智能網(wǎng)聯(lián)車輛線控技術(shù)

本書以線控技術(shù)與智能技術(shù)的有機結(jié)合為核心內(nèi)容，重點圍繞智能網(wǎng)聯(lián)車輛的智能技術(shù)進(jìn)展與線控技術(shù)問題展開，闡述了智能網(wǎng)聯(lián)車輛的線控基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，主要內(nèi)容包括智能網(wǎng)聯(lián)車輛的概述、線控底盤技術(shù)、線控驅(qū)動技術(shù)、線控懸架技術(shù)、線控轉(zhuǎn)向技術(shù)、線控制動技術(shù)、線控?fù)Q擋技術(shù)及線控傳感技術(shù)等。本書具有完整的理論體系和思路方法，為智能網(wǎng)聯(lián)車輛線控技術(shù)的發(fā)展提供了支撐。
本書可作高等院校人工智能、車輛、機械、力學(xué)、機電及宇航等專業(yè)的本科生、研究生和教師的教材或教學(xué)參考書，也可作相關(guān)工程技術(shù)人員與研究人員的參考書或工具書。

★本書主要介紹了智能網(wǎng)聯(lián)車輛的線控基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，包括線控底盤、線控驅(qū)動、線控轉(zhuǎn)向、線控制動、線控?fù)Q擋及線控傳感； ★書中既有智能網(wǎng)聯(lián)車輛較成熟的線控技術(shù)，也充分融入了國內(nèi)外該領(lǐng)域研究的前沿成果； ★全彩色印刷，清晰大圖展示了關(guān)鍵技術(shù)的結(jié)構(gòu)、原理、發(fā)展沿革及市場應(yīng)用； ★適合作車輛、交通、力學(xué)、機電、航空航天等多個專業(yè)的科研、設(shè)計人員及工程技術(shù)人員的參考書或工具書，也適合作高等院校相關(guān)方向的教學(xué)參考書。

智能和網(wǎng)聯(lián)難題是當(dāng)今世界車輛行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)，也是智能網(wǎng)聯(lián)車輛產(chǎn)業(yè)化落地的關(guān)鍵技術(shù)。面對巨大的市場需求與嚴(yán)峻的智能安全之間的尖銳矛盾，研究替代傳統(tǒng)車輛的智能網(wǎng)聯(lián)車輛，發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)就顯得很迫切。人工智能、網(wǎng)聯(lián)及線控技術(shù)等是智能網(wǎng)聯(lián)車輛真正替代傳統(tǒng)車輛的重要技術(shù)及指標(biāo)。本書介紹了相關(guān)的基礎(chǔ)原理和關(guān)鍵技術(shù)，可以解決讀者對網(wǎng)聯(lián)安全的擔(dān)憂和對車輛智能的困惑。高效、可靠的網(wǎng)聯(lián)安全-智能線控技術(shù)等，將成為智能網(wǎng)聯(lián)車輛領(lǐng)域發(fā)展的壓艙石、穩(wěn)定器與助推器。
本書是在筆者近年來對智能網(wǎng)聯(lián)車輛線控技術(shù)系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過提煉和總結(jié)撰寫而成的學(xué)術(shù)著作。書中既有智能網(wǎng)聯(lián)車輛較為成熟的技術(shù)，也充分融入了國內(nèi)外該領(lǐng)域研究的前沿成果。本書主要內(nèi)容包括智能網(wǎng)聯(lián)車輛底盤、驅(qū)動、懸架、轉(zhuǎn)向、制動、換擋及傳感等線控技術(shù)。智能網(wǎng)聯(lián)車輛目前已處于商業(yè)化的前夜，該領(lǐng)域人才需求量大，需要有智能專業(yè)廣度、車輛專業(yè)深度的多面手，也就是說，相關(guān)崗位需要既有車輛知識，又有人工智能、芯片及軟件等技術(shù)的復(fù)合型人才，目前這樣的人才相對稀缺。因此，急需加大力度培養(yǎng)人才，使智能網(wǎng)聯(lián)車輛能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地，造福人類。希望該領(lǐng)域的相關(guān)人才通過閱讀本書，能掌握線控技術(shù)的方法及解決問題的能力。
本書基于智能網(wǎng)聯(lián)車輛理論，以線控和智能為抓手，介紹了線控技術(shù)，包括實驗裝置、測試方法、人工智能等。在內(nèi)容選擇上突出工程背景、實用性及新穎性等，力求知識飽滿、通俗易懂、深入淺出，以及對讀者有所啟迪、思考及幫助。
本書由北京理工大學(xué)李永、清華大學(xué)宋健編著。本書得到了汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室開放基金和北京理工大學(xué)科研項目(202020141344A，201720141103，201720141104，20160141090)的資助，在此表示感謝。
本書中引用的文獻(xiàn)、報告與資料盡量在參考文獻(xiàn)中作了說明，并表示感謝。由于工作量大及有些作者不詳，對沒有說明的文獻(xiàn)作者表示歉意和感謝。
由于筆者水平有限，難免有不足和疏漏之處，歡迎讀者不吝指正。

編著者
2024年處署于北京理工大學(xué)
良鄉(xiāng)校區(qū)北湖之畔

第1章　緒論
1.1　智能網(wǎng)聯(lián)車輛總體技術(shù)沿革及脈絡(luò)001
1.2　ICV的技術(shù)邏輯框架014
1.3　域控制器解決ICV軟硬件的升級桎梏022
1.4　基于智能網(wǎng)聯(lián)功能劃分的EEA域控制器036
1.5　集中式EEA功能設(shè)計038
1.6　基于ICV車載主控芯片的CPU+XPU異構(gòu)多核SoC芯片039
1.7　AI芯片開啟域控制器算力041
1.8　ICV信息安全管理策略048
1.9　ICV智能座艙的研發(fā)與實踐053

第2章　線控底盤技術(shù)
2.1　線控底盤技術(shù)的概念、定義及功能062
2.2　CBW發(fā)展沿革及技術(shù)支撐070
2.3　CBW市場應(yīng)用和前景展望072
2.4　CBW零部件設(shè)計的新材料和新工藝073
2.5　CBW的結(jié)構(gòu)-功能耦合控制策略075
2.6　CBW總線技術(shù)078
2.7　總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)082
2.8　基于域控制器的全棧式解決方案085
2.9　線控系統(tǒng)的駕駛風(fēng)險分析092

第3章　線控驅(qū)動技術(shù)
3.1　ICV線控驅(qū)動總成096
3.2　新能源汽車是ICV載體及動力系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)098
3.3　線控驅(qū)動電機技術(shù)103
3.3.1　永磁電機103
3.3.2　輪轂電機105
3.3.3　線控電機散熱技術(shù)108
3.4　ICV線控系統(tǒng)穩(wěn)定控制的基本原理112
3.4.1　線控系統(tǒng)的時域性能112
3.4.2　線控系統(tǒng)的根軌跡115
3.4.3　線控系統(tǒng)的頻域特性117
3.4.4　線控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)118

第4章　線控懸架技術(shù)
4.1　懸架的概念、特點與分類120
4.2　麥弗遜式懸架124
4.3　多連桿式獨立懸架125
4.4　雙叉臂式懸架129
4.5　扭力梁式非獨立懸架131
4.6　整體橋式非獨立懸架132
4.7　空氣懸架133
4.8　電磁懸架136
4.9　線控懸架系統(tǒng)137
4.10　線控懸架簧載質(zhì)量的控制策略141

第5章　線控轉(zhuǎn)向技術(shù)
5.1　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概念、分類及沿革151
5.2　液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)155
5.3　電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)158
5.4　線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)159
5.4.1　線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理159
5.4.2　四輪獨立轉(zhuǎn)向SBW系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)動力學(xué)模型165
5.5　空間電壓矢量脈寬調(diào)制167
5.5.1　兩電平逆變器的空間電壓矢量168
5.5.2　SVPWM數(shù)字化控制算法169
5.6　PMSM矢量控制172
5.6.1　PMSM電流矢量控制策略172
5.6.2　SBW穩(wěn)定性控制技術(shù)173
5.6.3　電流調(diào)節(jié)器參數(shù)整定174
5.7　電壓前饋解耦控制176
5.8　PMSM電流矢量控制系統(tǒng)仿真驗證178

第6章　線控制動技術(shù)
6.1　線控制動系統(tǒng)基本理論182
6.2　基于BBW的ICV穩(wěn)定性控制中的狀態(tài)觀測196
6.2.1　考慮輪胎垂直載荷變化和輪胎非線性的質(zhì)心側(cè)偏角估計197
6.2.2　基于Levenberg-Marquardt神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輪胎側(cè)偏剛度估計198
6.2.3　基于時變卡爾曼濾波器的車輛質(zhì)心側(cè)偏角觀測器設(shè)計204
6.2.4　輪胎側(cè)偏剛度和質(zhì)心側(cè)偏角的觀測效果驗證207
6.3　考慮內(nèi)側(cè)車輪離地工況的側(cè)傾角估計219
6.3.1　內(nèi)側(cè)車輪離地前的側(cè)傾角觀測器設(shè)計219
6.3.2　內(nèi)側(cè)車輪離地后的側(cè)傾角觀測器設(shè)計221
6.3.3　極限轉(zhuǎn)向工況下側(cè)傾角觀測器的效果驗證222

第7章　線控?fù)Q擋技術(shù)
7.1　線控?fù)Q擋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析228
7.2　線控?fù)Q擋系統(tǒng)的控制邏輯233
7.3　基于SBW的動力不中斷技術(shù)及控制器設(shè)計235
7.4　基于SBW的整車動力學(xué)建模237
7.4.1　動力系統(tǒng)模型237
7.4.2　傳動系統(tǒng)及車身模型238
7.5　動力保持型三擋AMT安裝前后純電動客車的加速過程仿真240

第8章　線控傳感技術(shù)
8.1　線控傳感的基本概念246
8.2　超聲波技術(shù)251
8.3　激光雷達(dá)技術(shù)252
8.4　毫米波雷達(dá)技術(shù)256
8.5　ICV車載攝像頭技術(shù)260
8.6　基于機器學(xué)習(xí)算法的熱成像方法267
8.7　基于ICV傳感的專用芯片設(shè)計273

附錄
附錄A　名詞縮寫與解釋276
附錄B　ICV的特性289
附錄C　基于線控技術(shù)的ICV氫能系統(tǒng)304
附錄D　基于線控技術(shù)的ICV固態(tài)電池系統(tǒng)315

參考文獻(xiàn)