第一篇 总论 2
第1章 绪论 2
1.1 新时代的黎明 2
1.1.1 汽车工业与电子工业——友好的对手 2
1.1.2 美国政府的政策 3
1.2 微型计算机在汽车电子系统中的应用 3
1.2.1 早期运用时期 3
1.2.2 过度运用时期 4
1.3 未来展望 4
参考文献 5
第二篇 传感器和执行器 8
第2章 压力传感器 8
2.1 汽车压力测量 8
2.1.1 压力计式测量 9
2.1.2 绝对式测量 9
2.1.3 压差式测量 9
2.1.4 液位式测量 10
2.1.5 压力开关 10
2.2 压力传感器在汽车中的应用 10
2.2.1 压力传感器当前的应用情况 12
2.2.2 压力传感器的新型应用 14
2.2.3 压力传感器的其他应用 17
2.2.4 燃烧室压力 19
2.2.5 其他压力测量 19
2.2.6 分压测量 20
2.3 压力传感器技术 20
2.3.1 电位计式压力传感器 21
2.3.2 线性可变差动变压器（LVDT） 21
2.3.3 无液气压计 22
2.3.4 电容式压力传感器 22
2.3.5 压阻应变式压力传感器 23
2.3.6 压电式压力传感器 25
2.3.7 光纤燃烧压力传感器 26
2.3.8 压力开关 27
2.3.9 压力阀／调节器 27
2.4 压力传感器的未来发展 28
参考文献 28
作者简介 29
第3章 线性与角度位置传感器 30
3.1 概述 30
3.2 位置传感器的分类 30
3.2.1 增量式位置传感器（或绝对位置传感器） 30
3.2.2 接触式位置传感器（或接近式位置传感器） 31
3.3 位置传感器技术 31
3.3.1 微型开关式位置传感器 31
3.3.2 光学位置传感器 32
3.3.3 电位计位置传感器 34
3.3.4 电磁式位置传感器 36
3.3.5 其他位置传感器 46
3.4 位置传感器与控制系统的接口技术 46
参考文献 47
作者简介 48
第4章 流量传感器 49
4.1 概述 49
4.2 流量传感器在汽车上的应用 49
4.2.1 进气流量传感器 49
4.2.2 流量传感器的未来应用趋势 50
4.3 流量传感器的基本类型 51
4.4 流量传感器技术 52
4.4.1 气体流量传感器 52
4.4.2 液体流量传感器 55
参考文献 56
作者简介 56
第5章 温度和湿度传感器 57
5.1 温度、热量和湿度 57
5.1.1 温度（热的效应） 57
5.1.2 传导、对流和辐射 57
5.1.3 汽车中的热源 57
5.1.4 湿度的影响 59
5.1.5 对电子器件可靠性的影响 59
5.2 汽车温度测量 61
5.2.1 液体温度测量 62
5.2.2 蓄电池温度 63
5.2.3 空气温度测量 64
5.2.4 催化剂温度 64
5.2.5 氧传感器 64
5.2.6 轮胎温度测量 65
5.2.7 电子元件的故障检测 65
5.2.8 空气质量流量传感器 66
5.2.9 汽车上一些新型控制系统中的温度测量 68
5.3 汽车湿度测量 68
5.3.1 发动机性能 69
5.3.2 乘客室舒适性 69
5.3.3 制动液含水量测量 69
5.4 温度传感器 70
5.4.1 热敏电阻 70
5.4.2 热电偶 71
5.4.3 双金属片开关 72
5.4.4 电位器温度传感器 72
5.4.5 电阻型温度探测器（RTD） 72
5.4.6 半导体技术 73
5.4.7 调温器 75
5.4.8 光纤温度传感器 76
5.4.9 温度指示计 76
5.4.10 红外温度传感器 76
5.4.11 热执行器／热降温 76
5.5 湿度传感器 76
5.5.1 电容式湿度传感器 77
5.5.2 电阻式湿度传感器 77
5.5.3 多孔氧化硅 77
5.6 结论 78
参考文献 78
作者简介 79
第6章 废气传感器 80
6.1 基本概念 80
6.2 λ控制传感器的工作原理 85
6.2.1 λ=1传感器：氧化锆式（ZrO2）λ专感器 85
6.2.2 λ=1传感器：半导体式（氧化钛式λ传感器） 87
6.2.3 稀薄相对空燃比传感器：Nernst型 88
6.2.4 限流式稀薄相对空燃比传感器 89
6.2.5 宽带相对空燃比传感器：单室 90
6.2.6 宽带相对空燃比传感器：两室 90
6.3 陶瓷式废气传感器 92
6.3.1 ZrO2型废气传感器 92
6.3.2 套管型废气传感器 93
6.3.3 平面型氧传感器 93
6.3.4 Al2O3型废气传感器 95
6.3.5 陶瓷式废气传感器的构造 95
6.4 影响λ=1传感器工作特性的因素 95
6.4.1 影响静态工作特性的因素 95
6.4.2 影响动态工作特性的因素 96
6.5 废气传感器的应用 98
6.5.1 工作条件 98
6.5.2 排放认证 99
6.6 其他废气传感器 101
6.6.1 混合电势型废气传感器 101
6.6.2 双泵单元型废气传感器 102
6.6.3 半导体型废气传感器 102
6.6.4 催化剂型气体传感器 103
参考文献 104
作者简介 105
第7章 速度和加速度传感器 106
7.1 概述 106
7.2 速度传感器 106
7.3 速度传感器在汽车中的应用 111
7.4 加速度传感器 113
7.4.1 机械式加速度传感器 114
7.4.2 压电式加速度传感器 114
7.4.3 压阻式加速度传感器 115
7.4.4 电容式加速度传感器 116
7.5 加速度传感器在汽车中的应用 123
7.6 新型速度和加速度传感器 126
7.7 速度和加速度传感器的应用前景 129
参考文献 132
作者简介 133
第8章 爆震传感器 134
8.1 概述 134
8.2 爆震现象 135
8.3 爆震传感技术 137
8.4 结论 141
参考文献 142
作者简介 142
第9章 转矩传感器 143
9.1 概述 143
发动机时间尺度 143
9.2 汽车转矩测量 145
9.2.1 非车载测量 145
9.2.2 车载测量 146
9.3 直接式转矩传感器 148
9.4 间接式转矩传感器 150
9.5 结论 155
参考文献 155
作者简介 156
第10章 执行器 157
10.1 概述 157
10.2 机电式执行器 157
10.2.1 磁式执行器 157
10.2.2 电动式执行器 170
10.2.3 热式执行器 172
10.3 汽车执行器 173
10.3.1 用于制动和发动机调节的执行器 173
10.3.2 汽油机电控燃油喷射系统的执行器 177
10.3.3 柴油机电控燃油喷射系统的执行器 178
10.3.4 乘员安全系统中的执行器 179
10.3.5 电控自动变速器中的执行器 181
10.3.6 前照灯垂直方向控制的执行器 182
10.4 执行器的未来应用技术 182
10.4.1 微机械阀 183
10.4.2 超声波电动机 183
参考文献 185
作者简介 189
第三篇 控制系统 192
第11章 汽车微控制器 192
11.1 微控制器的构造及性能特征 192
11.1.1 微控制器的模块图 193
11.1.2 微控制器的引脚图 193
11.1.3 微控制器的中央处理单元 194
11.1.4 微控制器的总线控制器 200
11.1.5 微控制器的工作频率 201
11.1.6 微控制器的指令系统 202
11.1.7 微控制器的程序设计语言 204
11.1.8 微控制器的中断结构 206
11.1.9 微控制器的制作工艺 211
11.1.10 微控制器的温度范围 214
11.2 微控制器的存储器 214
11.2.1 片上存储器 215
11.2.2 片外存储器 219
11.3 低速输入／输出端口 222
11.3.1 推挽式引脚配置 223
11.3.2 漏极开路型端口配置 223
11.3.3 高阻抗型输入端口配置 224
11.3.4 准双向端口引脚配置 224
11.3.5 双向型端口应用实例 226
11.4 高速输入／输出端口 227
11.4.1 高速输入／输出外围器件 227
11.4.2 定时／计数结构 228
11.4.3 输入信号的采集 230
11.4.4 输出比较与软件计数器 230
11.4.5 脉冲宽度调制信号（PWM） 231
11.5 串行通信 232
11.5.1 同步串行通信 233
11.5.2 异步串行通信 235
11.6 模／数转换器 237
11.6.1 模／数转换器的类型 237
11.6.2 模／数转换过程 239
11.6.3 模／数转换接口 239
11.6.4 模拟及数字参考电压 240
11.7 失效保护策略 241
11.7.1 硬件失效保护策略 241
11.7.2 软件失效保护策略 242
11.8 微控制器发展趋势 243
参考文献 246
作者简介 247
第12章 发动机控制系统 248
12.1 发动机控制系统的目标 248
12.1.1 排放性能 248
12.1.2 燃油经济性 252
12.1.3 汽车的行驶稳定性 252
12.1.4 燃油蒸气排放 252
12.1.5 系统自诊断 253
12.2 点燃式发动机的控制 253
12.2.1 发动机控制功能 253
12.2.2 发动机控制模式 263
12.2.3 发动机自诊断 266
12.2.4 燃油供给系统 268
12.2.5 点火控制系统 276
12.3 压燃式柴油机的控制 282
12.3.1 柴油机的控制功能 282
12.3.2 柴油供给系统 284
作者简介 285
第13章 变速器控制系统 286
13.1 概述 286
13.2 自动变速器电子控制系统的组成 287
13.2.1 变速机构 287
13.2.2 电子控制单元 288
13.2.3 执行机构 291
13.3 自动变速器电子控制系统的功能 292
13.3.1 基本功能 293
13.3.2 换挡控制的优化 298
13.3.3 对驾驶行为及交通状况的自适应 300
13.4 与其他控制单元间的通信 301
13.5 动力传动的优化 302
13.6 自动变速器的发展趋势 303
参考文献 305
作者简介 306
第14章 巡航控制系统 307
14.1 概述 307
14.2 巡航控制系统中微控制器的技术要求 309
14.3 巡航控制系统的软件 310
14.4 巡航控制系统的设计 312
14.5 未来的巡航控制理念 313
14.6 结论 314
参考文献 314
作者简介 315
第15章 制动控制系统 316
15.1 概述 316
15.2 制动系统的功能 316
15.2.1 轮胎－路面系统 316
15.2.2 制动时的车辆受力分析 318
15.2.3 制动系统的组成 320
15.3 防抱死制动系统 323
15.4 未来汽车制动控制系统 329
参考文献 330
作者简介 331
第16章 驱动防滑控制系统 332
16.1 概述 332
16.1.1 驱动力优化 332
16.1.2 稳定性优化（转向控制） 333
16.1.3 稳定性和驱动力优化 334
16.2 影响车轮驱动力的因素 334
16.3 驱动防滑控制系统的布置 336
16.4 ASR的信号接口 338
16.5 ASR的控制算法 339
16.5.1 信号处理 340
16.5.2 驱动转矩的计算 340
16.5.3 驱动转矩减少 341
16.5.4 制动力矩控制（BMR） 342
16.5.5 自动制动差速器（ABD） 342
16.6 驱动防滑控制系统的主要部件 343
16.6.1 液压单元 343
16.6.2 电子控制单元（ECU） 347
16.7 ASR的发展趋势 348
参考文献 349
作者简介 350
第17章 汽车稳定性控制系统 351
17.1 概述 351
17.2 VDC系统的基本概念 352
17.3 VDC系统及其控制 354
17.3.1 汽车稳定性控制器 355
17.3.2 汽车防滑控制器 357
17.3.3 VDC系统的试验和仿真结果 362
17.3.4 在VDC系统出现故障过程中的局部功能有效性 365
17.4 VDC系统的液压系统 365
17.4.1 液压单元HU5.3 366
17.4.2 预压泵（eVLP） 366
17.5 VDC系统的传感器 367
17.5.1 目前采用的VDC系统传感器 367
17.5.2 未来采用的VDC传感器 368
17.5.3 传感器的工作原理 370
17.5.4 传感器接口 371
17.6 VDC系统的电子控制单元（ECU） 371
17.6.1 与HU分离的ECU 371
17.6.2 与HU一体化的ECU 372
17.7 VDC系统的安全概念 373
17.7.1 避免故障 374
17.7.2 自我检测、自我监控和部件测试 375
17.7.3 故障检测逻辑 376
17.7.4 未识别故障的处理措施 378
17.7.5 故障检测后的系统行为 378
参考文献 381
作者简介 381
第18章 悬架控制系统 383
18.1 阻尼控制系统 383
18.2 油气悬架控制系统 386
18.3 电子高度控制系统 387
18.4 主动悬架 389
18.5 结论 398
参考文献 399
作者简介 400
第19章 转向控制系统 401
19.1 可变助力转向系统 401
19.1.1 电子控制助力转向系统的基础 401
19.1.2 电子控制助力转向系统的类型 402
19.1.3 液压式EPS 402
19.1.4 电动液压式EPS 406
19.1.5 电动式EPS 408
19.1.6 EPS的节能性 415
19.1.7 EPS的研究和发展趋向 416
19.2 四轮转向系统 417
19.2.1 4WS的基本原理 417
19.2.2 4WS的分类 420
19.2.3 各种4WS的工作原理 421
19.2.4 电动式4WS 428
19.2.5 4WS的研究和发展趋势 431
参考文献 433
作者简介 434
第20章 灯光、雨刮器和空调控制系统 435
20.1 灯光控制系统 435
20.2 雨刮器控制系统 444
永磁步进电动机速度控制 444
20.3 空调与暖风控制系统 450
20.4 综合负载控制 456
20.5 电气负载控制新技术 461
20.6 结论 462
参考文献 463
作者简介 464
第四篇 仪表与信息系统 466
第21章 仪表显示技术 466
21.1 电子显示器的发展过程 466
21.2 真空荧光显示器（VFD） 466
21.3 液晶显示器 468
21.4 阴极射线管（CRT）显示器 468
21.5 超视距平视显示系统（HUD） 469
21.6 电子模拟显示器 470
21.7 显示器的发展趋势 471
参考文献 472
作者简介 473
第22章 车载故障诊断系统 474
22.1 为什么要进行车载故障诊断？ 474
22.2 车载故障诊断系统介绍 479
22.3 非车载故障诊断系统介绍 480
22.4 车载故障诊断的立法和标准化 481
22.5 未来车载故障诊断系统 489
参考文献 491
作者简介 492
第五篇 安全、舒适、娱乐系统 494
第23章 乘员安全舒适系统 494
23.1 乘员安全系统 494
23.2 乘员舒适系统 507
参考文献 511
作者简介 511
第24章 无线遥控入车与防盗系统 512
24.1 概述 512
24.2 无线遥控入车系统与防盗系统的特征 512
24.2.1 无线遥控入车系统 512
24.2.2 防盗系统 513
24.3 RKE系统设计 514
24.3.1 系统结构选型 514
24.3.2 钥匙性能标准 515
24.3.3 发射器的工作 517
24.3.4 接收器的工作 519
24.3.5 RKE安全性运算法则 522
24.3.6 RF频率波段 527
24.3.7 调制方案——ASK与FSK调制 527
24.3.8 RF发射器——PLL与SAW谐振器 527
24.3.9 RF接收器——超再生与超外差 529
24.3.10 超外差结构 529
24.4 汽车防盗系统设计 532
24.5 新技术——免匙入车系统和双向RKE 533
参考文献 534
作者简介 534
第25章 音响系统 535
25.1 音响系统的基本原理 535
25.1.1 声音特性 535
25.1.2 声音特征 536
25.1.3 基本心理声学 536
25.1.4 心理声学现象 538
25.2 汽车音响设备的发展简史 538
25.3 现代汽车音响系统 539
25.3.1 媒体 540
25.3.2 信号处理 543
25.3.3 音响系统的影响因素 545
25.4 汽车音响系统的发展趋势 546
25.4.1 媒体 546
25.4.2 信号处理新技术 550
参考文献 551
作者简介 552
第26章 多路传输总线系统 553
26.1 车辆数据的多路传输 553
26.1.1 三类车载网络的特性对比 553
26.1.2 车载网络的特征参数 555
26.1.3 车载网络的结构体系 556
26.2 多路传输数据编码技术 565
26.2.1 脉宽调节（PWM） 568
26.2.2 可变脉宽调制（VPWM） 570
26.2.3 标准10-bit NRZ 571
26.2.4 位填充NRZ(bit-stuf NRZ) 572
26.2.5 L－曼彻斯特型（L-MAN） 574
26.2.6 E－曼彻斯特型（E-MAN） 575
26.2.7 改进的频率调制（MFM） 576
26.3 车辆多路传输总线系统的物理层 580
26.3.1 单线电压驱动技术 580
26.3.2 利用双线的三媒介驱动技术 581
26.3.3 传输介质的选择 583
26.3.4 媒介选择和驱动技术问题 584
26.4 车辆多路传输总线协议 585
26.4.1 车载数据串行通用接口系统（A-BUS）的协议 586
26.4.2 控制器局域网络（CAN） 588
26.4.3 数字数据总线（D2B） 590
26.4.4 克莱斯勒冲突检测（C2D）（SAE J1567协议） 592
26.4.5 B级数据通信网络接口（SAE J1850 PWM） 595
26.4.6 B级数据通信网络接口（SAE J1850 VPWM） 597
26.4.7 克莱斯勒传感器和控制（CSC）总线（SAE J2058协议） 600
26.4.8 Token Slot协议（SAE J2106） 605
26.4.9 时间触发协议（TTP） 609
26.4.10 汽车局域网（VAN） 611
26.5 结论 613
26.5.1 汽车电子的未来 614
26.5.2 B级通信网络 614
26.5.3 A级多路总线 615
26.5.4 A级数据网络和B级数据网络的比较 617
26.5.5 SAE J1850标准 618
参考文献 620
作者简介 621
第六篇 电磁干扰和电磁兼容 624
第27章 电磁兼容标准与电磁干扰 624
27.1 SAE的汽车电磁兼容相关标准 624
27.2 IEEE的汽车电磁兼容相关标准 628
27.3 汽车电子系统的电磁环境 629
27.3.1 测试方法 630
27.3.2 测试设备 630
27.3.3 结论 631
参考文献 635
作者简介 636
第28章 电磁兼容 637
28.1 电磁干扰传播方式 637
28.2 线束电磁兼容 638
28.3 零部件电磁兼容 641
28.3.1 电容器 641
28.3.2 感应器 643
28.3.3 电阻器 644
28.4 印制电路板电磁兼容的校验项目 645
28.5 集成电路退耦（装置）——汽车电磁干扰的关键装置 646
28.6 集成电路加工尺寸对EMC的影响 650
参考文献 655
作者简介 655
第七篇 汽车新技术 658
第29章 主动防撞控制系统 658
29.1 概述 658
29.2 主动和被动安全系统 659
29.3 车载防撞系统 660
29.3.1 车载正面防撞系统 661
29.3.2 车载后方防撞系统 663
29.3.3 车载侧面防撞系统 664
29.3.4 与制动系统协同工作 664
29.4 防撞系统的关键技术 665
29.4.1 扫描脉冲激光雷达 666
29.4.2 调频连续波（FMCW） 668
29.4.3 采用摄像机的立体图像识别系统 669
29.4.4 障碍物的其他探测方法 671
29.4.5 各种障碍物探测技术的对比 672
29.5 未来的障碍物探测系统 672
高级障碍物探测系统 673
29.6 防撞系统需要解决的问题 675
参考文献 676
作者简介 677
第30章 自适应巡航控制系统 678
30.1 概述 678
30.2 ACC的基本组成 678
30.3 ACC的功能 679
30.4 ACC的人机界面 683
30.5 ACC信号处理与控制的流程 686
30.6 ACC传感器 688
30.6.1 ACC传感器的一般要求 688
30.6.2 物理量测量原则 689
30.6.3 激光雷达传感器 690
30.6.4 毫米波雷达传感器 692
30.6.5 信号处理 701
30.6.6 巡航预报 701
30.7 ACC控制 703
30.8 ACC的发展 705
30.9 结论 706
参考文献 706
作者简介 707
第31章 导航系统 708
31.1 概述 708
31.2 汽车导航技术 709
31.2.1 无线电波定位技术 709
31.2.2 航位推测算法 710
31.2.3 数字地图 711
31.2.4 地图匹配 712
31.3 导航系统实例 715
31.3.1 Etak NavigatorTM/Bosch TravelpilotTM型导航仪 716
31.3.2 Zexel Navmate型导航仪 718
31.3.3 Nissan Birdview型导航仪 719
31.3.4 Ford RESCU型导航仪 720
31.4 发展方向 721
参考文献 723
作者简介 723
第32章 智能交通系统 724
32.1 概述 724
32.2 ITS研究背景 725
32.3 ITS的用户服务 725
32.4 ITS的系统结构 728
32.5 车载ITS功能 730
32.6 ITS的未来展望 732
参考文献 733
作者简介 734
第33章 电动汽车与混合动力汽车 735
33.1 概述 735
33.2 电动汽车的组成 738
33.3 充电系统和保护系统 740
33.4 电动机驱动系统 744
33.4.1 电动机 744
33.4.2 电动机控制器 746
33.4.3 机械传动 752
33.5 电池 754
33.6 电动汽车的控制及辅助系统 758
33.7 电动汽车的基础设施 760
33.8 混合动力汽车 762
参考文献 764
作者简介 765
第34章 消除噪声系统 766
34.1 噪声源 766
34.2 消声技术的应用 770
34.2.1 消除排气管噪声 770
34.2.2 发动机振动控制 772
34.2.3 车舱无噪声控制 773
34.2.4 鼓风机噪声控制 775
参考文献 776
作者简介 777
第35章 线控汽车 778
35.1 概述 778
35.2 集成电路技术 778
35.2.1 CPU构架 780
35.2.2 存储器 781
35.3 其他半导体技术 782
35.3.1 微机械技术和微电子技术 782
35.3.2 耐压能力 783
35.3.3 电源控制 783
35.3.4 半导体在高温下工作 786
35.3.5 高频半导体 786
35.3.6 半导体封装 787
35.3.7 系统集成 787
35.4 线控汽车的未来发展 788
35.5 对未来汽车电子技术的冲击 794
35.5.1 汽车电子设计者的角色变化 794
35.5.2 未来系统架构 797
35.6 结论 798
参考文献 799
作者简介 800