節(jié)能汽車：協(xié)同式自動(dòng)駕駛

前言
第1章CAV的節(jié)能潛力1
1.1緒論1
1.2能耗最小的路徑導(dǎo)航3
1.3CAV駕駛預(yù)測(cè)5
1.3.1道路狀態(tài)預(yù)測(cè)5
1.3.2信號(hào)相位與時(shí)序預(yù)測(cè)7
1.3.3跟車狀態(tài)預(yù)測(cè)10
1.3.4車道選擇與并線預(yù)測(cè)13
1.4協(xié)同駕駛機(jī)會(huì)的增加14
1.4.1跟車協(xié)同控制14
1.4.2變道與并線協(xié)同控制17
1.4.3交叉路口協(xié)同控制18
1.4.4交通協(xié)調(diào)的間接效益20
參考文獻(xiàn)20
第2章車輛建模基礎(chǔ)29
2.1道路行駛載荷30
2.1.1道路車輛的作用力31
2.1.2車輪驅(qū)動(dòng)能量需求32
2.1.3動(dòng)力總成能量需求34
2.2內(nèi)燃機(jī)汽車35
2.2.1傳動(dòng)系統(tǒng)（變速器）35
2.2.2發(fā)動(dòng)機(jī)36
2.2.3ICEV的燃料消耗39
2.3電動(dòng)汽車39
2.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)40
2.3.2電機(jī)與逆變器40
2.3.3電氣連接41
2.3.4電池42
2.3.5電動(dòng)汽車的電能消耗43
2.4混合動(dòng)力汽車44
2.4.1傳動(dòng)系統(tǒng)與動(dòng)力傳遞45
2.4.2能量管理策略46
2.4.3混合動(dòng)力汽車的能量消耗48
2.5人力驅(qū)動(dòng)車輛（自行車）48
2.5.1傳動(dòng)系統(tǒng)49
2.5.2騎行者消耗模型49
2.5.3騎行者行為模型51
參考文獻(xiàn)51
第3章網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛汽車的感知與控制53
3.1V2X通信技術(shù)54
3.2自動(dòng)駕駛的感知與定位技術(shù)55
3.2.1感知與定位傳感器55
3.2.2感知與定位算法57
3.2.3網(wǎng)絡(luò)服務(wù)60
3.3運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及控制60
3.3.1任務(wù)規(guī)劃60
3.3.2模式規(guī)劃61
3.3.3運(yùn)動(dòng)規(guī)劃61
3.3.4運(yùn)動(dòng)控制61
3.3.5動(dòng)力總成控制63
3.3.6規(guī)劃與控制算法64
參考文獻(xiàn)66
第4章道路與交通69
4.1路網(wǎng)建模69
4.1.1路網(wǎng)拓?fù)?0
4.1.2路網(wǎng)屬性72
4.1.3交叉口簡(jiǎn)介73
4.1.4充電站簡(jiǎn)介74
4.2交通流微觀模型76
4.2.1跟車模型76
4.2.2高級(jí)巡航控制功能78
4.2.3車道變更模型79
4.3交通流宏觀模型80
4.3.1基礎(chǔ)交通流圖81
4.3.2運(yùn)動(dòng)學(xué)模型82
4.4路網(wǎng)能耗預(yù)測(cè)方法83
4.4.1運(yùn)行速度模型84
4.4.2綜合速度軌跡84
4.4.3牽引能耗85
4.4.4熱管理能耗87
參考文獻(xiàn)88
第5章節(jié)能性路徑導(dǎo)航91
5.1節(jié)能性最短路徑問(wèn)題91
5.1.1問(wèn)題公式化91
5.1.2路徑算法96
5.1.3數(shù)值結(jié)果101
5.2最優(yōu)能耗行駛里程估計(jì)102
5.2.1問(wèn)題公式化103
5.2.2求解方法103
5.2.3數(shù)值結(jié)果104
5.3實(shí)際應(yīng)用104
參考文獻(xiàn)106
第6章節(jié)能性速度曲線（協(xié)同式自動(dòng)駕駛）107
6.1協(xié)同式自動(dòng)駕駛技術(shù)107
6.1.1協(xié)同式自動(dòng)駕駛場(chǎng)景107
6.1.2協(xié)同式自動(dòng)駕駛規(guī)則108
6.1.3協(xié)同式自動(dòng)駕駛系統(tǒng)110
6.2協(xié)同式自動(dòng)駕駛的最優(yōu)控制問(wèn)題110
6.2.1問(wèn)題公式化111
6.2.2求解方法115
6.3基于距離的車輪效率最大化120
6.3.1問(wèn)題公式化120
6.3.2數(shù)值結(jié)果120
6.3.3解析結(jié)果122
6.4內(nèi)燃機(jī)汽車效率最大化124
6.4.1問(wèn)題公式化125
6.4.2數(shù)值結(jié)果125
6.4.3解析結(jié)果128
6.5電動(dòng)汽車效率最大化132
6.5.1問(wèn)題公式化132
6.5.2數(shù)值結(jié)果133
6.5.3解析結(jié)果134
6.6混合動(dòng)力汽車效率最大化138
6.6.1問(wèn)題公式化138
6.6.2數(shù)值結(jié)果139
6.6.3解析結(jié)果141
參考文獻(xiàn)144
第7章特殊場(chǎng)景與應(yīng)用146
7.1加速場(chǎng)景146
7.1.1數(shù)值分析146
7.1.2解析方法147
7.2減速場(chǎng)景149
7.2.1數(shù)值分析149
7.2.2解析方法150
7.3道路坡度場(chǎng)景152
7.3.1數(shù)值分析153
7.3.2解析方法154
7.4受約束的協(xié)同式自動(dòng)駕駛155
7.5車速限制場(chǎng)景155
7.5.1數(shù)值分析156
7.5.2解析方法157
7.6交叉路口場(chǎng)景160
7.6.1數(shù)值分析161
7.6.2解析方法161
7.7交通信號(hào)燈場(chǎng)景164
7.7.1數(shù)值分析165
7.7.2解析方法166
7.8跟車場(chǎng)景168
7.8.1數(shù)值分析168
7.8.2解析方法169
第8章協(xié)同式自動(dòng)駕駛的實(shí)際應(yīng)用174
8.1協(xié)同式自動(dòng)駕駛概念的實(shí)現(xiàn)174
8.1.1節(jié)能性評(píng)估174
8.1.2預(yù)測(cè)巡航控制176
8.1.3節(jié)能性自適應(yīng)巡航控制176
8.1.4預(yù)測(cè)型節(jié)能駕駛178
8.2實(shí)用性問(wèn)題179
8.2.1速度與路徑記錄179
8.2.2斷點(diǎn)檢測(cè)180
8.2.3前車位置預(yù)測(cè)181
8.2.4交通信號(hào)燈概率預(yù)測(cè)183
8.2.5模型預(yù)測(cè)控制（MPC）方案185
8.2.6邊界條件設(shè)置186
8.3車載應(yīng)用188
8.3.1人機(jī)交互188
8.3.2駕駛員反饋191
8.3.3自動(dòng)駕駛192
參考文獻(xiàn)192
第9章詳細(xì)案例研究195
9.1信號(hào)燈交叉路口的節(jié)能方法195
9.1.1數(shù)值方法195
9.1.2仿真結(jié)果198
9.2交叉路口協(xié)同控制201
9.2.1優(yōu)化問(wèn)題公式化202
9.2.2數(shù)值方法203
9.2.3仿真結(jié)果204
9.2.4試驗(yàn)結(jié)果206
9.3預(yù)期的跟車狀態(tài)207
9.3.1優(yōu)化問(wèn)題公式化207
9.3.2數(shù)值方法209
9.3.3仿真結(jié)果210
9.4預(yù)期的路徑選擇211
9.4.1優(yōu)化問(wèn)題公式化211
9.4.2數(shù)值方法213
9.4.3仿真結(jié)果213
9.5節(jié)能性路徑與節(jié)能性評(píng)估213
9.5.1試驗(yàn)設(shè)置214
9.5.2試驗(yàn)結(jié)果215
參考文獻(xiàn)220
附錄A內(nèi)燃機(jī)汽車協(xié)同式自動(dòng)駕駛的參數(shù)優(yōu)化222
附錄B電動(dòng)汽車解析最優(yōu)速度曲線的可行域225