新能源汽车节能优化与控制 / 新工科·智能网联汽车卓越工程师培养系列教材
定价：￥65.00
作者： 胡晓松
出版社：机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111808893
- 1-1
- 385
内容简介
随着智能网联技术的快速发展，车辆能量管理正从传统的局部优化迈向车-路-云协同的全局智能决策，这对驾驶策略的精细化与预见性提出了更高要求。本书基于作者团队十余年的科研实践，系统梳理了新能源汽车节能驾驶领域的理论方法与关键技术。
本书特色鲜明，构建了完整的新能源汽车节能技术体系。内容涵盖动力系统建模、参数匹配优化、能量管理策略、预测控制方法以及在智能网联环境下的节能驾驶策略。全书共分7章，从新能源汽车的基本概念与分类入手，深入探讨动力系统构型及建模、参数匹配优化设计、多种能量管理策略（基于规则、基于优化和基于学习的方法），重点阐述了速度预测与SOC规划、考虑关键部件状态的预测型能量管理，以及在典型交通场景（如跟车、信号交叉口、车辆队列）下融合多源信息的节能驾驶策略。本书既注重理论模型的严谨性，又强调工程实践的可行性，特别是在智能网联环境下，将数据驱动的预测控制、车路协同等前沿技术融入节能驾驶解决方案中。
本书主要面向车辆工程、交通运输、能源与动力工程等相关专业的高年级本科生、研究生，可作为新能源汽车节能技术与控制方向的教材或教学参考书，同时也可供新能源汽车行业的工程技术人员、科研院所的研究人员，以及从事智能网联汽车、能量管理系统开发的专业人士阅读参考。
本书特色鲜明，构建了完整的新能源汽车节能技术体系。内容涵盖动力系统建模、参数匹配优化、能量管理策略、预测控制方法以及在智能网联环境下的节能驾驶策略。全书共分7章，从新能源汽车的基本概念与分类入手，深入探讨动力系统构型及建模、参数匹配优化设计、多种能量管理策略（基于规则、基于优化和基于学习的方法），重点阐述了速度预测与SOC规划、考虑关键部件状态的预测型能量管理，以及在典型交通场景（如跟车、信号交叉口、车辆队列）下融合多源信息的节能驾驶策略。本书既注重理论模型的严谨性，又强调工程实践的可行性，特别是在智能网联环境下，将数据驱动的预测控制、车路协同等前沿技术融入节能驾驶解决方案中。
本书主要面向车辆工程、交通运输、能源与动力工程等相关专业的高年级本科生、研究生，可作为新能源汽车节能技术与控制方向的教材或教学参考书，同时也可供新能源汽车行业的工程技术人员、科研院所的研究人员，以及从事智能网联汽车、能量管理系统开发的专业人士阅读参考。
目录
前言
第1章 绪论 / 001
1.1 新能源汽车发展背景 / 002
1.1.1 概述 / 002
1.1.2 相关国家政策与文件 / 003
1.2 新能源汽车的概念 / 004
1.3 新能源汽车的分类 / 007
1.3.1 纯电动汽车 / 007
1.3.2 插电式混合动力汽车 / 009
1.3.3 燃料电池汽车 / 012
1.4 新能源汽车节能技术发展现状 / 014
1.4.1 新能源汽车动力系统构型优化 / 014
1.4.2 新能源汽车动力系统参数匹配 / 016
1.4.3 新能源汽车能量管理策略 / 018
1.4.4 智能网联环境下的节能驾驶控制 / 020
1.5 练习题 / 023
第2章 新能源汽车动力系统构型及模型构建 / 024
2.1 新能源汽车动力系统构型 / 025
2.1.1 纯电动汽车动力系统 / 026
2.1.2 串联式混合动力系统 / 029
2.1.3 并联式混合动力系统 / 031
2.1.4 混联式混合动力系统 / 035
2.1.5 能量分析建模 / 037
2.2 动力系统部件建模 / 039
2.2.1 发动机模型 / 039
2.2.2 电机模型 / 041
2.2.3 动力电池模型 / 042
2.2.4 传动系统模型 / 043
2.3 驾驶工况模型 / 046
2.3.1 标准驾驶工况 / 046
2.3.2 真实驾驶工况 / 048
2.3.3 交通流数据集 / 049
2.3.4 常见交通场景模型 / 050
2.4 练习题 / 051
第3章 新能源汽车动力系统参数匹配优化设计 / 052
3.1 纯电动汽车参数快速优化 / 053
3.1.1 纯电动汽车功率流分析及模型拟合 / 053
3.1.2 目标函数与控制策略框架 / 057
3.1.3 参数优化结果分析 / 059
3.2 双模功率分流构型动力参数匹配优化设计 / 066
3.2.1 双模功率分流构型模式性能分析与评价 / 066
3.2.2 基于分解的多目标进化算法的参数优化方法 / 078
3.2.3 基于NSGA-Ⅱ的多目标优化框架搭建 / 080
3.2.4 不同参数优化方法性能对比分析 / 082
3.3 混合动力汽车多层级联合优化方法 / 085
3.3.1 基于凸优化理论的协同优化方法 / 085
3.3.2 拓扑构型-部件尺寸-能量管理的联合优化方法 / 087
3.3.3 动力系统优化结果分析 / 088
3.4 练习题 / 092
第4章 新能源汽车能量管理策略 / 093
4.1 能量管理技术简介与分类 / 094
4.2 基于规则的能量管理策略 / 095
4.2.1 基于确定性规则的能量管理策略 / 095
4.2.2 基于模糊规则的能量管理策略 / 101
4.3 基于优化的能量管理策略 / 102
4.3.1 基于全局优化的能量管理策略 / 102
4.3.2 基于实时优化的能量管理策略 / 107
4.4 基于学习的能量管理策略 / 115
4.4.1 监督学习与无监督学习 / 115
4.4.2 强化学习 / 116
4.4.3 深度强化学习 / 118
4.4.4 实际应用的挑战和潜在解决方案 / 126
4.5 能量管理策略未来发展趋势 / 129
4.6 练习题 / 130
第5章 速度预测与SOC规划 / 132
5.1 速度预测 / 133
5.1.1 基于指数形式的速度预测 / 133
5.1.2 基于数据驱动的速度预测 / 133
5.1.3 速度预测案例分析 / 146
5.2 交通流预测 / 148
5.2.1 交通流及预处理基本理论 / 148
5.2.2 常用数据集 / 150
5.2.3 交通流预测案例分析 / 153
5.3 基于SOC规划的能量管理策略 / 157
5.3.1 基于时间域的SOC规划 / 157
5.3.2 基于空间域的SOC规划 / 166
5.4 练习题 / 168
第6章 考虑关键部件状态的预测型能量管理策略 / 170
6.1 考虑电池状态的混合动力汽车实时能量管理策略 / 171
6.1.1 电池的电-热-老化模型 / 171
6.1.2 考虑电池温度和寿命的混合动力汽车实时能量管理策略 / 177
6.1.3 电池低温预热策略 / 181
6.2 考虑电机热状态的预测能量管理策略 / 192
6.2.1 驱动电机热模型 / 192
6.2.2 感知电机热状态的预测能量管理策略 / 193
6.2.3 融合电机热保护机制的能量管理策略 / 195
6.3 练习题 / 196
第7章 融合交通信息的新能源汽车节能驾驶策略 / 197
7.1 车联网信息基础 / 198
7.2 跟车场景的节能驾驶策略 / 199
7.2.1 基于MPC的能量管理策略 / 199
7.2.2 基于MPC的多目标优化策略 / 208
7.3 信号交叉口场景的节能驾驶策略 / 212
7.3.1 信号交叉口路网模型及通过分析 / 213
7.3.2 PMP求解信号交叉口单车节能驾驶问题 / 217
7.3.3 考虑候车队列的节能驾驶问题 / 222
7.4 车辆队列行驶场景的节能驾驶策略 / 231
7.4.1 考虑风阻降低效应的车队协同控制策略 / 231
7.4.2 基于分布式优化框架的车队协同控制策略 / 235
7.4.3 融合寿命信息的汽车队列节能驾驶策略 / 241
7.5 练习题 / 244
参考文献 / 245
第1章 绪论 / 001
1.1 新能源汽车发展背景 / 002
1.1.1 概述 / 002
1.1.2 相关国家政策与文件 / 003
1.2 新能源汽车的概念 / 004
1.3 新能源汽车的分类 / 007
1.3.1 纯电动汽车 / 007
1.3.2 插电式混合动力汽车 / 009
1.3.3 燃料电池汽车 / 012
1.4 新能源汽车节能技术发展现状 / 014
1.4.1 新能源汽车动力系统构型优化 / 014
1.4.2 新能源汽车动力系统参数匹配 / 016
1.4.3 新能源汽车能量管理策略 / 018
1.4.4 智能网联环境下的节能驾驶控制 / 020
1.5 练习题 / 023
第2章 新能源汽车动力系统构型及模型构建 / 024
2.1 新能源汽车动力系统构型 / 025
2.1.1 纯电动汽车动力系统 / 026
2.1.2 串联式混合动力系统 / 029
2.1.3 并联式混合动力系统 / 031
2.1.4 混联式混合动力系统 / 035
2.1.5 能量分析建模 / 037
2.2 动力系统部件建模 / 039
2.2.1 发动机模型 / 039
2.2.2 电机模型 / 041
2.2.3 动力电池模型 / 042
2.2.4 传动系统模型 / 043
2.3 驾驶工况模型 / 046
2.3.1 标准驾驶工况 / 046
2.3.2 真实驾驶工况 / 048
2.3.3 交通流数据集 / 049
2.3.4 常见交通场景模型 / 050
2.4 练习题 / 051
第3章 新能源汽车动力系统参数匹配优化设计 / 052
3.1 纯电动汽车参数快速优化 / 053
3.1.1 纯电动汽车功率流分析及模型拟合 / 053
3.1.2 目标函数与控制策略框架 / 057
3.1.3 参数优化结果分析 / 059
3.2 双模功率分流构型动力参数匹配优化设计 / 066
3.2.1 双模功率分流构型模式性能分析与评价 / 066
3.2.2 基于分解的多目标进化算法的参数优化方法 / 078
3.2.3 基于NSGA-Ⅱ的多目标优化框架搭建 / 080
3.2.4 不同参数优化方法性能对比分析 / 082
3.3 混合动力汽车多层级联合优化方法 / 085
3.3.1 基于凸优化理论的协同优化方法 / 085
3.3.2 拓扑构型-部件尺寸-能量管理的联合优化方法 / 087
3.3.3 动力系统优化结果分析 / 088
3.4 练习题 / 092
第4章 新能源汽车能量管理策略 / 093
4.1 能量管理技术简介与分类 / 094
4.2 基于规则的能量管理策略 / 095
4.2.1 基于确定性规则的能量管理策略 / 095
4.2.2 基于模糊规则的能量管理策略 / 101
4.3 基于优化的能量管理策略 / 102
4.3.1 基于全局优化的能量管理策略 / 102
4.3.2 基于实时优化的能量管理策略 / 107
4.4 基于学习的能量管理策略 / 115
4.4.1 监督学习与无监督学习 / 115
4.4.2 强化学习 / 116
4.4.3 深度强化学习 / 118
4.4.4 实际应用的挑战和潜在解决方案 / 126
4.5 能量管理策略未来发展趋势 / 129
4.6 练习题 / 130
第5章 速度预测与SOC规划 / 132
5.1 速度预测 / 133
5.1.1 基于指数形式的速度预测 / 133
5.1.2 基于数据驱动的速度预测 / 133
5.1.3 速度预测案例分析 / 146
5.2 交通流预测 / 148
5.2.1 交通流及预处理基本理论 / 148
5.2.2 常用数据集 / 150
5.2.3 交通流预测案例分析 / 153
5.3 基于SOC规划的能量管理策略 / 157
5.3.1 基于时间域的SOC规划 / 157
5.3.2 基于空间域的SOC规划 / 166
5.4 练习题 / 168
第6章 考虑关键部件状态的预测型能量管理策略 / 170
6.1 考虑电池状态的混合动力汽车实时能量管理策略 / 171
6.1.1 电池的电-热-老化模型 / 171
6.1.2 考虑电池温度和寿命的混合动力汽车实时能量管理策略 / 177
6.1.3 电池低温预热策略 / 181
6.2 考虑电机热状态的预测能量管理策略 / 192
6.2.1 驱动电机热模型 / 192
6.2.2 感知电机热状态的预测能量管理策略 / 193
6.2.3 融合电机热保护机制的能量管理策略 / 195
6.3 练习题 / 196
第7章 融合交通信息的新能源汽车节能驾驶策略 / 197
7.1 车联网信息基础 / 198
7.2 跟车场景的节能驾驶策略 / 199
7.2.1 基于MPC的能量管理策略 / 199
7.2.2 基于MPC的多目标优化策略 / 208
7.3 信号交叉口场景的节能驾驶策略 / 212
7.3.1 信号交叉口路网模型及通过分析 / 213
7.3.2 PMP求解信号交叉口单车节能驾驶问题 / 217
7.3.3 考虑候车队列的节能驾驶问题 / 222
7.4 车辆队列行驶场景的节能驾驶策略 / 231
7.4.1 考虑风阻降低效应的车队协同控制策略 / 231
7.4.2 基于分布式优化框架的车队协同控制策略 / 235
7.4.3 融合寿命信息的汽车队列节能驾驶策略 / 241
7.5 练习题 / 244
参考文献 / 245
