智能网联车辆线控技术

本书以线控技术与智能技术的有机结合为核心内容，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，为智能网联车辆线控技术的发展提供了支撑。
本书可作高等院校人工智能、车辆、机械、力学、机电及宇航等专业的本科生、研究生和教师的教材或教学参考书，也可作相关工程技术人员与研究人员的参考书或工具书。

★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。

智能和网联难题是当今世界车辆行业面临的巨大挑战，也是智能网联车辆产业化落地的关键技术。面对巨大的市场需求与严峻的智能安全之间的尖锐矛盾，研究替代传统车辆的智能网联车辆，发展智能网联技术就显得很迫切。人工智能、网联及线控技术等是智能网联车辆真正替代传统车辆的重要技术及指标。本书介绍了相关的基础原理和关键技术，可以解决读者对网联安全的担忧和对车辆智能的困惑。高效、可靠的网联安全-智能线控技术等，将成为智能网联车辆领域发展的压舱石、稳定器与助推器。
本书是在笔者近年来对智能网联车辆线控技术系统研究的基础上，经过提炼和总结撰写而成的学术著作。书中既有智能网联车辆较为成熟的技术，也充分融入了国内外该领域研究的前沿成果。本书主要内容包括智能网联车辆底盘、驱动、悬架、转向、制动、换挡及传感等线控技术。智能网联车辆目前已处于商业化的前夜，该领域人才需求量大，需要有智能专业广度、车辆专业深度的多面手，也就是说，相关岗位需要既有车辆知识，又有人工智能、芯片及软件等技术的复合型人才，目前这样的人才相对稀缺。因此，急需加大力度培养人才，使智能网联车辆能够实现产业化落地，造福人类。希望该领域的相关人才通过阅读本书，能掌握线控技术的方法及解决问题的能力。
本书基于智能网联车辆理论，以线控和智能为抓手，介绍了线控技术，包括实验装置、测试方法、人工智能等。在内容选择上突出工程背景、实用性及新颖性等，力求知识饱满、通俗易懂、深入浅出，以及对读者有所启迪、思考及帮助。
本书由北京理工大学李永、清华大学宋健编著。本书得到了汽车安全与节能国家重点实验室开放基金和北京理工大学科研项目(202020141344A，201720141103，201720141104，20160141090)的资助，在此表示感谢。
本书中引用的文献、报告与资料尽量在参考文献中作了说明，并表示感谢。由于工作量大及有些作者不详，对没有说明的文献作者表示歉意和感谢。
由于笔者水平有限，难免有不足和疏漏之处，欢迎读者不吝指正。

编著者
2024年处署于北京理工大学
良乡校区北湖之畔

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