智能网联车辆线控技术

第1章　绪论

1.1　智能网联车辆总体技术沿革及脉络001

1.2　ICV的技术逻辑框架014

1.3　域控制器解决ICV软硬件的升级桎梏022

1.4　基于智能网联功能划分的EEA域控制器036

1.5　集中式EEA功能设计038

1.6　基于ICV车载主控芯片的CPU+XPU异构多核SoC芯片039

1.7　AI芯片开启域控制器算力041

1.8　ICV信息安全管理策略048

1.9　ICV智能座舱的研发与实践053

第2章　线控底盘技术

2.1　线控底盘技术的概念、定义及功能062

2.2　CBW发展沿革及技术支撑070

2.3　CBW市场应用和前景展望072

2.4　CBW零部件设计的新材料和新工艺073

2.5　CBW的结构-功能耦合控制策略075

2.6　CBW总线技术078

2.7　总线数据采集系统082

2.8　基于域控制器的全栈式解决方案085

2.9　线控系统的驾驶风险分析092

第3章　线控驱动技术

3.1　ICV线控驱动总成096

3.2　新能源汽车是ICV载体及动力系统硬件基础098

3.3　线控驱动电机技术103

3.3.1　永磁电机103

3.3.2　轮毂电机105

3.3.3　线控电机散热技术108

3.4　ICV线控系统稳定控制的基本原理112

3.4.1　线控系统的时域性能112

3.4.2　线控系统的根轨迹115

3.4.3　线控系统的频域特性117

3.4.4　线控系统的调节118

第4章　线控悬架技术

4.1　悬架的概念、特点与分类120

4.2　麦弗逊式悬架124

4.3　多连杆式独立悬架125

4.4　双叉臂式悬架129

4.5　扭力梁式非独立悬架131

4.6　整体桥式非独立悬架132

4.7　空气悬架133

4.8　电磁悬架136

4.9　线控悬架系统137

4.10　线控悬架簧载质量的控制策略141

第5章　线控转向技术

5.1　转向系统的概念、分类及沿革151

5.2　液压助力转向系统及电液助力转向系统155

5.3　电动助力转向系统158

5.4　线控转向系统159

5.4.1　线控转向系统的工作原理159

5.4.2　四轮独立转向SBW系统执行机构动力学模型165

5.5　空间电压矢量脉宽调制167

5.5.1　两电平逆变器的空间电压矢量168

5.5.2　SVPWM数字化控制算法169

5.6　PMSM矢量控制172

5.6.1　PMSM电流矢量控制策略172

5.6.2　SBW稳定性控制技术173

5.6.3　电流调节器参数整定174

5.7　电压前馈解耦控制176

5.8　PMSM电流矢量控制系统仿真验证178

第6章　线控制动技术

6.1　线控制动系统基本理论182

6.2　基于BBW的ICV稳定性控制中的状态观测196

6.2.1　考虑轮胎垂直载荷变化和轮胎非线性的质心侧偏角估计197

6.2.2　基于Levenberg-Marquardt神经网络的轮胎侧偏刚度估计198

6.2.3　基于时变卡尔曼滤波器的车辆质心侧偏角观测器设计204

6.2.4　轮胎侧偏刚度和质心侧偏角的观测效果验证207

6.3　考虑内侧车轮离地工况的侧倾角估计219

6.3.1　内侧车轮离地前的侧倾角观测器设计219

6.3.2　内侧车轮离地后的侧倾角观测器设计221

6.3.3　极限转向工况下侧倾角观测器的效果验证222

第7章　线控换挡技术

7.1　线控换挡系统的结构分析228

7.2　线控换挡系统的控制逻辑233

7.3　基于SBW的动力不中断技术及控制器设计235

7.4　基于SBW的整车动力学建模237

7.4.1　动力系统模型237

7.4.2　传动系统及车身模型238

7.5　动力保持型三挡AMT安装前后纯电动客车的加速过程仿真240

第8章　线控传感技术

8.1　线控传感的基本概念246

8.2　超声波技术251

8.3　激光雷达技术252

8.4　毫米波雷达技术256

8.5　ICV车载摄像头技术260

8.6　基于机器学习算法的热成像方法267

8.7　基于ICV传感的专用芯片设计273

附录

附录A　名词缩写与解释276

附录B　ICV的特性289

附录C　基于线控技术的ICV氢能系统304

附录D　基于线控技术的ICV固态电池系统315

参考文献

第1章绪论

1.1智能网联车辆总体技术沿革及脉络

电动化、智能化、网联化和共享化正在成为汽车产业新的发展趋势，给传统汽车技术带来新的变革。过去，智能网联载体是手机和移动互联网等;未来，智能网联载体将是车辆和机器人等，这是近年头部和独角兽企业纷纷跨界进入汽车产业的根本原因。能源、智能等领域若出现新型颠覆性技术，作用于交通及工业领域，将促使汽车发生变革性生态重构。人工智能时代，随着技术迅猛发展，车辆将越智能，数据越多，算力越快，算法越强。网络与汽车结合不可逆转，网联汽车不仅具备传统汽车功能，还通过互联网实现了车网互联互通，变革出行方式。网联车辆( IoV)基于互联网及通信技术，实现车辆与车辆、网络、基础设施等之间的无线连通以及车辆与人、车辆、物等之间的信息和资源共享等。IoV通过传感器、通信及智能系统等，实现车辆的感知、决策及控制等，提供安全、高效和舒适等出行体验。IoV感知/定位技术，结合雷达及摄像头等，用于获取车辆周围环境信息和定位数据;IoV通信/互联技术，结合无线通信网络(如5G)等，实现车辆之间、车辆与基础设施之间等信息交互共享。IoV决策/控制技术，结合大数据及精算等，做出驾驶决策。

IoV是现代通信与现代汽车结合的新型生态产品，正发展成为多源感知、自主决策、安全高效及灵活机动等特色的全自动智能终端。作为高速、开放的运载工具，其运行中的高维非线性、瞬态响应性与极端工况不稳定性等固有属性，无法仅通过智能感知-决策来消除，由此导致的运动局限性和安全性问题，须通过调控车辆的固有属性来解决。掌握固有安全的线控技术，是IoV技术创新领域的焦点，线控技术、模块机动灵活性及系统安全冗余等特征将成为底盘的发展趋势。车辆动力学控制，是通过驱动、制动、转向、悬架、换挡及传感等方式间接调控轮胎与路面之间的作用力，改变车辆行驶轨迹和车身姿态。传统汽车具备油门踏板、制动踏板和转向盘等操纵输人，实现车辆纵向和横向相对独立的输人，但制约了车辆的运动维度和多目标优化空间。IoV通过搭载先进传感器、控制器、执行器等装置，运用通信、互联网、大数据及人工智能等技术，由单纯交通工具逐步转变为智能移动空间。IoV用传感器获取车辆周围的环境信息，通过数据做出决策，并控制车辆驱动、制动及转向等。loV运行的车联网逻辑框架及产品架构如图1.1所示。

……

★本书主要介绍了智能网联车辆的线控基础和关键技术，包括线控底盘、线控驱动、线控转向、线控制动、线控换挡及线控传感；

★书中既有智能网联车辆较成熟的线控技术，也充分融入了国内外该领域研究的前沿成果；

★全彩色印刷，清晰大图展示了关键技术的结构、原理、发展沿革及市场应用；

★适合作车辆、交通、力学、机电、航空航天等多个专业的科研、设计人员及工程技术人员的参考书或工具书，也适合作高等院校相关方向的教学参考书。

本书以线控与智能技术的有机结合为核心, 重点围绕智能网联车辆的智能技术进展与线控技术问题展开, 阐述了智能网联车辆的线控基础和关键技术, 主要内容包括智能网联车辆的概述、线控底盘技术、线控驱动技术、线控悬架技术、线控转向技术、线控制动技术、线控换挡技术及线控传感技术等。本书具有完整的理论体系和思路方法, 为智能网联车辆的发展提供了线控技术的支撑。