智能网联汽车电子控制系统:从电子电气架构到控制系统的设计方法电子书

序言

前言

第1章 智能网联汽车的电子电气架构

1.1 电子电气架构概述

1.1.1 什么是电子电气架构？

1.1.2 汽车电子电气架构的特点

1.1.3 为什么是电子电气架构？

1.2 现代汽车电子电气系统的技术基础

1.2.1 半导体与集成电路技术

1.2.2 车载通信与总线技术

1.2.3 传感器技术

1.2.4 软件工程技术

1.3 汽车电子电气架构的演变

1.3.1 集中式控制架构

1.3.2 分布式控制架构

1.3.3 域集中式架构

1.3.4 中央集中式控制架构

1.3.5 汽车电子电气架构趋势

1.4 智能网联汽车

1.4.1 智能网联汽车发展历程

1.4.2 中国技术路线图

1.4.3 智能网联的信息物理架构

1.4.4 智能网联汽车产业形态

1.5 本章小结

参考文献

第2章 电子电气架构的电源网络设计

2.1 汽车电源电压等级变迁

2.2 点对点连接系统的低压电源分配

2.3 智能网联汽车低压电源

2.3.1 控制器的电源分配

2.3.2 位置化通道化的电源分配

2.4 高压动力电源分配

2.5 本章小结

参考文献

第3章 电子电气架构中的控制器组网设计

3.1 功能化组网方法

3.1.1 动力网络

3.1.2 底盘网络

3.1.3 车身网络

3.1.4 诊断网络

3.2 基于位置的组网优化方法

3.2.1 整车骨干网

3.2.2 组网优化模型

3.2.3 网络通信的可调度约束条件

3.2.4 有序样品的有限容量聚类

3.2.5 最优分组求解

3.3 区域集中化过程中的控制器形态

3.3.1 机械结构集成

3.3.2 域控制硬件集成

3.4 什么是域控制

3.4.1 常见模块分类及特性

3.4.2 动力域：多合一电驱动总成

3.4.3 动力域：网联化动力电池管理系统

3.4.4 自动驾驶域：自动驾驶智能计算平台

3.5 商业化应用的域架构方案

3.5.1 特斯拉电动汽车域架构

3.5.2 丰田汽车的域架构

3.5.3 沃尔沃汽车的域架构

3.5.4 安波福的解决方案

3.5.5 伟世通的解决方案

3.6 本章小结

参考文献

第4章 汽车电子控制系统的数学建模

4.1 控制系统数学模型分类

4.1.1 按时基分类

4.1.2 按变量的范围集分类

4.1.3 按是否存在随机变量分类

4.1.4 按模型的结构的时变特性分类

4.1.5 按空间几何分布有关分类

4.2 控制系统数学建模方法

4.2.1 机理建模法

4.2.2 实验建模法

4.2.3 综合建模

4.3 模型的验证与评估

4.3.1 数学模型的有效性

4.3.2 模型验证的内容

4.3.3 模型验证的基本方法

4.3.4 动态模型验证的判断标准

4.4 控制系统的数学模型表示

4.4.1 数学模型的表示形式

4.4.2 不同数学形式的转换

4.5 汽车机电系统典型器件的数学模型

4.5.1 常见机械环节的数学模型

4.5.2 常见电子电气环节数学模型

4.6 汽车复合功率分流混动系统建模应用案例

4.6.1 功率分流混合动力系统结构

4.6.2 动力系统关键部件建模

4.6.3 发动机模型

4.6.4 电机模型

4.6.5 动力电池模型

4.6.6 液压系统模型

4.7 本章小结

参考文献

第5章 汽车控制系统的经典分析方法

5.1 控制系统的数字仿真分析方法

5.1.1 静态性能分析

5.1.2 动态性能分析

5.1.3 频域分析方法

5.1.4 根轨迹分析法

5.1.5 图形化系统分析工具

5.2 控制系统稳定性分析与判定

5.2.1 李雅普诺夫稳定性判定方法

5.2.2 奈奎斯特稳定性判定方法

5.2.3 利用伯德图进行奈奎斯特判定

5.2.4 利用尼科尔斯图进行判定

5.2.5 稳定裕量分析

5.3 复杂控制问题的仿真分析方法

5.3.1 理想高阶系统的响应与近似

5.3.2 开环小参数对闭环的影响

5.4 氢能汽车动力系统零下过程的仿真实例

5.4.1 电电混合动力系统结构

5.4.2 冷起动过程数学模型

5.4.3 系统仿真与分析过程

5.5 本章小结

参考文献

第6章 汽车控制器的经典设计方法

6.1 控制器性能评价

6.1.1 控制系统的性能设计指标

6.1.2 控制器硬件性能评价

6.1.3 控制器软件算法性能评价

6.2 经典控制器设计一：基于频率特性的设计方法

6.2.1 开环频率特性的分段设计

6.2.2 串联校正

6.2.3 反馈校正

6.3 经典控制器设计二：基于根轨迹的设计方法

6.3.1 串联超前校正

6.3.2 串联滞后校正

6.4 经典控制器设计三：PID控制器设计方法

6.4.1 PID控制器结构及原理

6.4.2 PID控制器设计方法

6.5 经典控制器设计四：二自由度控制器设计方法

6.5.1 二自由度控制原理

6.5.2 二自由度控制器设计

6.6 控制系统设计理论的发展简介

6.6.1 状态空间方法与现代控制理论

6.6.2 大系统与智能控制方法

6.6.3 超现代控制理论简介

6.7 本章小结

参考文献

第7章 智能网联汽车电子控制系统设计应用

7.1 智能网联汽车中的几类控制问题

7.1.1 自动驾驶汽车的路径跟踪

7.1.2 新能源汽车混合动力总成的构型与配置

7.1.3 新能源汽车混合动力总成的优化与控制

7.1.4 驱动电机的控制问题

7.2 高级驾驶辅助系统控制器设计应用案例

7.2.1 定速巡航控制系统

7.2.2 自适应巡航控制系统

7.2.3 电驱动汽车的自适应巡航控制

7.3 转向系统控制器设计

7.3.1 转向系统模型

7.3.2 车辆动力学模型

7.3.3 转向助力控制器仿真与设计

7.3.4 主动转向控制器

7.4 车身自动鸥翼门的离散系统控制器设计

7.4.1 门锁系统功能需求分析

7.4.2 基于有限状态机的系统模型

7.4.3 系统仿真与设计

7.5 本章小结

参考文献

第8章 汽车嵌入式控制软件开发流程与工具

8.1 电子控制单元与嵌入式软件

8.1.1 电子控制单元

8.1.2 简单嵌入式程序结构

8.1.3 实时操作系统的软件架构

8.2 智能网联汽车控制系统开发面临的挑战

8.2.1 嵌入式系统的软硬件耦合矛盾

8.2.2 低成本与高安全的任务矛盾

8.2.3 开发周期加速性与产品功能多样性的市场矛盾

8.2.4 组织分工与系统集成的管理矛盾

8.3 控制器软件的开发流程

8.3.1 基于模型的V形开发流程

8.3.2 软件过程改进和能力测定标准

8.3.3 软件能力成熟度模型的集成

8.4 控制器开发工具链

8.4.1 需求管理与分析工具

8.4.2 控制器建模、仿真与设计工具

8.4.3 快速控制器验证工具

8.4.4 自动代码生成工具

8.4.5 控制器快速测试工具

8.4.6 系统集成与标定工具

8.5 本章小结

参考文献

第9章 智能网联汽车动态系统的验证方法

9.1 相似性、仿真与验证方法论

9.1.1 相似性原理

9.1.2 相似定理

9.1.3 仿真模型

9.1.4 仿真计算机

9.1.5 仿真软件工具

9.2 控制系统设计的建模与仿真研究

9.2.1 控制系统研究方法

9.2.2 仿真实验的分类与比较

9.2.3 数学仿真实验

9.3 汽车电子控制系统台架试验方法

9.3.1 控制器硬件的环境测试

9.3.2 软件在环（SiL）测试

9.3.3 处理器在环（PiL）测试

9.3.4 硬件在环（HiL）测试

9.4 智能网联汽车动态系统的测试验证方法

9.4.1 智能网联汽车的场景测试

9.4.2 智能汽车的整车在环测试

9.4.3 数字孪生与混合现实测试

9.5 本章小结

参考文献

第10章 远程升级OTA技术

10.1 OTA技术架构

10.2 车端OTA功能构建与实施过程

10.2.1 升级能力的构建

10.2.2 控制器的A/B分区备份

10.2.3 升级包数据传输方式

10.2.4 OTA的升级界面及流程

10.2.5 车端OTA升级前置条件

10.3 安全OTA技术方案

10.3.1 基于对称密钥加密技术

10.3.2 基于分组密码消息认证

10.3.3 基于区块链技术

10.3.4 非对称加密与隐写技术

10.3.5 硬件安全模块

10.4 OTA技术监管与标准化

10.5 本章小结

参考文献

附录 符号对照表