第1章緒論1

1.1分布式驅動電動汽車研究的背景及意義1

1.1.1分布式驅動電動汽車的研究背景1

1.1.2分布式驅動電動汽車發展概述4

1.2本書研究的主要內容11

1.2.1分布式驅動電動汽車繫統狀態參數估計11

1.2.2分布式驅動電動汽車底盤穩定性控制12

參考文獻13

第2章載荷參數對電動汽車操縱

穩定性的影響分析19

2.1輕型電動汽車載荷參數靈敏度分析19

2.1.1輕型電動汽車載荷參數建模19

2.1.2軌跡靈敏度基礎23

2.1.3車輛載荷參數靈敏度建立25

2.1.4靈敏度仿真分析27

2.2輪轂電機對車輛操縱穩定性的影響分析31

2.2.1輪轂電機對車輛操縱穩定性的影響31

2.2.2仿真結果33

參考文獻38

第3章分布式驅動電動汽車載荷

參數估計41

3.1基於縱向運動的分布式驅動電動汽車參數估計41

3.1.1車輛縱向動力學估計模型41

3.1.2整車質量及質心縱向位置估計策略50

3.1.3仿真分析56

3.2考慮縱向、側向運動控制的電動汽車參數自適應估計64

3.2.1車輛動力學定向估計模型65

3.2.2基於狀態預測誤差補償參數自適應估計69

3.2.3基於參數誤差收斂特性的補償參數自適應估計76

3.2.4參數自適應估計仿真及對比分析81

參考文獻87

第4章基於非線性卡爾曼濾波的

車輛狀態參數估計90

4.1基於拓展卡爾曼濾波的車輛狀態估計90

4.1.1拓展卡爾曼濾波（EKF）簡介90

4.1.2車輛狀態EKF估計算法過程94

4.1.3EKF估計仿真分析98

4.2雙重拓展卡爾曼濾波（DEKF）的車輛狀態參數聯合估計101

4.2.1車輛DEKF估計簡介101

4.2.2車輛DEKF狀態參數聯合估計設計102

4.2.3DEKF估計仿真分析107

4.3基於容積卡爾曼濾波的車輛狀態估計110

4.3.1容積卡爾曼濾波原理110

4.3.2車輛狀態估計容積卡爾曼濾波算法設計116

4.3.3仿真分析119

參考文獻128

第5章電動汽車側向穩定性

魯棒控制130

5.1車輛李雅普諾夫側向保守穩定域估計130

5.1.1李雅普諾夫理論131

5.1.2車輛穩定域估計理論推導134

5.1.3穩定域仿真對比142

5.2電動汽車橫擺穩定性魯棒控制146

5.2.1車輛橫擺穩定性的控制目標146

5.2.2參數不確定的車輛橫擺動力學模型148

5.2.3電動汽車橫擺穩定性魯棒控制器設計154

5.2.4橫擺仿真驗證163

5.3電動汽車側傾穩定性魯棒控制166

5.3.1車輛側傾穩定性的控制需求166

5.3.2車輛側傾動力學繫統模型168

5.3.3車輛側傾穩定性魯棒控制器設計170

5.3.4側傾仿真驗證177

參考文獻179

第6章電動汽車多時滯非線性動

力學穩定性分析及控制182

6.1含時滯的DYC質心側偏角控制繫統穩定性分析182

6.1.1考慮多時滯的電動汽車DYC控制模型182

6.1.2多時滯對純電動汽車DYC控制的影響193

6.1.3頻域法分析多時滯電動汽車DYC轉向繫統穩定性205

6.1.4時域法分析多時滯電動汽車DYC轉向繫統穩定性212

6.2基於時滯繫統控制的附加橫擺力矩控制器設計217

6.2.1考慮時滯的電動汽車受控繫統模型217

6.2.2基於時滯理論的前饋反饋橫擺力矩控制器設計218

6.2.3仿真分析220

參考文獻226

第7章分布式驅動電動汽車容錯

穩定性控制227

7.1基於控制分配的分布式驅動電動汽車容錯控制227

7.1.1電動汽車動力學上層滑模控制器設計228

7.1.2電動汽車控制分配比較研究232

7.1.3輪轂電機故障時控制再分配策略247

7.1.4仿真驗證248

7.2分布式驅動電動汽車多模型預測容錯控制251

7.2.1電動汽車多模型預測控制基本原理252

7.2.2電動汽車多模型預測控制模型集的建立253

7.2.3電動汽車繫統切換指標和切換模塊設計255

7.2.4輪轂電機故障電動汽車預測控制算法258

7.2.5仿真結果266

參考文獻272

第8章面向節能的分布式驅動電

動汽車穩定性控制273

8.1分布式驅動電動汽車自適應能量優化控制273

8.1.1電動汽車上層動力學模型預測跟蹤控制273

8.1.2電動汽車下層動力學自適應能量優化控制277

8.1.3節能優化控制仿真284

8.2面向節能的電動汽車轉矩優化分配控制策略287

8.2.1輪轂電機效率模型287

8.2.2輪轂電機能耗計算模型291

8.2.3考慮整車能耗的轉矩優化分配控制策略294

8.2.4考慮轉矩變化率的節能轉矩優化分配控制策略299

參考文獻302

隨著石油資源的迅速遞減與大氣污染的加劇，節約資源、保護環境已經成為人類社會發展的主題。設計更加安全智能、環保、節能的新能源汽車是時代發展的要求，電動汽車能量效率高，能實現有害氣體和溫室氣體的零排放，代表著新能源汽車的主要發展方向，引發了社會各界的廣泛關注，已開始成為各國汽車領域研究與產業研發的熱點。與集中式驅動電動汽車相比，分布式輪轂驅動電動汽車使用輪轂電機直接驅動四個車輪，以線控繫統（Xbywire，X代表驅動、制動等）取代傳統的機械傳動鏈接，在大幅簡化底盤結構、提高傳動效率的同時，可實現各車輪轉矩的獨立控制與快速響應，為車輛動力學控制提供了獨特的優勢，更易實現車輛底盤動力學主動安全繫統的集成控制，將極大地改善車輛操縱舒適性和車輛底盤穩定性。然而，作為被國際汽車領域研究學者認為是未來有發展潛力的全新車輛框架之一的分布式驅動電動汽車，在為車輛底盤動力學控制帶來利好的同時，其底盤動力學控制也面臨著新的可靠性和安全性的挑戰。例如，分布式驅動電動汽車中裝備的無機械和液壓後備的汽車線控繫統，在部件發生失效或故障時將失去控制，可能會導致嚴重的安全隱患；其線控的電動汽車底盤動力學控制繫統也面臨時滯的干擾；又由於整車質量的重新分布與輪轂電機的安裝導致整車簧上簧下質量比例發生變化，電動汽車的動力學特性及車輛操縱穩定性對載荷參數易敏感等。本著作以分布式輪轂驅動電動汽車為研究對像，圍繞載荷參數變化對電動汽車操縱穩定性的影響、電動汽車動力學繫統的狀態參數估計及底盤容錯穩定性、時滯非線性控制等問題展開深入研究，集中展現近的研究成果。本著作的主要內容分為八章：第1章闡述分布式驅動電動汽車研究的背景及發展；第2章分析載荷參數及輪轂電機等對電動汽車操縱穩定性的影響；第3章對分布式驅動電動汽車的載荷參數進行自適應估計；第4章基於不同種類的非線性卡爾曼濾波對車輛狀態參數進行估計；第5章強調電動汽車側向穩定性魯棒控制；第6章聚焦電動汽車多時滯非線性動力學穩定性分析及控制；第7章分析分布式驅動電動汽車容錯穩定性控制；第8章介紹面向節能的分布式驅動電動汽車穩定性控制。本著作力求讓讀者從繫統上掌握分布式驅動電動汽車底盤穩定性控制的理論、技術本質及相關前沿科學知識。本著作在撰寫的過程中得到了東南大學陳南教授的指導，在此表示衷心的感謝。同時誠摯感謝美國德克薩斯大學奧斯汀分校王俊敏教授一直以來在學術上的合作與討論。本書的主要內容來源於作者及所在團隊的科研成果，感謝研究生馬翔、卿志勇、汪振、陳明勝、陳琦、呂永健、李岩峻、胡夢然、李廣民等對本書部分初稿的寫作與丁昊楠、王凡勛、胡敬宇等的校核整理。感謝中國汽車產業創新發展聯合基金重點項目“四輪驅動純電動汽車底盤繫統智能動態協調控制機制與能量優化管理（U1664258）”，國家自然科學基金面上項目“基於事件流的分布式驅動電動汽車安全節能協調架構及控制機理（No.51975118）”，國家自然科學基金青年科學基金項目“基於深度學習的分布式驅動輕型電動汽車多狀態感知及時滯混雜控制研究（No.51905329）”，上海汽車工業教育基金等的資助，本書的研究內容集中體現了以上科研項目的研究成果。限於作者的水平，書中的觀點與內容難免有不當之處，懇請專家學者批評指正！