第1章緒論1

1.1分布式電動汽車研究背景1

1.2分布式電動汽車發展趨勢4

1.2.1國外分布式電動汽車研究概況4

1.2.2國內分布式電動汽車研究概況8

1.3分布式電動汽車動力學控制研究現狀9

1.3.1電動汽車橫向動力學控制9

1.3.2電動汽車縱向動力學控制21

1.3.3電動汽車縱橫向運動綜合控制29

1.4分布式電動汽車容錯控制技術37

1.4.1被動式容錯控制37

1.4.2主動式容錯控制38

本章參考文獻40

第2章分布式電動汽車縱向動力學控制52

2.1分布式電動汽車驅/制動力控制分配52

2.1.1全輪驅/制動力優化分配方法設計56

2.1.2全輪驅/制動力比例分配方式設計72

2.2分布式電動汽車驅/制動滑移率控制74

2.2.1基於歸一化輪胎模型的滑移率目標設計75

2.2.2基於滑模算法的滑移率控制77

2.2.3基於滑模理論的滑移率控制器穩定性分析79

2.3分布式電動汽車復合制動控制81

2.3.1電動汽車復合制動時的前後輪滑移率分配87

2.3.2滑移率的電動機與液壓復合控制106

2.3.3基於逆模型的輪缸壓力調節124

2.4小結136

本章參考文獻136

第3章分布式電動汽車橫向動力學控制139

3.1基於動態調整的橫向動力學控制目標設計139

3.1.1兩類橫向動力學控制目標的對比分析140

3.1.2橫向動力學控制目標線性動態調整方法142

3.1.3橫向動力學控制目標非線性動態調整方法154

3.1.4兩種橫向動力學控制目標動態調整方法的對比分析165

3.2電動汽車直接橫擺力矩控制設計166

3.2.1二自由度控制結構設計167

3.2.2前饋補償器設計167

3.2.3動態滑模反饋控制器設計168

3.2.4直接橫擺力矩反饋控制器特性分析172

3.3雙重轉向控制174

3.3.1雙重轉向控制相關概念175

3.3.2雙重轉向控制繫統結構177

3.3.3雙重轉向控制目標設計177

3.3.3直接橫擺力矩計算182

3.3.4基於機動性的驅動力分配182

3.3.5基於轉向助力的驅動力分配186

3.4小結189

本章參考文獻190

第4章分布式電動汽車縱橫向運動綜合控制193

4.1縱橫向運動綜合控制繫統結構設計193

4.1.1縱橫向運動綜合控制繫統方案設計193

4.1.2關鍵技術198

4.2基於輪胎負荷率與耗散能優化的縱橫向力分配200

4.2.1基於輪胎負荷率優化的縱橫向力分配201

4.2.2基於輪胎耗散能優化的縱橫向力分配209

4.2.3縱橫向力分配目標的動態調節211

4.2.4小結213

4.3基於Dugoff模型的縱橫向力控制214

4.3.1基於Dugoff模型的輪胎逆模型215

4.3.2車輪滑移率滑模控制219

4.3.3輪胎側偏角控制225

4.4縱橫向運動綜合控制繫統仿真試驗229

4.4.1縱橫向力分配方法仿真分析230

4.4.2縱橫向力控制方法仿真分析240

4.4.3縱橫向運動綜合控制整體效果對比244

4.5縱橫垂向力協同控制繫統設計246

4.5.1繫統總體設計247

4.5.2縱橫垂向力協同控制目標制定249

4.5.3縱橫垂向力優化分配255

4.5.4縱橫垂向力執行控制263

4.5.5協同控制繫統仿真驗證265

4.6小結286

本章參考文獻287

第5章分布式電動汽車容錯控制290

5.1多執行器失效模式分析290

5.1.1執行器失效的定義291

5.1.2失效模式界定291

5.2自校正容錯控制器設計294

5.2.1面向容錯控制的車輛模型295

5.2.2包含執行器故障的繫統模型295

5.2.3自校正容錯控制器設計296

5.3分布式電動汽車多執行器自校正容錯控制方法297

5.3.1控制約束298

5.3.2面向分布式電動汽車的自校正容錯控制304

5.3.3自校正容錯控制繫統穩定性分析305

5.4分布式電動汽車多執行器自校正容錯控制仿真驗證306

5.4.1直線勻速工況306

5.4.2直線加速工況308

5.4.3轉向行駛工況310

5.4.4容錯控制效果對比及分析312

5.5面向功能安全的分布式智能電動汽車線控轉向繫統容錯控制技術314

5.5.1線控轉向繫統功能安全架構設計314

5.5.2線控轉向繫統危害分析與風險評估316

5.5.3線控轉向繫統功能安全要求制定334

5.5.4面向功能安全的線控轉向繫統容錯控制構架342

5.5.5線控轉向繫統故障診斷模塊343

5.5.6面向功能安全的線控轉向繫統容錯控制決策349

5.5.7線控轉向繫統安全控制措施356

5.5.8試驗驗證及結果分析369

5.6小結385

本章參考文獻385

附錄參數說明387 

隨著全球汽車保有量的不斷增加，汽車工業所面臨的能源緊缺、環境污染等問題日益嚴峻，傳統的汽車節能減排技術已不能有效解決上述問題，研發低能耗、低排放、高性能的新型汽車逐漸成為世界汽車工業發展的迫切需求。在這一背景下，具有節能、環保、高效等顯著優勢的電動汽車得到快速的發展。按照動力繫統布局形式的不同，電動汽車驅動形式可以劃分為集中式和分布式兩種。分布式電動汽車將驅動電動機分散布置於各個車輪中或附近，得到了全新設計的電動汽車底盤形式。這種汽車底盤設計為汽車結構的變革帶來了機遇，逐步成為汽車研發和設計領域的熱點。另一方面，與傳統集中式驅動汽車相比，分布式電動汽車具有傳動鏈短、結構緊湊、可控性好、車內空間利用率高等優點，其所具有的先進、獨特的繫統結構為整車動力學控制引入了新的實現形式，能從整體上提升該類型車輛的操縱穩定性、安全性和舒適性，因此分布式電動汽車具有重要的研究價值和廣闊的工程應用前景。本書通過將分布式電動車輛的先進底盤結構優勢與車輛動力學理論、控制工程有機結合，研究了分布式電動汽車動力學控制繫統所涉及的多項核心關鍵技術，力求綜合優化與整體提升汽車的動力學性能，從而有效推動該新型車輛的產業化進程。同時，相關技術還可以移植到其他類型的汽車上，具有較強的擴展能力，對於提高其他類型汽車的綜合性能也具有指導和借鋻意義。本書體現了作者所在課題組從2005年至2020年在分布式電動汽車動力學與控制方面取得的研究成果，相關研究獲得了國家自然科學基金項目、國家973計劃項目和國家重點研發計劃項目等多個項目的支持。本書繫統地闡述了分布式電動汽車繫統動力學與控制的基本原理、方法和工程應用。本書共分為五章，分別闡述了分布式電動汽車的研究動態、縱向動力學控制、橫向動力學控制、縱橫向綜合控制和容錯控制等內容，各章內容翔實、環環相扣、層層遞進，終形成分布式電動汽車動力學與控制的繫統性成果。在本書撰寫過程中，課題組的鄒廣纔、王博、周磊、劉力、範晶晶、戴一凡、褚文博、羅劍、陳龍、黃冠富、曹坤、胡雲等研究生為相應各章節的撰寫提供了有價值的資料，在此為他們的辛勤付出表示感謝。本書並不能窮盡分布式電動車輛動力學與控制的科學、技術與工程問題，同時由於作者的知識水平有限，書中定有不足之處，懇請廣大讀者批評指正。