“中国制造2025”出版工程电动汽车主动安全驾驶系统:中国制造2025出版工程

第1篇 电动汽车主动避撞系统概述

第1 章　绪论　/ 2

　1.1　车辆主动避撞系统研究现状　/ 2

　　　1.1.1　行车信息感知及处理　/ 3

　　　1.1.2　安全距离模型　/ 7

　　　1.1.3　车辆动力学系统模型　/ 9

　　　1.1.4　车辆动力学控制策略　/ 10

　1.2　车辆稳定性研究现状　/ 12

　　　1.2.1　车辆纵向稳定性　/ 12

　　　1.2.2　车辆侧向稳定性　/ 15

　参考文献　/ 18



第2 章　电动汽车主动避撞系统体系结构　/ 21

　2.1　电动汽车硬件体系结构　/ 21

　　　2.1.1　毫米波雷达　/ 21

　　　2.1.2　MEMS 陀螺仪　/ 25

　　　2.1.3　车轮六分力传感器　/ 27

　　　2.1.4　永磁同步电机　/ 29

　2.2　四轮独立驱动轮毂电机电动汽车结构　/ 31

　2.3　车辆主动避撞系统体系结构　/ 32

　　　2.3.1　纵向主动避撞系统　/ 34

　　　2.3.2　侧向主动避撞系统　/ 35

　2.4　制动/转向避撞方式切换策略　/ 36

　2.5　本章小结　/ 39

　参考文献　/ 39



第3 章　汽车系统动力学建模　/ 41

　3.1　车辆纵向运动的一般描述　/ 41

　　　3.1.1　空气阻力　/ 41

　　　3.1.2　滚动阻力　/ 43

　3.2　车辆侧向运动的一般描述　/ 44

　3.3　轮胎纵向力　/ 46

　3.4　车轮动力学模型　/ 50

　　　3.4.1　车轮力矩平衡方程　/ 50

　　　3.4.2　车轮垂直载荷动力学模型　/ 50

　3.5　本章小结　/ 51

　参考文献　/ 51



第2篇 电动汽车纵向主动避撞系统关键技术

第4 章　考虑驾驶员特性和路面状态的纵向安全距离模型　/ 54

　4.1　考虑驾驶员的纵向制动安全距离建模　/ 54

　　　4.1.1　纵向制动安全距离建模　/ 54

　　　4.1.2　三种典型制动过程安全距离分析　/ 56

　　　4.1.3　仿真分析　/ 58

　4.2　基于附着系数和驾驶意图参数的安全距离模型　/ 63

　　　4.2.1　纵向安全距离模型　/ 63

　　　4.2.2　仿真分析　/ 66

　4.3　本章小结　/ 69

　参考文献　/ 69



第5 章　基于约束的再生制动强度连续性的制动力分配策略　/ 71

　5.1　制动控制器设计　/ 72

　　　5.1.1　加速度计算器　/ 72

　　　5.1.2　制动力/牵引力计算器　/ 73

　5.2　制动力/牵引力分配器　/ 74

　　　5.2.1　安全制动范围线性化　/ 74

　　　5.2.2　制动力分配策略　/ 77

　　　5.2.3　牵引力分配策略　/ 80

　5.3　仿真分析　/ 81

　5.4　纵向避撞控制器设计　/ 85

　　　5.4.1　纵向下拉控制器设计　/ 85

　　　5.4.2　纵向上位控制器设计　/ 86

　　　5.4.3　仿真分析　/ 89

　5.5　电动汽车纵向主动避撞系统整车仿真实验　/ 91

　　　5.5.1　实时仿真系统硬件构架　/ 93

　　　5.5.2　整车仿真模型　/ 93

　　　5.5.3　电动汽车纵向主动避撞系统实时仿真实验　/ 94

　5.6　本章小结　/ 98

　参考文献　/ 98



第6 章　四驱电动汽车纵向稳定性研究　/ 100

　6.1　基于LuGre 模型的SMO 观测器设计　/ 101

　　　6.1.1　滑模变结构的基本原理　/ 101

　　　6.1.2　基于LuGre 模型的电动汽车纵向动力学状态方程　/ 102

　　　6.1.3　滑模观测器设计　/ 105

　6.2　四驱电动汽车路面识别与*大电磁力矩估计　/ 107

　　　6.2.1　路面条件参数的估计　/ 108

　　　6.2.2　*大电磁力矩估算　/ 109

　6.3　仿真分析　/ 110

　6.4　本章小结　/ 116

　参考文献　/ 117



第3篇 电动汽车侧向主动避撞系统关键技术

第7 章　车辆状态与车路耦合特征估计　/ 120

　7.1　轮胎侧偏刚度估计　/ 120

　　　7.1.1　轮胎侧向动力学简化　/ 120

　　　7.1.2　递推*小二乘算法设计　/ 121

　　　7.1.3　仿真分析　/ 123

　7.2　车身侧偏角估计　/ 126

　　　7.2.1　轮胎动力学模型　/ 126

　　　7.2.2　轮胎纵向力计算　/ 127

　　　7.2.3　车身侧偏角观测器设计　/ 128

　　　7.2.4　非线性系统状态估计　/ 129

　　　7.2.5　一阶斯梯林插值滤波器　/ 130

　　　7.2.6　仿真分析　/ 131

　7.3　本章小结　/ 134

　参考文献　/ 135



第8 章　基于车辆边缘转向轨迹的侧向安全距离模型　/ 137

　8.1　车辆边缘转向轨迹安全距离模型　/ 137

　　　8.1.1　车辆边缘转向轨迹安全距离模型　/ 137

　　　8.1.2　仿真分析　/ 139

　8.2　车辆换道安全距离模型　/ 140

　　　8.2.1　侧向换道安全距离建模　/ 140

　　　8.2.2　换道中安全性条件分析　/ 142

　　　8.2.3　侧向换道控制策略研究　/ 144

　　　8.2.4　侧向安全距离模型验证　/ 147

　8.3　本章小结　/ 150

　参考文献　/ 150



第9 章　基于半不确定动力学的直接横摆力矩鲁棒控制　/ 152

　9.1　横摆角速率/车身侧偏角计算器　/ 152

　9.2　直接横摆力矩控制器设计　/ 152

　　　9.2.1　车辆侧向半不确定动力学系统建模　/ 153

　　　9.2.2　H ∞ 混合灵敏度问题　/ 156

　9.3　轮胎纵向力分配策略　/ 158

　9.4　仿真分析　/ 158

　9.5　车辆侧向换道控制　/ 160

　　　9.5.1　侧向车辆动力学模型线性化　/ 160

　　　9.5.2　基于前馈补偿的LQR 侧向控制策略研究　/ 162

　　　9.5.3　仿真分析　/ 164

　9.6　电动汽车侧向主动避撞系统仿真实验　/ 167

　9.7　本章小结　/ 173

　参考文献　/ 173



第10 章　四驱电动汽车稳定性控制力矩分配算法研究　/ 175

　10.1　控制分配算法综述　/ 175

　10.2　优化目标选择　/ 177

　10.3　轮胎纵向力分配约束条件　/ 178

　10.4　优化分配算法求解　/ 180

　10.5　轴载比例分配算法　/ 180

　10.6　侧向稳定性控制系统仿真实验与结果分析　/ 181

　　　10.6.1　基于CarSim 和Simulink 联合仿真实验程序　/ 181

　　　10.6.2　仿真实验设计与结果分析　/ 182

　10.7　本章小结　/ 187

　参考文献　/ 188



第11 章　四驱电动汽车侧向稳定性研究　/ 189

　11.1　电动汽车侧向动力学状态估计　/ 189

　　　11.1.1　基于扩展卡尔曼的车辆侧偏角估计　/ 189

　　　11.1.2　基于遗忘因子递推*小二乘法的轮胎侧偏刚度估计　/ 191

　11.2　仿真分析　/ 192

　11.3　直接横摆力矩侧向稳定性控制器设计　/ 196

　　　11.3.1　期望控制目标　/ 196

　　　11.3.2　基于前馈和反馈的侧向稳定性控制器设计　/ 198

　　　11.3.3　四轮驱动力分配策略　/ 199

　11.4　仿真分析　/ 201

　11.5　本章小结　/ 207

　参考文献　/ 208



索引　/ 211