第1章 绪论 1
1.1 汽车电子技术概述 1
1.1.1 汽车电子技术发展的原因 1
1.1.2 汽车电子技术的发展趋势 1
1.1.3 汽车电子技术对汽车工业的影响 2
1.2 汽车电子控制系统 3
1.2.1 汽车电子控制系统组成 3
1.2.2 汽车电子控制系统工作原理 4
1.2.3 汽车电子控制单元（ECU） 4
1.3 电子控制系统的共性问题 6
1.3.1 传感器 7
1.3.2 执行机构 8
1.3.3 系统模型 8
1.3.4 主要控制技术 9
参考文献 11
第2章 基于DSP的柴油机电子控制系统开发 13
2.1 DSP56F807数字信号处理器概述 13
2.1.1 微处理器的选型 13
2.1.2 DSP56F807的内核特点 13
2.1.3 DSP56F807的存储器特性 15
2.1.4 DSP56F807的外部设备模块 15
2.2 电子控制系统总体设计 16
2.3 信号采集模块 17
2.3.1 曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器 17
2.3.2 齿杆位移传感器及信号处理电路 18
2.3.3 温度传感器及信号处理电路 18
2.3.4 压力传感器及信号处理电路 19
2.4 外围电路 19
2.5 电源模块 21
2.6 输出驱动模块 21
2.7 用C语言开发DSP 23
2.7.1 DSP56F807的开发工具 23
2.7.2 ADC 24
2.7.3 定时器和中断控制 25
2.7.4 PWM 27
2.7.5 SCI串口发送模块 28
2.7.6 监控程序 29
2.8 抗干扰设计 30
参考文献 30
第3章 柴油机电子控制系统控制策略 31
3.1 执行器控制在柴油机电控中的作用 31
3.2 基于DSP的电液式执行器控制 32
3.2.1 电液式执行器的工作原理与结构 32
3.2.2 电液式执行器数学模型 32
3.2.3 基于DSP控制的电液式执行器实验 34
3.3 基于DSP的电磁式执行器控制 35
3.3.1 电磁式执行器的结构和性能 36
3.3.2 电磁式执行器数学模型 38
3.4 电磁式执行器的传统PID控制 39
3.5 基于遗传算法的PID整定 42
3.5.1 基于遗传算法的PID整定原理 43
3.5.2 基于实数编码遗传算法的PID整定 44
3.6 模糊自适应整定PID控制 46
3.6.1 模糊自适应整定PID控制原理 46
3.6.2 电磁式执行器模糊自适应整定PID控制仿真 49
3.6.3 电磁式执行器模糊自适应整定PID控制实验 52
3.7 基于CMAC与PID的并行控制 54
3.7.1 CMAC的设计方法 55
3.7.2 CMAC与PID复合控制算法 56
3.7.3 CMAC与PID复合控制仿真 57
参考文献 59
第4章 柴油机电控参数优化标定 60
4.1 人工神经网络理论 60
4.1.1 神经网络的基本概念 60
4.1.2 BP神经网络 61
4.2 神经网络建模 64
4.2.1 柴油机性能模型 64
4.2.2 训练样本的处理 66
4.2.3 神经网络设计 67
4.3 遗传算法简介 72
4.3.1 遗传算法的数学表达 73
4.3.2 遗传算法的运算过程 73
4.3.3 遗传算法的特点 74
4.4 柴油机性能模型的建立 75
4.4.1 多目标优化概述 75
4.4.2 遗传算法数学优化模型的建立 76
4.5 遗传算法优化的MATLAB实现 77
4.5.1 使用Direct Search Toolbox实现遗传算法优化 77
4.5.2 使用M语言实现遗传算法优化 79
4.6 遗传算法优化的C语言实现 82
4.7 发动机性能实验 84
4.7.1 HC4132UPS单体泵柴油机 85
4.7.2 发动机排放测试仪 86
参考文献 86
第5章 电动汽车电机驱动控制系统 87
5.1 永磁无刷直流电动机数学模型 87
5.1.1 电压方程 87
5.1.2 转矩方程 88
5.1.3 传递函数模型 89
5.2 永磁无刷直流电动机控制策略 90
5.2.1 模糊控制策略 90
5.2.2 模糊控制器的MATLAB仿真 91
5.2.3 仿真结果 93
5.3 永磁无刷直流电动机控制系统硬件设计 94
5.3.1 主控芯片MPC555简介 97
5.3.2 MPC555外部电路 97
5.3.3 供电电源电路 98
5.3.4 功率驱动电路 99
5.3.5 霍尔信号检测电路 100
5.3.6 PWM信号处理电路 103
5.3.7 控制信号输入电路 103
5.3.8 保护电路 105
5.3.9 端口名称及定义 106
5.3.10 PCB设计的一般流程 107
5.3.11 永磁无刷直流电动机控制系统PCB设计 107
5.4 永磁无刷直流电动机控制系统软件设计 108
5.4.1 主程序和初始化程序 108
5.4.2 位置检测子程序 109
5.4.3 定时测速子程序 109
5.4.4 斜坡控制器程序 110
5.4.5 PID调速程序 111
5.4.6 中断程序设计 113
5.4.7 故障诊断程序 114
5.4.8 基于LabVIEW的图形界面设计 115
5.5 永磁同步电动机数学模型 117
5.5.1 定义坐标系 117
5.5.2 坐标变换 117
5.5.3 电动机数学模型 118
5.6 永磁同步电动机矢量控制原理 119
5.6.1 SVPWM控制技术 121
5.6.2 空间矢量定义 121
5.6.3 电压矢量的作用时间 122
5.6.4 相邻电压矢量的作用顺序 124
5.7 DSP2812的最小系统硬件设计 125
5.7.1 电源电路设计 126
5.7.2 时钟电路设计 128
5.7.3 复位电路设计 128
5.7.4 JATG接口电路设计 128
5.8 永磁同步电动机控制系统硬件设计 129
5.8.1 ADC信号调理电路设计 131
5.8.2 正交脉冲信号调理电路 131
5.8.3 霍尔信号调理电路 133
5.8.4 SVPWM驱动调理电路 133
5.8.5 电流采集电路 133
5.9 永磁同步电动机矢量控制软件设计 135
5.9.1 初始化程序和主程序 136
5.9.2 系统中断程序 137
5.9.3 电动机起动与扇面判断程序 138
5.9.4 角度和转速采集程序 138
5.9.5 电流环和速度环PI程序 140
5.9.6 SVPWM实现程序 142
5.10 电动机控制系统实验 143
5.10.1 永磁无刷直流电动机控制系统实验 143
5.10.2 永磁同步电动机控制系统实验 146
参考文献 148
第6章 汽车CAN总线控制系统 150
6.1 CAN总线技术的特点 150
6.2 整车CAN总线网络系统设计 151
6.2.1 汽车CAN总线内部局域网络 151
6.2.2 汽车CAN总线控制系统总体结构 152
6.3 动力传动系统总线网络设计 153
6.4 车身控制系统总线网络设计 153
6.5 CAN总线硬件总体设计 154
6.5.1 CAN总线网络结构 154
6.5.2 CAN总线智能节点总体设计 155
6.6 CAN总线接口设计 156
6.6.1 MSCAN模块 156
6.6.2 CAN总线驱动器PCA82C250 156
6.6.3 CAN总线接口电路 157
6.6.4 开关量检测电路 158
6.6.5 车灯功率驱动电路 158
6.6.6 直流电动机驱动电路 159
6.7 CAN通信模块程序设计 160
6.7.1 初始化MSCAN模块 160
6.7.2 CAN发送程序设计 161
6.7.3 CAN接收程序设计 162
6.8 CAN总线网络协议 162
6.8.1 CAN总线报文结构 162
6.8.2 CAN总线传输特点 163
6.8.3 CAN总线应用层协议制定 164
6.9 控制节点软件设计 167
6.9.1 主控节点的软件设计 167
6.9.2 车灯节点的软件设计 168
6.9.3 车门节点的软件设计 168
6.9.4 电磁式执行器控制节点的软件设计 168
6.9.5 直流电动机节点的软件设计 169
6.10 CAN总线控制实验 169
6.10.1 基于CAN总线的车灯控制实验 170
6.10.2 基于CAN总线的电动机控制实验 170
6.10.3 CAN总线协议优先级验证实验 171
参考文献 171
第7章 车载故障诊断检测系统 173
7.1 车载故障诊断系统 173
7.1.1 催化器性能检测系统 173
7.1.2 热电偶检测放大电路 174
7.1.3 氧传感器检测电路 175
7.2 数据采集系统软件设计 176
7.2.1 实时复合滤波 177
7.2.2 多通道配置 178
7.2.3 LabVIEW与DSP接口程序 178
7.2.4 USGR的温度标定 180
7.3 使用TCP/IP协议实现HORIBA浓度数据的采集 182
7.3.1 HORIBA指令系统及频率设定 182
7.3.2 TCP/IP通信 184
7.3.3 HORIBA反馈数据处理 185
7.3.4 数据融合、实时显示及同步保存 185
7.4 氧传感器性能检测系统软件开发 186
7.4.1 氧传感器及其应用 186
7.4.2 氧传感器输出电压信号检测 188
7.4.3 内阻及过渡时间检测程序 190
7.4.4 催化器老化指数 192
7.4.5 小波变换的基本原理 192
7.4.6 信号特征向量和相关系数 193
7.4.7 催化器相关性分析 194
7.5 检测系统实验 196
7.5.1 USGR与HORIBA联合数据采集系统实验 196
7.5.2 氧传感器输出信号电压值检测 198
7.6 发动机失火监测 199
7.6.1 发动机失火产生原因及危害 199
7.6.2 发动机失火诊断方法 199
7.6.3 发动机失火诊断使能条件 200
7.6.4 利用做功时间差诊断发动机失火 200
7.6.5 发动机失火诊断程序 201
7.7 基于无线网络的OBD系统 203
7.7.1 系统方案设计 203
7.7.2 监测站数据库 203
7.7.3 系统硬件设计 205
7.7.4 系统软件设计 207
7.7.5 协调器和车载终端组网实验 209
参考文献 210
第8章 动力电源管理系统 212
8.1 电池均衡管理系统硬件设计 212
8.1.1 电压采集电路设计 212
8.1.2 电流采集电路设计 213
8.1.3 温度采集电路设计 214
8.1.4 A/D输入保护电路 216
8.1.5 CAN接口电路设计 216
8.1.6 电感式双向均衡电路 217
8.1.7 变压器均衡电路 219
8.1.8 通信接口电路 219
8.2 电池均衡管理系统软件设计 221
8.2.1 软件系统总体设计 221
8.2.2 电池组电压、电流采集程序 222
8.2.3 电池组温度信号采集程序 224
8.2.4 均衡控制程序设计 224
8.2.5 基于LabVIEW的通信模块 225
8.2.6 以太网通信 227
8.2.7 IP模块 227
8.2.8 TCP模块 228
8.3 均衡系统模型建立及系统仿真 230
8.3.1 电池模型的选用 230
8.3.2 均衡系统的控制策略 231
8.3.3 建立均衡电路的Simulink模型 232
8.3.4 充电状态均衡仿真 233
8.3.5 放电状态均衡仿真 235
8.3.6 电阻均衡方案对比仿真 237
8.4 动力电池均衡管理系统实验 239
8.4.1 单体电池电压测量实验 239
8.4.2 电池组电流测量实验 239
8.4.3 电池均衡实验 240
8.4.4 网络通信实验 240
8.5 车辆复合电源系统设计 241
8.5.1 车辆辅助供电系统硬件电路设计 242
8.5.2 节气门开度信号调理电路设计 243
8.5.3 驱动电路设计 243
8.5.4 超级电容电流检测电路设计 246
8.5.5 车辆复合电源系统软件设计 248
8.5.6 控制方法及充放电控制设计 249
8.6 车辆复合电源系统测试 251
8.6.1 超级电容放电电流测试 251
8.6.2 超级电容充电时间测试 251
8.6.3 系统充放电测试 253
参考文献 254
第9章 混合动力汽车能量管理系统 255
9.1 混合动力汽车建模 255
9.1.1 发动机模块 255
9.1.2 驱动电动机模块 257
9.1.3 蓄电池模块 259
9.1.4 变速器模块 260
9.1.5 主减速器模块 262
9.1.6 车轮模块 263
9.1.7 整车行驶模块 265
9.1.8 燃油经济性计算 267
9.2 控制策略的设计 269
9.2.1 电动机辅助控制策略 269
9.2.2 动态转矩协调控制策略 271
9.2.3 基于发动机效率的模糊控制设计 273
9.3 控制策略的仿真结果与分析 277
9.3.1 ADVISOR软件应用界面 277
9.3.2 控制策略的嵌入 279
9.3.3 CYC UDDS工况下的仿真 281
9.4 混合动力客车动力参数匹配及建模 287
9.4.1 混合动力客车结构形式选择 287
9.4.2 发动机模型建模 288
9.4.3 驱动电动机匹配与建模 289
9.4.4 客车变速器模型 291
9.4.5 客车主减速器模型 291
9.4.6 客车车轮模型 291
9.4.7 客车整车行驶模型 291
参考文献 296