新能源汽車能源系統和動力系統比傳統燃油汽車復雜,其電控系統包含大量子系統,且各子系統之間需要彼此交互和匹配,導致通信數據量大,每個子系統都需要大量的計算。在新能源汽車上傳統的分布式架構越來越難以滿足要求,新的以域控制器為核心的集中式架構成為新能源汽車電子電氣架構的主要發展趨勢。
本書針對新能源汽車的特點,分析了采用域控制器的新能源汽車電控系統的架構特點和設計方法,詳細介紹了域控制器中主干通信方式車載以太網,以新能源汽車主流的動力域、底盤域、座艙域、車身域為例介紹了各個域的結構特點和域控制器的作用,并介紹了用于域控制器的操作系統和軟件標準。
本書可供車輛相關專業本科生、研究生使用,以了解新能源汽車域控制器技術,同時也可供新能源汽車電控系統研發、使用、銷售人員參考。
羅石,江蘇大學汽車與交通工程學院教授,主要從事汽車電子技術研究,主講《自動控制基礎》《汽車電子控制技術》《單片機原理》《智能網聯汽車》《汽車試驗學》等多門課程,在新能源汽車控制技術、汽車總線技術、汽車線傳控制技術、汽車測控系統硬件和軟件開發等方面擁有豐富的理論和實踐經驗,曾經作為主要參加人或負責人,承擔并完成多項省部級科研項目,并獲得江蘇省科技進步獎三等獎兩項、機械工業科學進步三等獎、汽車工業科技進步三等獎、中國公路學會科學技術獎各一項。
第1章 緒論 001
1.1 汽車電子電氣架構概述 002
1.1.1 硬件架構的發展 003
1.1.2 軟件架構的發展 007
1.1.3 通信架構的發展 009
1.2 基于域控制器的汽車電子電氣架構分類 012
1.2.1 五域集中式電子電氣架構 012
1.2.2 三域集中式電子電氣架構 014
1.2.3 基于位置域的電子電氣架構 015
1.3 域控制器的發展 016
第2章 新能源汽車電子電氣架構 023
2.1 新能源汽車電子電氣系統功能需求 024
2.1.1 新能源汽車動力域的特點 024
2.1.2 新能源汽車底盤系統的特點 027
2.2 新能源汽車電子電氣架構設計中的功能安全 030
2.2.1 基于ISO 26262 的功能安全 030
2.2.2 汽車安全完整性等級劃分 031
2.2.3 ASIL 分解原則 034
2.3 電子電氣架構設計平臺 037
第3章 車載以太網 041
3.1 車載以太網物理層 042
3.1.1 以太網物理層標準 042
3.1.2 車載以太網數據鏈路層MAC 和物理層PHY 的連接 048
3.1.3 車載以太網OSI 層級劃分 050
3.2 車載以太網拓撲結構 051
3.3 DOIP 協議簡介 053
3.3.1 DOIP 的物理層 053
3.3.2 DOIP 幀格式 054
3.3.3 DOIP 的通信方式 055
3.4 SOME/IP 060
3.4.1 SOME/IP 概述 060
3.4.2 SOME/IP 報文標準幀格式 061
3.4.3 SOME/IP 的通信方式 066
3.4.4 SOME/IP-SD 簡介 068
3.5 AVB 協議 072
3.5.1 AVB 中的時間同步機制 074
3.5.2 SRP 協議 076
3.5.3 AVTP 簡介 078
第4章 新能源汽車動力底盤域 079
4.1 常見新能源汽車動力域 080
4.1.1 混合動力汽車動力域 080
4.1.2 純電動汽車動力域 091
4.2 新能源汽車底盤域控制器 093
4.2.1 線控底盤基本功能 094
4.2.2 CANFD、FlexRay 網絡結構及通信方式 095
4.2.3 動力底盤域的故障診斷 103
4.3 線控技術在動力底盤域的應用 108
4.3.1 線控轉向 108
4.3.2 線控制動 110
4.3.3 線控驅動 114
4.3.4 線控懸架 114
第5章 新能源汽車智能座艙和車身域 117
5.1 智能座艙和車身域結構 118
5.1.1 車載中控和儀表 119
5.1.2 高級輔助駕駛系統簡介 121
5.1.3 智能座艙的環境感知技術 122
5.1.4 駕駛員操作意圖識別方法 133
5.2 常見智能座艙和車身域子系統 135
5.2.1 智能車燈系統 135
5.2.2 新能源汽車熱管理和空氣調節系統 138
5.3 LIN 總線簡介 140
第6章 域控制器操作系統及標準 147
6.1 OSEK/VDX 操作系統 148
6.1.1 操作系統(OSEK-OS) 149
6.1.2 通信系統(OSEK-COM) 153
6.1.3 網絡管理系統(OSEK-NM) 156
6.2 基于域控制器的標定與刷寫 161
6.2.1 統一的診斷服務UDS 標準 161
6.2.2 標定協議CCP 和XCP 標準 168
6.3 汽車智能設備空中刷寫技術 174
6.3.1 軟件更新技術簡介 175
6.3.2 OTA 技術中的MCU 內存分區方法 176
參考文獻 184