解决上述问题的方法之一。

目前，电动汽车已经在全球范围内得到了政府、企业和科研机构的广泛关注，我国的《汽车产业发展政策》和《汽车产业调整和振兴规划》均明确支持和鼓励发展电动汽车，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》将新能源汽车（主要指电动汽车）产业定位为七大战略性新兴产业之一。《节能与新能源汽车产业发展规划(2012一2020年)》更是将推进电动汽车的产业化作为主要目标。《中国制造2025》提出要将“节能与新能源汽车”作为重点

发展领域。由此可见，发展电动汽车已成为体现我国能源安全、自主创新和可持续发展战略的国家需求。2016年，国务院正式发布《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，在这份规划中再一次明确了新能源汽车、新能源和节能环保等绿色低碳产业的战略地位，要求大幅提升新能源汽车和新能源的应用比例，

全面推进高效节能、先进环保和资源循环利用产业体系建设，推动新能源汽车、新能源和节能环保等绿色低碳产业成为支柱产业。2020年11月，工信部发布

《新能源汽车产业发展规划(2021一2035年)》，提出到2025年新能源汽车销售

先进车辆系统动力学与控制

量达到汽车新车销售总量20%左右的发展愿景。

从广义上说，电动汽车是以电驱动为基础的机动车辆。按照使用能源的不同，电动汽车可以分为纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车及其他采用电力驱动形式的汽车12]。按照动力系统布局形式的不同，电动汽车驱动形式可以分为集中式和分布式两种。集中式驱动的设计理念源自传统车辆，这种驱动形式是内燃机汽车最常用的驱动形式。在集中式驱动形式下，动力传递需要经过离合器、变速器、传动轴、差速器、半轴等传动部件，最终作用于车轮。这种设计构型最大限度地保留了电动汽车与传统内燃机汽车的兼容度，是混合动力汽车的主要构型之一。但由于受到传统汽车设计理念的束缚，集中式驱动设计方案传动部件多、传动效率低、控制复杂的缺点逐渐显现。而随着电动汽车设计理念的不断深化以及电驱动系统的不断进步，纯电动汽车电力驱动机械环节少、传动链短、布置灵活的特点逐步被挖掘出来。分布式驱动形式取消了离合器、变速器、传动轴、差速器、半轴等传动部件，驱动电动机直接安装在驱动轮内或驱动轮附近。在分布式驱动方案中，依据电动机特点全新设计的电动汽车底盘形式为汽车结构的变革营造了极大的空间，逐步成为研究和设计领域的热点。相对于集中式电动汽车，分布式电动汽车具有以下几个方面的优势。

(1)传统的由内燃机、变速器、差速器及车轮制动系统构成的车轮驱动力及制动力控制系统，机械结构复杂，响应速度较慢，且受制动器、液压管路及电磁阀的时延等因素的影响，底盘动力学控制系统的实际时延可达50~100ms,这不仅使系统能耗有所增加，还大大限制了系统的实时控制效果。分布式电动汽车采用电驱动底盘，车轮驱动力的控制可只由电动机及其控制系统完成，车轮制动力的控制可由电动机辅助液压制动系统完成。相对于传统汽车的动力系统，电动机及其控制系统不仅易于控制，而且具有更好的响应特性（如更高的响应精度和更快的响应速度)，便于车辆动力学实时控制系统的应用，同时还可与制动能量回收系统结合，以减少能源消耗。

(2)对于传统汽车，车轮驱动力及制动力难以实时、准确测量，多采用在试

验室环境中对内燃机进行标定匹配所得的点火控制曲线图(MAP图，MAP原

文为manifold absolute pressure,即进气歧管绝对压力)，通过查表方式估计车辆行驶过程中的驱动力。由于车辆动力总成和制动系统本身的响应时延及传

先进车辆系统动力学与控制

新能源汽车技术瓶颈问题、提升我国汽车工业的核心竞争力具有深远的意义。

1.2分布式电动汽车发展趋势

电动汽车的诞生远早于内燃机汽车。在1900年，Ferdinand Porsche就制

造出了世界上第一台装备轮毂电动机的分布式电动汽车。但由于内燃机技术

的成熟，在随后的百年内，内燃机汽车成为了主流。近年来，随着石油资源的日益枯竭和环保要求的逐步提高，电动汽车尤其是分布式电动汽车的发展又重新得到了重视。

1.2.1国外分布式电动汽车研究概况

在分布式电动汽车的研究方面，国外公司和研究机构做了大量工作，为进

一步研究分布式电动汽车积累了大量经验，并为分布式电动汽车的产业化奠定了良好基础

通用汽车公司在2005年北美国际车展上展出了轮毂电动机驱动的氢燃料电池汽车Sequel,其驱动电动机可以独立控制，使车辆的性能稳定性进一步提高。

三菱汽车公司在其2006年年度技术报告中提到了分布式电动汽车COLT EV。

三菱汽车公司在分布式电动汽车方面的研究重点是轮毂电动机产品化关键技术，以及基于力矩独立控制提升车辆稳定性的方法2)。米其林公司开发了集成驱动系统、制动系统、悬架的一体化电动轮(active wheel),并设计出工程样车。丰田汽车公司重点研究常规车辆结构与轮毂电动机的适应性，改进转向机构、悬架和制动系统以适应其安装与功能需求，利用轮毂电动机辅助进行驱动防滑系统、防抱

死制动系统(ABS)等的控制3)，开发了分布式电动汽车FINE-N。

关于试验平台车，由于需求的特殊性及复杂性，在现有汽车上改造难度与工作量较大，很多大学和研究机构选用桁架结构作为车辆主体。

国际上，Nagai教授应用丰田汽车公司开发的后轮轮毂电动机驱动电动汽

车一“NOVLE”平台车（见图1.1），来研究汽车驱动力分配问题，以提高车辆

操控性与稳定性，并尝试在车辆前部安装激光雷达等传感器，以实现主动避障等功能。

第1章。绪论

Fujimoto教授团队开发了四轮独立电驱动、四轮转向电动平台车FPEV2

Kanon(见图1.2)，用于节能驾驶、车辆状态估计、稳定性控制研究。日本

NTN公司开发了通勤车原型（见图1.3），搭建桁架底盘以验证轮毂电动机驱动

系统的性能。

图1.1“NOVLE”平台车

图L.2FPEV2-Kanon平台车

图1.3NTN通勤车原型

美国俄亥俄州立大学开发了四轮独立电驱动车辆，进行了驱动力矩和回馈制动力矩分配方法研究，兼顾节能与稳定性。斯坦福大学Gerdes教授团队

先后搭建了P1、X1(见图1.4)平台车，用于线控转向、极限工况操纵稳定性、自

动驾驶等相关研究们。

图1.4X1平台车

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先进车辆系统动力学与控制

三菱汽车公司基于量产车“Lancer Evolution”开发了“Lancer EvolutionMIEV”电动原型车[。“Lancer Evolution MIEV”在“Lancer Evolution”的基

础上，拆除了发动机、变速箱、油箱等附件，通过增加四个轮毂电动机来驱动车辆，并且安装了相应的动力电池组和控制器。“Lancer Evolution MIEV”的底盘总布置如图1.5所示。为了避免传统电动汽车中动力电池组布置在行李舱造成前后轴载荷分布不合理的情况，该车将动力电池组布置在驾驶舱底部、车辆的前后轴之间。采用这种布置方案后，车辆前后轴载荷比为46：54。

逆变器

逆变器

轮毂电动机动力电池组轮毅电动机图l.5“Lancer Evolution MIEV”底盘总布置图

由于“Lancer Evolution MIEV”是在现有内燃机车辆底盘上开发出的改装

车，因此为轮毂电动机匹配减速箱受到车辆物理尺寸的限制，只能对电动机的参数进行选择。为此三菱汽车公司开发了专用的轮毂电动机，其单个电动机的额定转矩达到了518N·m,总驱动转矩达到了2072N·m,因此不布置减速箱也能够满足车辆起步、加速、爬坡等动力性需求。

东京大学在量产车“Nissan March”的基础上开发了“UOT Electric March

Ⅱ”四轮独立电驱动车辆8。图1.6为四轮毂电动机驱动的电动汽车“UOT

Electric MarchⅡ”的底盘总布置图。该车的主要设计目标是改善车辆的动力学特性，其四轮独立电驱动功能是通过四个轮毂电动机分别驱动四个车轮来实现的。动力电池组被布置在后轴之前，逆变器分别被布置在前后轴上方。借助

该试验平台车，东京大学完成了整车直接横摆力矩控制(DYC)及相应的驱动防

滑控制等试验。

通用汽车公司为美军开发了新一代多轮独立电驱动车辆“悍马”1)，该车采用一台55kW的发电机组作为动力源，采用四个驱动电动机通过减速机构分别

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···试读结束···