电动汽车工程手册 第六卷 智能网联

前言：

2014 年 5 月 24 日，总书记在上海汽车集团考察时指出：“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。”他的重要讲话为我国汽车工业的发展指明了前进和发展方向。2010 年，国家把新能源汽车列入七大战略性新兴产业之一；2015 年，节能与新能源汽车列入《中国制造 2025》十大重点支持领域之一。 
保障我国能源安全、实现节能和环保、促进汽车产业技术革命及产业转型升级，是发展新能源汽车的国家战略和大势所趋。以新能源汽车为基础的智能网联汽车，将会在生产环节以及整个消费环节、服务环节取得全面发展。
经过国家四个“五年计划”的科技攻关，特别是通过 2008 年北京奥运会、2010 年上海世博会，我国新能源汽车行业取得了四大标志性成果：一是新能源汽车产业规模和产销量全球，并占有全球 50% 以上市场份额，技术水平处于国际先进行列；二是充电基础设施规模全球；三是动力蓄电池、电机、电控等核心关键技术产品产销量全球；四是构建了全球领先的新能源汽车安全运行监管平台技术和标准体系。
目前，我国新能源汽车产业基本掌握了整车技术和关键零部件技术，有了一定的技术积累，进入了成长期。 成长中的中国新能源汽车，对知识的需求极度渴望。在完全开放的全球市场中，技术竞争压力越来越大，中国汽车企业亟须解决电动汽车核心关键技术。加快新能源汽车持续 创新，推进中国汽车产业技术转型升级，是中国科技发展的重大战略需求。 我国新能源汽车发展了20 多年，是到了一个该总结、该展望的时刻了。 
《电动汽车工程手册》是一部系统概括电动汽车各专业主要技术内容的大型工具书，总结了三种电驱动车辆——纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车相关的技 术成果和知识链。 
《电动汽车工程手册》的编写初衷，是响应国家建设制造强国的发展战略目标要求，系统地、完整地梳理我国电动汽车这 20 多年来的知识体系，对电动汽车各个关键细分领域专题技术路线进行深入剖析，总结电动汽车现有技术成果，强化关键共性技术，引领技术发展方向，希望能够从供给侧的角度推进电动汽车产业链全面发展。
根据国家电动汽车重大专项部署，依据我国科技开发和产业化“三纵三横”布局，《电动汽车工程手册》规划了 10 卷：《纯电动汽车整车设计》《混合动力电动汽车整车设计》《燃料电池电动汽车设计》《动力蓄电池》《驱动电机与电力电子》《智能网联》《基础设施》《测试评价》《运用与管理》和《标准与法规》。其中，前三卷为整车卷，第四卷和第五卷为关键技术卷，第六卷到第十卷涉及三种整车共同的基础建设和相关产业链。手册内容广泛，卷帙浩繁，各卷的内容又相互渗透，互为补充，构成了一个纵横交错的知识体系。 
从 2016 年开始，《电动汽车工程手册》编撰委员会盛情邀请在智能网联新能源汽车研究开发和产业化领域积极进取、攻坚克难和卓有建树的相关单位和专家，积极参与《电动汽车工程手册》的编撰工作。这套手册的编撰是一个从无到有的大工程，三年来，在千余位专家学者的共同努力下，书稿终成。
本手册集成产、学、研各方力量和智慧，实属来之不易。在这里，衷心地感谢《纯电动汽车整车设计》林程主编 / 林逸主审、《混合动力电动汽车整车设计》何洪文主编 / 张俊智主审、《燃料电池电动汽车设计》章桐主编 / 李骏主审、《动力蓄电池》肖成伟主编 / 夏保佳主审、《驱动电机与电力电子》贡俊主编 / 温旭辉主审、《智能网联》主编 / 李骏主审、《基础设施》张维戈主编 / 王丽芳主审、《测试评价》周舟主编 / 刘敬平主审、《运用与管理》王震坡主编 / 王云鹏主审、《标准与法规》吴志新主编 / 廉玉波主审；感谢北汽新能源、宁德时代、福田汽车、广汽新能源、宇通客车、比亚迪汽车、中国一汽、东风汽车、上汽集团、长安新能源、奇瑞新能源等知名企业的技术总监和技术专家；感谢清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、北京交通大学、同济大学、吉林大学、南开大学、天津大学、重庆大学、湖南大学等院校的教授和老师；感谢中国电子科技集团公司第十八研究所、中国科学院电工研究所、中国科学院理化技术研究所、中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程研究院股份有限公司等研发机构的工程师。 
《电动汽车工程手册》还是一个新生儿，希望大家能够不断地对之修正补充完善，使之始终伴随并助力中国电动汽车产业的健康成长。 
手册终于和大家见面了，但在总体编排和一些具体问题的处理上仍有许多不尽人意之处，欢迎广大读者批评指正，并请将意见和建议发到邮箱 evhandbook@163.com。感谢大家的支持！
     
                                                       孙逢春

《电动汽车工程手册 第六卷 智能网联》沿智能化汽车和车联网应用两大技术主线展开，全书分为基础知识篇、智能篇、网联篇3大部分，围绕智能网联汽车所覆盖的车辆关键技术、网联与通信技术、基础支撑技术等三大领域，将重点介绍智能汽车相关领域的技术体系、电子电气架构、 车辆状态及环境感知技术、高精度定位与导航技术、车辆智能决策技术、 控制与执行系统技术、智能汽车测试与评价技术，车联网相关领域的车载 网络与通信技术、车际网络与通信技术、车辆自组网技术、车载移动互联 网技术、车联网信息安全技术，以及智能网联汽车相关的基础学科知识、 技术标准与法规，以及智能网联技术在电动汽车方面的典型应用等支撑性内容。

《电动汽车工程手册 第六卷 智能网联》沿智能化汽车和车联网应用两大技术主线展开，全书分为基础知识篇、智能篇、网联篇3大部分，围绕智能网联汽车所覆盖的车辆关键技术、网联与通信技术、基础支撑技术等三大领域，将重点介绍智能汽车相关领域的技术体系、电子电气架构、 车辆状态及环境感知技术、高精度定位与导航技术、车辆智能决策技术、 控制与执行系统技术、智能汽车测试与评价技术，车联网相关领域的车载 网络与通信技术、车际网络与通信技术、车辆自组网技术、车载移动互联 网技术、车联网信息安全技术，以及智能网联汽车相关的基础学科知识、 技术标准与法规，以及智能网联技术在电动汽车方面的典型应用等支撑性内容。

，工学博士，*“长江学者”特聘教授，清华大学“百名人才引进计划”受聘教授，清华大学智能网联汽车与交通研究中心主任、教授，中国智能网联汽车产业技术战略创新联盟专家委员会主任，国际期刊IJAT、IJVAS等编委。主要研究领域为智能汽车系统动力学与控制，发表SCI/EI检索论文200余篇，获授权国内外发明专利70余项。在国际上首次提出“智能环境友好型车辆”新概念，为中国“智能网联汽车”概念倡导者和技术奠基人。

第 1 篇 基 础 知 识
第1章概述
1.1　智能网联汽车概述 …………………………………………………3
1.1.1　定义及内涵 …………………………………………………3
1.1.2　“端 - 网 - 云”架构 …………………………………………5
1.2　智能网联汽车技术分级 ……………………………………………6
1.2.1　智能化分级 …………………………………………………6
1.2.2　网联化分级 …………………………………………………7
1.3　智能网联汽车技术体系架构 ………………………………………7
1.3.1　“三横两纵”式技术架构 …………………………………7
1.3.2　车辆 / 设施关键技术 ………………………………………7
1.3.3　信息交互关键技术 …………………………………………8
1.3.4　基础支撑技术 ………………………………………………9
1.4　电子电气系统 ………………………………………………………9
1.4.1　汽车电子系统 ………………………………………………9
1.4.2　汽车电气系统 …………………………………………… 11
1.5　智能网联汽车专业术语及缩略语 ……………………………… 11
1.5.1　术语 ……………………………………………………… 11
1.5.2　缩略语 …………………………………………………… 14
1.6　常用数学、物理学等公式和定理 ……………………………… 15
1.6.1　公式 ……………………………………………………… 15
1.6.2　定理 ……………………………………………………… 17
第 2 篇 智 能 技 术
第2章电子电气架构与计算平台
2.1 汽车电子电气架构 ……………………………………………… 21
2.1.1 汽车电子技术发展历史 ………………………………… 21
2.1.2 汽车电子电气架构相关知识 …………………………… 22
2.1.3 汽车电子电气架构发展趋势 …………………………… 25
2.2 计算平台硬件系统 ……………………………………………… 30
2.2.1 智能网联汽车计算平台概述 …………………………… 30
2.2.2 计算平台硬件简介 ……………………………………… 31
2.2.3 计算平台硬件架构 ……………………………………… 32
2.2.4 计算平台硬件系统主流解决方案 ……………………… 38
2.3 计算平台软件系统 ……………………………………………… 42
2.3.1 概述 ……………………………………………………… 42
2.3.2 汽车开放系统架构（AUTOSAR）……………………… 42
2.3.3 操作系统层 ……………………………………………… 45
2.3.4 主流解决方案 ………………………………………………… 50
第3章车辆状态及环境感知技术
3.1 车辆行驶状态传感器 …………………………………………… 57
3.1.1 传感器基本理论 ………………………………………… 57
3.1.2 加速度传感器 …………………………………………… 62
3.1.3 横摆角速度传感器 ……………………………………… 64
3.1.4 车轮转速传感器 ………………………………………… 65
3.1.5 转向盘转角传感器 ……………………………………… 68
3.2 环境感知技术与传感器 ………………………………………… 69
3.2.1 视觉传感器 ……………………………………………… 69
3.2.2 毫米波雷达 ……………………………………………… 93
3.2.3 激光雷达 ………………&hell