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书  名:汽车新型动力系统:构型、建模与控制
  • 作  者: 欧阳明高、李建秋、杨福源、卢兰
  • 出版时间: 2008-12-01
  • 出 版 社: 清华大学出版社
  • 字  数: 611 千字
  • 印  次: 1-1
  • 印  张: 34
  • 开  本: 16开
  • ISBN: 9787302190370
  • 装  帧: 平装
  • 定  价:¥88.00
电子书价:¥61.60 折扣:70折 节省:¥26.40 vip价:¥61.60 电子书大小:46.58M
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内容简介
   本书是关于汽车新型动力系统与控制技术的学术专著,是作者对过去十几年来的研究成果进行系统化整理的产物。
本书涵盖了节能与新能源汽车新型动力(电子控制的内燃发动机动力和电动汽车中的新型动力)系统及其控制等内容,从多学科融合交叉的角度比较完整、系统地讨论了有关汽车动力系统的构型、建模和控制方法问题。全书内容划分为10章,分别是:第1章,绪论; 第2章,电控柴油机燃油控制与整机管理;第3章,电控增压柴油机平均值模型与空气系统控制;第4章,电控汽油机平均值模型与控制;第5章,电控内燃机缸内状态估计与分缸独立控制;第6章,混合动力系统的构型分析与仿真;第7章,串联式混合动力辅助动力单元系统与控制;第8章,并联混合动力系统内燃机/电机动态协调控制;第9章,燃料电池混合动力系统与控制;第10章,混合动力系统能量优化管理与控制。
本书适合高校和研究院、所汽车、内燃机、自动控制、能源动力、电机工程、动力电池、燃料电池等专业的师生和研究人员阅读,也可供上述专业和相关领域的工程技术人员参考。
前言
   面对交通能源与环境问题的重大挑战,以汽车排放洁净化、汽车燃料节约化、汽车能源多元化为主要特征的节能与新能源汽车技术发展迅猛。先进的电控内燃机技术突飞猛进,混合动力技术进入产业化,动力电池技术取得重大突破,车用燃料电池技术不断进步。我们正在迎来汽车能源动力技术创新突破的重大机遇期。在此背景下,汽车动力在过去20多年里连续经历了电控化和电气化两大技术变革,快速演变成节能与新能源汽车新型动力: 电子控制的内燃发动机动力和电动汽车中的新型动力(包括内燃机/电机混合动力、燃料电池发动机及其混合动力以及电池/电机电气动力)。汽车新型动力是一个涉及机械、液力、电磁、电子、化工、能源、电气、信息、控制等学科的复杂系统。如何从多学科交叉融合的角度认识这一系统,并从这20多年的技术变革中总结出带有普遍意义和长远影响的经典学术问题,形成对汽车新型动力的新认识、新知识,反映研究的新进展,这些就是撰写本书的基本出发点。
本书第一作者欧阳明高在留学欧洲攻读博士学位期间(1990—1993)师从发动机动态建模与控制领域的国际著名专家S.C.Sorenson和E.Hendricks,在研究方法和学术思路上受到深刻影响。1993年底回国后,欧阳明高在清华大学建立了汽车动力系统与控制科研组,从系统与控制的角度开展研究工作,内容涉及主要的汽车新型动力类型和主要前沿问题,形成了一定的科研积累。这些研究工作一方面包含大量的技术、工程和与产业化相关的内容; 另一方面,也有大量的理论和学术性工作,包括200多篇学术论文和十几篇博士学位论文。本书对这些研究工作的积累进行了一次系统的学术总结。本书重点针对以发动机为核心的汽车新型动力系统(电控内燃机和电动混合动力),有关电池、电机、燃料电池的内容并不单独成章,而是包含在混合动力中进行介绍,以保持结构体系的紧凑和统一。本书试图从相互联系的三个方面即系统构型分析、动态建模原理以及控制算法设计,从系统角度探讨汽车新型动力的基本理论并构建新的知识体系。为此,本书的写作遵循了以下原则:
第一,结构的统一性。强调各章内容的相互联系与内在逻辑,围绕本书所聚焦的核心展开内容,例如,电控内燃机后处理系统、模型与控制在本书中没有列入; 强调经过学科交叉融合所形成的汽车动力系统与控制的新知识,而不重复相关学科的知识,例如,由于发动机怠速控制问题基本上属于各种控制理论方法的讨论对象,本书没有单设怠速控制一章; 强调从学术的共性基本问题出发取舍内容,而不是从科研项目和车型分类来组织内容,例如,对纯电动车的构型与控制问题,本课题组也进行了大量研究,而本书只将其涉及的共性问题如电池模型与状态估计包含在混合动力系统的能量优化管理等章节中。
第二,内容的实用性。注重参考性,书中涉及汽车新型动力系统的主要研究课题,对每一个问题大多从构型分析开始,以降低阅读入门难度,同时,增加各个问题的文献综述,便于读者深入了解总体研究情况; 注重针对性,书中重点讨论汽车新型动力系统的各种特殊控制方法,不仅有动态闭环反馈控制,还有大量的稳态开环和动态前馈控制,不仅有反馈调节算法,更有状态估计算法; 注重实用性,书中90%以上的理论方法均来自于本科研团队(科研组与课题组)具有工程背景的研发项目,为突出重点,本书有意省略了有关汽车动力系统的纯理论创新的比较偏窄的内容,感兴趣的读者可以参考本科研组发表的相关学术论文。
本书由欧阳明高确定总体思路、框架和各章结构内容,负责统稿和定稿。全书内容共分10章,第1章由欧阳明高撰写,第2章由杨福源撰写,第3章由欧阳明高和张科勋撰写,第4章由欧阳明高撰写(其中4.1.1节由李建秋撰写),第5章由李建秋撰写,第6章由卢兰光、欧阳明高撰写,第7章由欧阳明高、卢兰光撰写,第8章由欧阳明高撰写,第9章由欧阳明高、卢兰光撰写,第10章由欧阳明高、杨福源撰写。博士生洪木南、曹桂军、徐梁飞协助完成第4章、第7章和第10章的写作,博士生何彬、田硕、李进、童毅、金振华、李哲、华剑锋以及博士后刘明基、许家群为本书写作提供了有价值的资料和帮助。本书的编纂、面世是清华大学汽车动力系统与控制科研组集体努力的结晶。
由于汽车新型动力技术还处于不断发展变化之中,一些学术难题尚未完全解决并形成统一结论,又由于作者知识水平所限,本书的不足之处在所难免,敬请各位读者批评指正。


作者
2008年10月于北京清华园

目录
第1章绪论
1.1汽车新型动力系统发展背景
1.1.1概述
1.1.2我国汽车新型动力系统发展战略选择
1.2汽车新型动力系统与控制技术选择
1.2.1汽车新型动力系统技术
1.2.2汽车动力电子控制系统平台技术
1.3我国汽车新型动力系统与控制研究和开发
1.3.1总体研究和开发进展
1.3.2作者及其科研组的研发进展
1.4本书结构和主要内容
1.4.1结构体系
1.4.2主要章节和内容
参考文献

第2章电控柴油机燃油控制与整机管理
2.1柴油机电控燃油喷射系统构型分析
2.1.1位置控制式电控燃油喷射系统
2.1.2时间控制式电控燃油喷射系统
2.1.3压力-时间控制式电控燃油喷射系统
2.2电控柴油机燃油控制策略
2.2.1整机管理概述
2.2.2燃油系统的主要控制体系
2.2.3燃油管理策略
2.3燃油系统喷射控制算法
2.3.1目标喷油量到目标喷油脉宽的转换
2.3.2目标喷油脉宽和定时到实际喷油脉宽和定时的转换
2.3.3曲轴瞬时转速预报及喷射控制流程
2.4发动机稳态过程控制参数标定
2.4.1电控系统匹配标定
2.4.2标定工具和台架实验系统
2.4.3基于模型的电控系统标定
2.5发动机瞬态排放建模与优化
2.5.1稳态实验和非线性静态建模
2.5.2瞬态实验和动态建模
2.5.3动态模型在瞬态排放优化中的应用
参考文献

第3章电控增压柴油机平均值模型与空气系统控制
3.1车用电控增压柴油机构型分析
3.1.1概述
3.1.2VNT与EGR技术
3.1.3电控增压柴油机空气系统控制平台
3.2VNT与EGR控制技术
3.2.1VNT控制算法
3.2.2EGR控制算法
3.2.3VNT与EGR联合控制算法
3.3电控柴油机平均值模型
3.3.1面向控制的柴油机热力学动态模型
3.3.2面向空气系统控制的电控增压柴油机平均值模型
3.3.3基于模型的空气系统特性分析
3.4空气系统多变量控制算法
3.4.1概述
3.4.2空气系统改进降秩解耦算法
参考文献

第4章电控汽油机平均值模型与控制
4.1汽油机控制的发展
4.1.1汽油机电控技术的进展
4.1.2汽油机控制方法的发展
4.2基于时间的汽油机平均值模型
4.2.1汽油机时变过程平均值模型
4.2.2汽油机平均值模型中的瞬时变量
4.2.3基于模型的汽油机动态特性分析
4.3基于平均值模型的汽油机动态控制
4.3.1燃油系统动态油膜补偿与参数标定
4.3.2空气系统动态流量观察器算法
4.3.3负载系统动态转矩的估计与控制
参考文献

第5章电控内燃机缸内状态估计与分缸独立控制
5.1内燃机工作状态估计与瞬时转速测量
5.1.1内燃机工作状态估计的研究现状
5.1.2基于曲轴瞬时转速的状态估计
5.1.3曲轴瞬时转速的测量
5.2曲轴飞轮瞬时转速的理论建模分析
5.2.1基于曲轴刚性模型的瞬时转速分析
5.2.2基于曲轴弹性模型的瞬时转速分析
5.3各缸工作状态反馈算法
5.3.1各缸工作不均匀的反馈算法
5.3.2发动机平均转矩的估计
5.4分缸独立控制试验
5.4.1各缸工作不均匀程度的反馈控制试验
5.4.2发动机平均转矩反馈精度试验
5.4.3平均转矩的阶跃响应试验
5.4.4各缸工作不均匀程度和平均转矩的双闭环试验
参考文献

第6章混合动力系统的构型分析与仿真
6.1混合动力系统的构型分析
6.1.1串联构型
6.1.2并联构型
6.1.3混联构型
6.2混合动力系统的仿真分析
6.2.1仿真方法
6.2.2道路工况
6.2.3动力系统的仿真比较
6.2.4串联混合动力系统匹配仿真与经济潜力分析
6.2.5并联混合动力系统匹配仿真与经济潜力分析
6.2.6串联、并联混合动力系统的性能比较
6.3混合动力系统构型的发展趋势
6.3.1功能模块化趋势
6.3.2动力平台化趋势
6.3.3可外部充电趋势
参考文献

第7章串联式混合动力辅助动力单元系统与控制
7.1辅助动力单元系统构型与参数选择
7.1.1概述
7.1.2APU系统的参数选择与匹配
7.2APU目标功率确定
7.2.1串联式混合动力整车控制系统
7.2.2电机目标转矩确定
7.2.3基于模糊逻辑的APU功率跟随控制
7.3APU 动态输出控制
7.3.1APU系统特性分析
7.3.2APU系统动态控制策略
7.4APU在道路工况循环中的控制性能
7.4.1串联式混合动力系统测试平台
7.4.2APU的动力性能
7.4.3APU的油耗特性
7.4.4APU的排放特性
参考文献

第8章并联混合动力系统内燃机/电机动态协调控制
8.1动态协调控制
8.1.1动态协调控制的定义
8.1.2动态协调控制的研究现状
8.2面向动态协调控制问题的控制算法
8.2.1研究对象
8.2.2控制算法构成
8.3动态协调控制算法的仿真分析
8.3.1并联式混合动力系统模型
8.3.2动态协调控制算法的全工况仿真
8.4动态协调控制算法的试验
8.4.1试验系统构成
8.4.2试验方案
8.4.3试验结果及分析
参考文献

第9章燃料电池混合动力系统与控制
9.1燃料电池发动机特性分析
9.1.1燃料电池发动机构型
9.1.2燃料电池发动机的稳态特性
9.1.3燃料电池发动机的瞬态特性
9.1.4车用燃料电池的耐久性
9.1.5车用燃料电池发动机性能优化途径
9.2燃料电池混合动力系统构型分析
9.2.1燃料电池间接连接构型分析
9.2.2燃料电池直接连接构型分析
9.2.3燃料电池客车混合动力系统方案选型
9.3燃料电池混合动力系统综合控制
9.3.1燃料电池混合动力系统功率分配特点
9.3.2能量混合型恒流分配算法
9.3.3功率混合型控制算法的实现
9.3.4能量混合型 SoftRun控制算法
参考文献

第10章混合动力系统能量优化管理与控制
10.1能量管理
10.1.1概述
10.1.2能量管理方法
10.2蓄电池模型与荷电状态估计
10.2.1蓄电池类型
10.2.2蓄电池模型
10.2.3蓄电池荷电状态的在线估计
10.3基于等效油耗模型的串联式混合动力系统的能量优化管理
10.3.1系统描述
10.3.2油耗模型
10.3.3最优控制问题与实时优化算法
10.4基于道路工况识别的燃料电池混合动力城市客车能量优化管理
10.4.1燃料电池混合动力系统全局优化算法
10.4.2基于道路工况识别的实时能量管理策略
10.4.3燃料电池混合动力系统能量管理方法的比较
10.5基于自适应反馈调节的并联式混合动力系统能量优化管理
10.5.1概述
10.5.2系统构型
10.5.3优化问题的数学描述和建模
10.5.4优化问题的简化与求解方法
10.5.5优化能量管理算法的自适应反馈调节
10.5.6实时优化算法的应用
参考文献

索引

符号表

附录与本书内容有关的研究人员和主要项目
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