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第1章 概述1

1.1能源与环境的挑战1

1.2车辆能量转换链4

1.3燃油效率5

1.4本书涵盖的内容6

1.5车辆能量管理研究现状6

1.6本书的结构8

参考文献9

第2章 车辆能量管理的基本概念12

2.1车辆结构12

2.1.1传统车辆结构12

2.1.2纯电动汽车结构13

2.1.3混合动力汽车结构13

2.2车辆燃油消耗和性能18

2.2.1车辆能量损耗18

2.2.2车辆排放19

2.2.3车辆性能和动力性分析21

2.2.4车辆运行模式22

2.3行驶工况的功率需求24

2.3.1行驶工况的定义和标准24

2.3.2功率需求26

2.4车辆能量管理的定义和目标28

2.5传统车辆的能量管理29

2.6混合动力汽车的能量管理32

2.7软件工具33

2.7.1 MATLAB/Simulink33

2.7.2 ADVISOR34

2.7.3 PSAT37

参考文献40

第3章 车辆推进系统建模43

3.1内燃机43

3.1.1发动机归一化变量分析44

3.1.2发动机效率的表示45

3.1.3发动机的状态空间表达式46

3.2电机47

3.2.1有刷直流电动机48

3.2.2异步电动机50

3.2.3永磁同步电动机和无刷直流电动机53

3.3电池55

3.3.1铅酸电池55

3.3.2镍氢电池56

3.3.3锂离子电池57

3.3.4荷电状态和电池容量58

3.3.5等效电路58

3.3.6电池效率59

3.4超级电容60

3.4.1等效电路62

3.4.2超级电容的效率63

3.5燃料电池64

3.5.1压力与流量之间的关系66

3.5.2燃料电池电压表达式67

3.5.3燃料电池的效率69

3.6飞轮70

3.6.1飞轮能量存储和释放表达式71

3.6.2飞轮的能量损耗72

3.7变速箱73

3.7.1变速比的表达式73

3.7.2变速箱的损耗分析74

3.7.3风阻损耗74

3.7.4搅油损耗74

3.7.5滑动摩擦损耗75

3.7.6滚动摩擦损耗75

3.8无级变速箱（CVT）76

3.8.1 CVT的表达式77

3.8.2 CVT的功率损耗78

3.9行星齿轮79

3.9.1速度关系80

3.9.2行星轮系的效率80

3.9.3基于行星轮系的混合动力汽车的优化控制82

参考文献84

第4章 混合模式插电式混合动力汽车的能量管理解析法86

4.1简化解析解86

4.1.1车辆模型87

4.1.2控制策略89

4.1.3确定采用恒速行驶的阈值92

4.1.4采用PSAT验证控制参数表93

4.1.5标准行驶工况下控制策略的实现94

4.2统一解析解99

4.2.1总燃油消耗和总电池能量99

4.2.2优化策略101

4.2.3动力总成组件的建模102

4.2.4结果与讨论106

参考文献111

第5章 车辆能量管理中的小波技术113

5.1小波和滤波器组理论基础113

5.1.1连续小波分析113

5.1.2离散小波变换117

5.1.3滤波器组118

5.2小波用于车辆能量管理的可行性分析124

5.2.1暂态功率需求对动力源的负面影响124

5.2.2分析电力系统暂态过程的小波应用和优势126

5.2.3车辆中适合小波应用的动力源组合127

5.3基于小波的功率分流策略128

5.3.1基于小波的功率分流结构128

5.3.2基于小波变换的功率分流算法的数学表达131

5.4小波可用于车辆实时环境的验证140

参考文献141

第6章 车辆能量管理的动态规划和二次规划144

6.1动态规划原理144

6.2混合动力汽车动力总成分析和动态规划的实现147

6.2.1串联式混合动力汽车动态规划的实现148

6.2.2并联式混合动力汽车动态规划的实现155

6.2.3串并联式混合动力汽车动态规划的实现157

6.3利用二次规划对插电式混合动力汽车进行效率优化160

6.3.1插电式混合动力汽车的结构160

6.3.2功率流分析162

6.3.3基于二次规划的能量管理163

6.3.4优化结果和讨论165

6.4总结169

参考文献169

第7章 车辆能量管理的智能系统方法171

7.1模糊逻辑基础171

7.1.1模糊集171

7.1.2模糊关系173

7.1.3隶属函数174

7.1.4去模糊化175

7.1.5模糊规则176

7.1.6模糊决策177

7.1.7模糊推理系统179

7.2神经网络180

7.2.1神经元181

7.2.2前馈神经网络181

7.2.3递归（反馈）神经网络182

7.2.4径向基函数（RBF）神经网络183

7.2.5监督学习184

7.2.6无监督学习185

7.2.7神经网络的特性185

7.3模糊逻辑和神经网络在车辆能量管理中的应用186

7.4用于并联式混合动力汽车的基于动态规划结果的模糊逻辑控制器189

7.5串联式混合动力汽车的基于滑模和模糊逻辑的动力总成控制器191

7.5.1简介191

7.5.2系统配置和行驶工况选择194

7.5.3模糊逻辑控制算法194

7.5.4滑模控制的建立195

7.5.5仿真结果197

7.5.6讨论199

7.6混合动力汽车基于模糊逻辑和滑模的可再生制动控制199

7.6.1插电式混合动力汽车中带有EMB和可再生制动的制动原理200

7.6.2模糊逻辑控制下可再生制动和EMB之间的制动力分配201

7.6.3防抱死制动控制203

7.6.4仿真结果205

7.6.5讨论208

参考文献208

第8章 电动汽车、混合动力汽车和插电式混合动力汽车储能系统的管理211

8.1简介211

8.2储能系统的设计和尺寸211

8.3电池单体均衡215

8.4电池管理220

8.4.1参数监测220

8.4.2 SOC和SOH的计算224

8.4.3故障和安全保护226

8.4.4充电管理227

8.5集成储能系统228

8.6车辆到电网（V2G）的管理231

8.7热管理232

参考文献234

第9章 混合动力汽车的组件设计和燃油经济性优化236

9.1串联式混合动力汽车优化的多目标进化算法237

9.1.1串联式混合动力汽车的动力总成控制框架238

9.1.2串联式混合动力汽车的参数优化239

9.1.3优化结果240

9.1.4讨论243

9.2并联式混合动力汽车优化设计实例243

参考文献248

第10章 车辆能量管理中的硬件在环和软件在环测试250

10.1硬件在环和软件在环的基本原理250

10.1.1硬件在环和软件在环的组成251

10.1.2硬件在环和软件在环的优点253

10.2数据采集和监控单元254

10.2.1能量控制单元254

10.2.2参数测量和监测255

10.2.3用于数据采集和处理的典型工具257

10.2.4用于负载曲线模拟的电子负载260

10.2.5用于功率分流的功率变换器结构262

10.3一个车辆能量管理系统的全局描述与分析264

10.3.1系统配置264

10.3.2行驶工况选择266

10.3.3控制理念266

10.3.4仿真和实验结果分析267

10.3.5实验结果269

参考文献272

第11章 车辆能量管理的未来趋势274

11.1当前车辆能量管理存在的问题275

11.2未来能量源与储能系统276

11.2.1氢内燃机276

11.2.2内部冲击辐射构造（IRIS）发动机277

11.2.3磷酸铁锂电池277

11.2.4电池中的纳米技术278

11.3插电式混合动力汽车278

11.4对未来车辆能量管理的思考279

参考文献281