本书以轮式电动汽车为研究对象，介绍了发展轮式电动汽车需要解决的关键技术。从车辆动力学、驱动控制、稳定性控制、仿真技术等方面的关键技术对轮式驱动电动汽车进行了较全面的论述。主要内容包括：轮式驱动电动汽车的动力学建模、驱动控制系统仿真平台、驱动控制技术、稳定性协调控制技术，以及驱动系统硬件在环仿真系统等。本书重点总结了轮式驱动电动汽车关键技术的国内外研究现状、主要方法及其依据原理、未来发展趋势等内容，使读者对各关键技术有所了解并掌握一些基本的技术和方法，并在此基础上有所突破。

前 言 新能源可以用于减缓或替代对传统石油资源的依赖，随着电驱动技术的不断进步，电动汽车将成为未来新能源汽车的主要发展方向，是未来世界汽车产业的制高点，是各主要国家和汽车制造厂商的共同战略选择。轮式驱动电动汽车消除了传动中的机械磨损与损耗，提高了传动效率，相比之下具有较小的体积和较轻的重量，同时故障率降低，且在提高效率的同时，车轮空间也能得到有效利用。在结构、环保、动力学控制等方面有着传统汽车无可比拟的优势，成为未来电动汽车的主要发展方向。然而，由于轮式驱动电动汽车采用全新的驱动系统，增加了控制自由度和动力学耦合的复杂程度，使得其在实用化进程上还有相当长的一段路要走。为了配合和推动我国轮式驱动电动汽车技术的深入研究和人才队伍的建设，我国目前迫切需要一系列轮式驱动电动汽车相关参考资料。 本书从动力学建模、驱动控制、稳定性控制、仿真技术等方面对发展轮式驱动电动汽车的关键技术进行了介绍。首先在第1章介绍发展电动汽车的必要性、电动汽车的分类及发展现状，然后介绍了电动汽车的驱动系统，分析了发展轮式电动汽车需要解决的关键技术。第2章讲述了轮式电动汽车的动力学建模，分别从不同的自由度给出了两轮驱动与四轮驱动电动汽车的动力学模型。第3章讨论了轮式电动汽车驱动控制系统仿真平台，介绍了仿真平台的结构特点、仿真软件，重点介绍了基于MATLAB的轮式电动汽车驱动控制系统仿真平台，并对仿真结果做了分析总结。第4章专注于轮式驱动电动汽车驱动控制技术，在分析轮式驱动电动汽车在控制方面与传统汽车的不同点的基础上，从车辆运行状态估计、电子差速、车辆防滑、直接横摆力矩控制、差动助力转向技术、集中控制技术等方面对轮式驱动电动汽车的驱动系统控制关键技术进行了详细探讨，然后讨论了轮毂电机的特性及驱动控制方法，并对转矩分配控制技术进行了原理介绍，给出了一些实例。第5章从主动安全角度讨论了轮式驱动电动汽车的稳定性协调控制技术，对主动安全控制系统进行了介绍，并分析了汽车底盘耦合机理，然后介绍稳定性协调控制系统的结构及控制策略，并对底盘集成控制技术和线控汽车底盘控制技术进行了前景展望。第6章介绍了轮式驱动电动汽车硬件在环仿真技术。讲述了控制器开发过程和硬件在环仿真技术原理、特点等，最后重点讲述了轮式驱动电动汽车的硬件在环测试方案。 本书涵盖了国内外最新研究成果，阐述了这些关键技术的主要方法和原理，分析了未来发展趋势，让读者对知识有一个整体的认识和把握，并使用了大量的图文，以及具体的实例，论述详细、生动形象，易于让读者接受。本书可供从事轮式驱动电动汽车研发的工程师及相关技术研究的技术人员、研究人员参考阅读。 本书由徐国凯、葛平淑、苏航、张涛、赵秀春、王娟、宋鹏共同编写，由葛平淑统稿。其中，第1章由王娟负责编写，第2、3章由张涛、赵秀春编写，第4、5章由葛平淑、徐国凯编写，第6章由宋鹏、张航编写。编写过程中参考了国内外大量的文献资料和书籍，限于篇幅不能一一列出，在此对相关文献的作者、编译者、科研工作者表示衷心的感谢。 由于编者水平有限，书中的错误和观点不当之处在所难免，敬请批评指正。 作 者 2015年2月

目 录 第1章 电动汽车概述 1 1.1 电动汽车 1 1.1.1 环境、能源与汽车 1 1.1.2 电动汽车及其分类 2 1.1.3 电动汽车的发展现状 4 1.2 电动汽车驱动系统 12 1.2.1 电动汽车驱动系统结构 12 1.2.2 轮式电动汽车驱动系统分类 13 1.2.3 轮式电动汽车的特点 15 1.3 发展轮式电动汽车需要解决的关键技术 16 参考文献 20 第2章 轮式电动汽车的动力学建模 21 2.1 车辆动力学建模的意义 21 2.2 两轮驱动电动汽车的动力学建模 22 2.2.1 纵向运动的动力学建模 22 2.2.2 横向运动的动力学建模 24 2.3 四轮驱动电动汽车的动力学建模 27 2.3.1 7自由度汽车动力学建模 27 2.3.2 9自由度电动汽车的动力学建模 30 2.3.3 18自由度电动汽车的动力学建模 34 参考文献 39 第3章 轮式电动汽车驱动控制系统仿真平台 40 3.1 电动汽车仿真意义 40 3.2 电动汽车仿真结构及特点 41 3.2.1 后向仿真结构特点 42 3.2.2 前向仿真结构特点 43 3.2.3 后向及前向仿真的不同用途 44 3.3 常用电动汽车仿真软件 44 3.3.1 电动汽车仿真软件特点 46 3.3.2 后向仿真软件ADVISOR 49 3.3.3 前向仿真软件PSAT 50 3.4 基于MATLAB的轮式电动汽车驱动控制系统仿真平台 51 3.4.1 MATLAB简介 51 3.4.2 轮胎模型 52 3.4.3 整车模型 55 3.4.4 电动机模型 57 3.4.5 控制系统模型 57 3.4.6 整车位移计算 59 3.6 本章小结 60 参考文献 60 第4章 轮式驱动电动汽车驱动控制技术 61 4.1 概述 61 4.2 轮式驱动电动汽车驱动控制技术 65 4.2.1 轮式驱动电动汽车技术应用现状 65 4.2.2 轮式驱动电动汽车驱动系统控制关键技术 77 4.3 轮毂电机特性及驱动控制方法 94 4.3.1 轮毂电机工作特性 95 4.3.2 轮毂电机驱动控制方法 100 4.4 轮式驱动电动汽车转矩分配控制技术 101 4.4.1 转矩分配控制技术 101 4.4.2 控制分配技术 104 4.4.3 轮式驱动电动汽车的转矩分配控制实例 106 4.5 前景展望 116 参考文献 117 第5章 轮式驱动电动汽车稳定性协调控制技术 120 5.1 引言 120 5.2 主动安全控制系统简介 121 5.2.1 纵向主动控制 122 5.2.2 侧向控制 125 5.2.3 垂向控制 127 5.3 汽车底盘耦合机理分析 130 5.4 稳定性协调控制关键技术 133 5.4.1 底盘集成控制系统的总体结构 135 5.4.2 底盘集成控制策略 140 5.5 前景展望 149 5.5.1 底盘集成控制技术 149 5.5.2 线控汽车底盘控制技术 152 参 S考 文 献 154 第6章 轮式电动汽车驱动系统硬件在环仿真 156 6.1 控制器开发过程 156 6.1.1 控制系统设计的基本要求 156 6.1.2 传统开发过程 157 6.1.3 V型开发流程 159 6.2 硬件在环仿真 160 6.2.1 仿真技术 160 6.2.2 硬件在环仿真原理 162 6.2.3 硬件在环仿真特点 164 6.2.4 硬件在环仿真平台的主要形式 164 6.3 轮式电动汽车驱动系统硬件在环仿真系统 167 6.3.1 基于xPC Target的硬件在环测试方案 167 6.3.2 基于dSPACE的硬件在环测试方案 171