智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē) 課件 項(xiàng)目四 任務(wù)一認(rèn)知汽車(chē)總線與車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；項(xiàng)目五 任務(wù)二認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)控制執(zhí)行技術(shù)

項(xiàng)目四智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)前言隨著汽車(chē)電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，汽車(chē)上的傳感器越來(lái)越多，達(dá)到成百上千個(gè)，而且汽車(chē)上的傳感器和道路基礎(chǔ)設(shè)施上的傳感器也要互聯(lián)互通，這樣智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)就會(huì)變成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。認(rèn)知汽車(chē)總線與車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)Annualworksummary1

導(dǎo)入車(chē)聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛技術(shù)的一種重要途徑，其核心在于車(chē)路協(xié)同技術(shù)。智慧的車(chē)感知路、人、物等周?chē)h(huán)境的技術(shù)路線能夠彌補(bǔ)當(dāng)前自動(dòng)駕駛汽車(chē)在信息感知、分析決策上的不足，盡快實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的智能化自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)是以車(chē)內(nèi)網(wǎng)、車(chē)際網(wǎng)和車(chē)載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，在車(chē)與X（車(chē)、路、行人、互聯(lián)網(wǎng)等）之間進(jìn)行無(wú)線通訊和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，是能夠?qū)崿F(xiàn)智能化交通管理、智能動(dòng)態(tài)信息服務(wù)和車(chē)輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò)。通信技術(shù)，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，使車(chē)輛能在自動(dòng)駕駛模式下實(shí)時(shí)分析交通信息，自動(dòng)選擇當(dāng)前路況下的最佳行駛路線。目錄01教學(xué)目標(biāo)02教學(xué)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)0103能描述CAN總線的構(gòu)成、工作原理、仲裁機(jī)構(gòu)和特點(diǎn)。01能說(shuō)出汽車(chē)總線的作用。02能闡述汽車(chē)總線的類(lèi)型。01引導(dǎo)學(xué)生理解團(tuán)隊(duì)合作、溝通協(xié)作以及個(gè)體責(zé)任與使命擔(dān)當(dāng)?shù)闹匾浴?2培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立集體主義觀念。知識(shí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)04能描述LIN總線的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)。05能描述MOST總線的結(jié)構(gòu)、工作原理、類(lèi)型和特點(diǎn)。06能說(shuō)明車(chē)載以太網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)和發(fā)展應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容02一、汽車(chē)總線的作用

汽車(chē)中的電子部件越來(lái)越多，大量的電子單元都要進(jìn)行信息交互，傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求，因此必須要采用先進(jìn)的總線技術(shù)。車(chē)用總線就是車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中底層的車(chē)用設(shè)備或車(chē)用儀表互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)其應(yīng)用。二、汽車(chē)總線類(lèi)型

目前主流的車(chē)用總線有：CAN總線、LIN總線、FlexRay總線和MOST總線。CAN是ControllerAreaNetwork的縮寫(xiě)，是串行通信協(xié)議。對(duì)于安全性、舒適性、方便性、低功耗、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)了出來(lái)。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類(lèi)型及對(duì)可靠性的要求不盡相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。為適應(yīng)“減少線束的數(shù)量”、“通過(guò)多個(gè)LAN，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要。CAN的高性能和可靠性已被認(rèn)同，并被廣泛地汽車(chē)各總成之間的通信它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。01CAN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

CAN總線也叫車(chē)內(nèi)局域網(wǎng)，它是一個(gè)有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。以某種形式連接各種控制單元，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。CAN總線最初由德國(guó)博世公司開(kāi)發(fā)，用于解決現(xiàn)代汽車(chē)中許多電子控制模塊（ECU）之間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題。目前，它已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)電子系統(tǒng)，成為汽車(chē)工業(yè)的主要行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，代表了汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò)的主流發(fā)展趨勢(shì)，其應(yīng)用如圖1所示。因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)的網(wǎng)絡(luò)特性可以概括為通信距離短、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度要求低、可擴(kuò)展性要求高、實(shí)施可靠性要求高。01CAN總線CAN總線系統(tǒng)二、汽車(chē)總線類(lèi)型二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑴CAN總線系統(tǒng)的總體構(gòu)成CAN總線系統(tǒng)的總體構(gòu)成主要由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)（電控單元）、兩條數(shù)據(jù)傳輸線（CAN-H和CAN-L）及終端電阻組成，如圖4-1-2所示。CAN總線上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換和測(cè)控任務(wù)，理論上CAN總線可以連接無(wú)數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)，但實(shí)際上受總線驅(qū)動(dòng)能力的限制，目前每個(gè)CAN總線系統(tǒng)中最多可以連接110各個(gè)節(jié)點(diǎn)。01CAN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑴CAN總線系統(tǒng)的總體構(gòu)成CAN數(shù)據(jù)傳輸線是雙向串行總線，大都采用具有較強(qiáng)抗干擾能力的雙絞線，分為CAN-H線和CAN-L線，兩線纏繞絞合在一起，其絞距為20mm，橫截面積為0.35mm2或0.5mm2并且CAN帶有終端電阻（120Ω），終端電阻的作用是防止信號(hào)在傳輸線終端產(chǎn)生反射波，而使正常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)受到干擾。01CAN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑵CAN總線的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通信原理CAN節(jié)點(diǎn)主要由微控制器、CAN控制器、CAN收發(fā)器組成，目前汽車(chē)上多采用內(nèi)部集成CAN控制器的微控制器，如圖4-1-3所示。CAN節(jié)點(diǎn)中的CAN控制器具有“數(shù)據(jù)打包/解包”和“驗(yàn)收濾波”的作用，而CAN收發(fā)器具有“邊說(shuō)邊聽(tīng)（同時(shí)發(fā)送和接收）”和“信號(hào)轉(zhuǎn)換（數(shù)字信號(hào)與總線電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換）”的作用。CAN收發(fā)器對(duì)CAN-H和CAN-L兩根線的電壓做差分運(yùn)算后生成差分電壓信號(hào)，然后采用“負(fù)邏輯”將差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，如圖4-1-4所示。01CAN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑵CAN總線的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通信原理為了提高網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性和實(shí)時(shí)性，CAN總線只有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。其中數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)議分別由CAN控制器和CAN收發(fā)器硬件自動(dòng)完成，因此在CAN總線應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，主要任務(wù)是對(duì)其應(yīng)用層程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。01CAN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑶CAN總線的仲裁機(jī)制如果CAN總線上的多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，多個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)在總線上出現(xiàn)“撞車(chē)”的現(xiàn)象，此時(shí)需要進(jìn)行仲裁，決定哪個(gè)信號(hào)優(yōu)先，哪個(gè)信號(hào)遲后，如圖4-1-5所示。01CAN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑷CAN總線特點(diǎn)①數(shù)據(jù)通信沒(méi)有主從之分，任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以向任何其他（一個(gè)或多個(gè)）節(jié)點(diǎn)發(fā)起數(shù)據(jù)通信，靠各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息優(yōu)先級(jí)先后順序來(lái)決定通信次序；②多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)起通信時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的避讓優(yōu)先級(jí)高的，不會(huì)對(duì)通信線路造成擁塞；③通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率低于5Kbps），速率可達(dá)到1Mbps（通信距離小于40m）；01CAN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑷CAN總線特點(diǎn)④CAN總線傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜，實(shí)行差分控制，CAN和HCALL之間始終相差2V左右的電壓，如圖4-1-6所示。⑤CAN總線適用于大數(shù)據(jù)量短距離通信或者長(zhǎng)距離小數(shù)據(jù)量，實(shí)時(shí)性要求比較高，多主多從或者各個(gè)節(jié)點(diǎn)平等的現(xiàn)場(chǎng)中使用01CAN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

LIN(LocalInterconnectNetwork)是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)(例如CAN總線)提供輔助功能，因此LIN總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)。在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合，比如智能傳感器和制動(dòng)裝置之間的通訊使用LIN總線可大大節(jié)省成本。LIN是面向汽車(chē)低端分布式應(yīng)用的低成本，低速串行通信總線。它的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)提供輔助功能，在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合使用，降低成本。02LIN總線LIN線系統(tǒng)二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑴LIN總線系統(tǒng)的總體構(gòu)成LIN總線技術(shù)規(guī)范中除定義了基本協(xié)議和物理層外還定義了開(kāi)發(fā)工具和應(yīng)用軟件接口。LIN通訊是基于SCI(UART)數(shù)據(jù)格式，采用單主控制器/多從設(shè)備的模式。僅使用一根12V信號(hào)總線和一個(gè)無(wú)固定時(shí)間基準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)同步時(shí)鐘線。LIN的標(biāo)準(zhǔn)化將為汽車(chē)制造商以及供應(yīng)商在研發(fā)應(yīng)用操作系統(tǒng)降低成本。LIN總線包含一個(gè)宿主節(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)從屬節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)都包含一個(gè)被分解為發(fā)送和接收任務(wù)的從屬通訊任務(wù)，而宿主節(jié)點(diǎn)還包含一個(gè)附加的宿主發(fā)送任務(wù)，在實(shí)時(shí)LIN總線中，通訊總是由宿主任務(wù)發(fā)起的。LIN總線拓?fù)鋱D如圖4-1-7所示。02LIN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑵LIN總線的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通信原理LIN總線除了宿主節(jié)點(diǎn)的命名之外，LIN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不使用有關(guān)系統(tǒng)設(shè)置的任何信息。LIN總線上的所有通訊都由主機(jī)節(jié)點(diǎn)中的主機(jī)任務(wù)發(fā)起，主機(jī)任務(wù)根據(jù)進(jìn)度表來(lái)確定當(dāng)前的通訊內(nèi)容，發(fā)送相應(yīng)的幀頭，并為報(bào)文幀分配幀通道，總線上的從機(jī)節(jié)點(diǎn)接收幀頭之后，通過(guò)解讀標(biāo)識(shí)符來(lái)確定自己是否應(yīng)該對(duì)當(dāng)前通訊做出響應(yīng)、做出何種響應(yīng)（如圖4-1-8所示）?；谶@種報(bào)文濾波方式，LIN可實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)傳輸模式，且一個(gè)報(bào)文幀可以同時(shí)被多個(gè)節(jié)點(diǎn)接收利用。LIN總線物理層采用單線連接，兩個(gè)電控單元間的最大傳輸距離為40m。02LIN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑵LIN總線的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通信原理在總線上實(shí)行“線與”，“0”為顯性電平、“1”為隱性電平，當(dāng)總線有至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送顯性電平時(shí)，總線呈現(xiàn)顯性電平；所有節(jié)點(diǎn)均發(fā)送隱性電平或者不發(fā)送信息時(shí)，總線呈隱性電平，即顯性電平起著主導(dǎo)作用。LIN總線報(bào)文幀如圖4-1-9所示。02LIN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑶LIN總線特點(diǎn)①低成本：基于通用UART接口幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件；極少的信號(hào)線即可實(shí)現(xiàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO9141規(guī)定。②傳輸速率高，傳輸速率最高可達(dá)20Kbit/s。③單主控器/多從設(shè)備模式無(wú)需仲裁機(jī)制；④從節(jié)點(diǎn)不需晶振或陶瓷震蕩器就能實(shí)現(xiàn)自同步，節(jié)省了從設(shè)備的硬件成本；⑤保證信號(hào)傳輸?shù)难舆t時(shí)間；⑥不需要改變LIN從節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件就可以在網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點(diǎn)；⑦通常一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)數(shù)目小于12個(gè)共有64個(gè)標(biāo)志符；02LIN總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

MOST總線是MediaOrientedSystemsTransport的縮寫(xiě)，是用于多媒體數(shù)據(jù)傳送的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。MOST是一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)車(chē)內(nèi)使用而開(kāi)發(fā)的、服務(wù)于多媒體應(yīng)用的數(shù)據(jù)總線技術(shù)。MOST表示“多媒體傳輸系統(tǒng)”。03MOST總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑴MOST總線總體結(jié)構(gòu)MOST總線利用光脈沖傳輸數(shù)據(jù)，采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，在環(huán)形總線內(nèi)只能朝著一個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)，如圖4-1-10所示。MOST總線可連接汽車(chē)音響系統(tǒng)、視頻導(dǎo)航系統(tǒng)、車(chē)載電視、高保真音頻放大器、車(chē)載電話、多碟CD播放器等模塊，其數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)24.8Mbit/s，而且沒(méi)有電磁干擾。03MOST總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑴MOST總線總體結(jié)構(gòu)MOST總線可以不需要額外的主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)靈活、性能可靠和易于擴(kuò)展，采用光纖POF（PlasticOpticalFiber）作為物理層的傳輸介質(zhì)，支持“即插即用”方式、在網(wǎng)絡(luò)上可以隨時(shí)添加和去除設(shè)備，具有方便簡(jiǎn)潔的應(yīng)用系統(tǒng)界面。03MOST總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑴MOST總線總體結(jié)構(gòu)MOST總線采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制單元通過(guò)一根光導(dǎo)纖維沿環(huán)形方向?qū)?shù)據(jù)傳送至環(huán)形結(jié)構(gòu)中的下一個(gè)控制單元，這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到數(shù)據(jù)返回至原先傳送它們的那個(gè)控制單元并接收到這些數(shù)據(jù)為止，由此，形成了一個(gè)閉合的環(huán)路。MOST總線系統(tǒng)的故障診斷借助于數(shù)據(jù)總線的診斷接口和診斷CAN進(jìn)行，如圖4-1-11所示。03MOST總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑴MOST總線總體結(jié)構(gòu)在MOST總線中，各個(gè)終端設(shè)備（節(jié)點(diǎn)、控制單元）之間通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)只沿一個(gè)方向傳輸?shù)沫h(huán)形總線連接，音頻、視頻信息在環(huán)形總線上循環(huán)，并由每個(gè)節(jié)點(diǎn)（控制單元）讀取和轉(zhuǎn)發(fā)。各個(gè)控制單元之間通過(guò)光導(dǎo)纖維相互連接而形成一個(gè)封閉環(huán)路，因此每個(gè)控制單元擁有兩根光導(dǎo)纖維，一根光導(dǎo)纖維用于發(fā)射器，一根光導(dǎo)纖維用于接收器，如圖4-1-12所示。03MOST總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑶MOST總線的數(shù)據(jù)類(lèi)型03MOST總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑷MOST總線的工作原理MOST的數(shù)據(jù)傳送使用512b的幀，以及16個(gè)幀的塊（如下圖所示）。幀的重復(fù)率為44.1kHz（每幀22.67ms），每個(gè)幀內(nèi)除了前導(dǎo)碼和其它內(nèi)部管理位以外，還包含有同步、異步和控制數(shù)據(jù)?？偩€是完全同步的，設(shè)計(jì)師可將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何設(shè)備指定為主設(shè)備，其它所有結(jié)點(diǎn)都從主設(shè)備處獲得自己的時(shí)鐘。網(wǎng)絡(luò)完全是即插即用的，當(dāng)上電或有連接改變時(shí)，有一個(gè)尋找設(shè)備的過(guò)程，主結(jié)點(diǎn)上保持著一個(gè)所連設(shè)備的中心注冊(cè)處，如圖4-1-13所示。03MOST總線二、汽車(chē)總線類(lèi)型

⑸MOST總線的特點(diǎn)①傳輸速率高。MOST總線采用光纖在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，相關(guān)部件的數(shù)據(jù)交換是于數(shù)字方式來(lái)進(jìn)行的（以前的音頻和視頻信號(hào)只能作為模擬信號(hào)來(lái)傳送），其傳輸速率可達(dá)21.2Mbt/s。MOST總線傳輸速率明顯高于CAN總線系統(tǒng)1Mbt/s的最高傳輸速率，因此CAN總線系統(tǒng)只能夠用與傳輸控制信號(hào)。②抗電磁干擾能力強(qiáng)。MOST總線傳輸信號(hào)時(shí)，是用光信號(hào)進(jìn)行的。與無(wú)線電波相比，光波的波長(zhǎng)更短，因此不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，同時(shí)對(duì)電磁干擾也不敏感。③重量輕，占用空間小，成本低。MOST總線光纖是采用有機(jī)玻璃制成的相對(duì)于金屬導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，在提供相同頻寬時(shí)，能減輕約4.5千克的重量和節(jié)省約250米長(zhǎng)的線束，這樣就減輕了汽車(chē)的重量，節(jié)約了空間，降低了成本，同時(shí)擴(kuò)展了功能。03MOST總線三、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)由于車(chē)載以太網(wǎng)具有高帶寬、低延遲、低成本的特性，在新一代整車(chē)架構(gòu)中將替代CAN總線成為優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。如下圖所示，以車(chē)載以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò)，將核心域控制器（動(dòng)力總成、車(chē)身、娛樂(lè)、ADAS）連接在一起。各個(gè)域控制器在實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用的控制功能的同時(shí)，還提供強(qiáng)大的網(wǎng)關(guān)功能。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在各個(gè)域控制器的下方，各部件之間通訊基本是通過(guò)CANFD來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，這種類(lèi)似于傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（除娛樂(lè)子網(wǎng)中，娛樂(lè)域控制器與其子部件的通信將通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)）。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在各個(gè)域控制器的下方，各部件之間通訊基本是通過(guò)CANFD來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，這種類(lèi)似于傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（除娛樂(lè)子網(wǎng)中，娛樂(lè)域控制器與其子部件的通信將通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)）。另外，當(dāng)一個(gè)域需要與其他域交換信息時(shí)，則需經(jīng)由網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)路由實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)如圖4-1-14所示。三、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)

以太網(wǎng)（Ethernet）是互聯(lián)網(wǎng)中使用最多和最廣泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自從1973年5月22日作為個(gè)人計(jì)算機(jī)的局域網(wǎng)技術(shù)被發(fā)明以來(lái)，以太網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展并且作為IEEE802下的一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)集合。汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化甚至自動(dòng)駕駛時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，ADAS技術(shù)的不斷創(chuàng)新，高質(zhì)量汽車(chē)娛樂(lè)音頻和視頻的應(yīng)用，以及OTA遠(yuǎn)程升級(jí)、V2X、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展都取得了進(jìn)展，如圖4-1-15所示。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)容量需求的爆炸性發(fā)展明顯超過(guò)了傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)（如CAN或FlexRay）的承載能力，這也是以太網(wǎng)和汽車(chē)深度融合的機(jī)會(huì)。01車(chē)載以太網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)三、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)

以太網(wǎng)以其通用性、開(kāi)放性、高帶寬、易擴(kuò)展、易互聯(lián)等特性，成為一種新型的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)，目前可以預(yù)期的車(chē)載以太網(wǎng)的發(fā)展可分為三個(gè)階段，如表4-1-2所示。02車(chē)載以太網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)用三、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)

在現(xiàn)階段中國(guó)市場(chǎng)中，車(chē)載以太網(wǎng)主要應(yīng)用于乘用車(chē)高端車(chē)型（價(jià)格大于30萬(wàn)元的車(chē)型），滲透率約為10%，如在吉利的多種車(chē)型中，僅領(lǐng)克和沃爾沃兩個(gè)高端品牌局部采用車(chē)載以太網(wǎng)。而在中國(guó)中端（15-30萬(wàn)元）及低端（價(jià)格低于10萬(wàn)元）車(chē)型中，車(chē)載以太網(wǎng)尚未得到初步應(yīng)用。03中國(guó)車(chē)載以太網(wǎng)的發(fā)展三、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)

在高端車(chē)型中，現(xiàn)階段車(chē)載以太網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域集中于信息娛樂(lè)與ADAS域，整體來(lái)說(shuō)，中國(guó)高端車(chē)車(chē)內(nèi)以太網(wǎng)所覆蓋的應(yīng)用占比約為10%，其余領(lǐng)域如底盤(pán)、車(chē)燈、車(chē)門(mén)及座椅仍使用傳統(tǒng)“CAN+LIN”的總線方案。綜合高端、終端、低端汽車(chē)應(yīng)用情況，中國(guó)汽車(chē)的以太網(wǎng)滲透率僅為5%左右。03中國(guó)車(chē)載以太網(wǎng)的發(fā)展三、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)

（1）帶寬持續(xù)提升隨著5G商用加速，5G模塊供應(yīng)商提供的對(duì)外網(wǎng)絡(luò)接口需要接入更高速的網(wǎng)絡(luò)。此外，伴隨自動(dòng)駕駛的發(fā)展，L3級(jí)及以上的高等級(jí)自動(dòng)駕駛對(duì)于車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的鏈接速度要求也逐步升級(jí)至2.5/5/10G以上。在5G商用加速及自動(dòng)加速等級(jí)提升的影響下，車(chē)載以太網(wǎng)的帶寬將持續(xù)提升，進(jìn)而拓寬其應(yīng)用場(chǎng)景，拉高其市場(chǎng)規(guī)模。03中國(guó)車(chē)載以太網(wǎng)的發(fā)展三、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)

（2）領(lǐng)域不斷擴(kuò)展隨著現(xiàn)代汽車(chē)對(duì)帶寬、傳輸速度要求的提升及DoIP、AVB、SOME/IP等系列技術(shù)的發(fā)展，車(chē)載以太網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)腅CU刷新不斷拓展至局域網(wǎng)級(jí)應(yīng)用。03中國(guó)車(chē)載以太網(wǎng)的發(fā)展謝謝項(xiàng)目五智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)決策規(guī)劃與控制執(zhí)行技術(shù)認(rèn)知智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)控制執(zhí)行技術(shù)Annualworksummary2目錄01教學(xué)目標(biāo)02教學(xué)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)0103能解釋環(huán)境感知的應(yīng)用范圍01能描述環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容02.能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成01通過(guò)環(huán)境感知系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道技術(shù)不斷進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的興趣。02引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立不斷探索的科學(xué)精神，提高科學(xué)素養(yǎng)。知識(shí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容02

自動(dòng)駕駛要實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)和車(chē)身電器進(jìn)行自動(dòng)控制，需要相應(yīng)的線控系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足，其中車(chē)身電器系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛內(nèi)外部燈光、車(chē)門(mén)以及人機(jī)交互界面等內(nèi)外部交互的控制，底盤(pán)線控系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的控制。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的行為決策是基于環(huán)境感知和導(dǎo)航子系統(tǒng)的信息輸出，這包括選擇哪條車(chē)道，是否換車(chē)道，是否跟車(chē)，是否繞道，是否停車(chē)如圖5-2-1所示。

底盤(pán)線控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)控制，其中制動(dòng)部分包括行車(chē)制動(dòng)、駐車(chē)制動(dòng)與輔助制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、混合動(dòng)力控制）、傳動(dòng)系統(tǒng)控制等，如圖5-2-2所示。其中線控轉(zhuǎn)向和線控制動(dòng)是自動(dòng)駕駛執(zhí)行端方向最核心的產(chǎn)品。一、控制執(zhí)行的概念控制執(zhí)行是整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的最后一環(huán)，是將環(huán)境感知，行為決策，路徑規(guī)劃的結(jié)論付諸實(shí)踐的執(zhí)行者?？刂茍?zhí)行系統(tǒng)將來(lái)自決策系統(tǒng)的路徑規(guī)劃落實(shí)到汽車(chē)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作上?？刂七^(guò)程的目標(biāo)就是使車(chē)輛的位置、姿態(tài)、速度和加速度等重要參數(shù)，符合最新決策結(jié)果。二、控制執(zhí)行的類(lèi)型智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的控制執(zhí)行是“人-車(chē)-路”組成的智能系統(tǒng)，從而完成自動(dòng)駕駛和協(xié)同駕駛的落地部分，主要包括車(chē)輛的縱向運(yùn)動(dòng)控制和側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制?？v向運(yùn)動(dòng)控制，即車(chē)輛的制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)控制，如圖5-2-3所示。二、控制執(zhí)行的類(lèi)型側(cè)向運(yùn)動(dòng)控制，即通過(guò)輪胎力的控制以及方向盤(pán)角度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的規(guī)劃路徑跟蹤，如圖5-2-4所示。這些縱向和側(cè)向控制是通過(guò)底盤(pán)線控技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)自動(dòng)駕駛。二、控制執(zhí)行的類(lèi)型控制執(zhí)行需要借助復(fù)雜的汽車(chē)動(dòng)力學(xué)完成主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)由軟件部分的智能車(chē)載操作系統(tǒng)與硬件部分的高性能車(chē)載集成計(jì)算平臺(tái)聯(lián)合組成。智能車(chē)載操作系統(tǒng)融合了內(nèi)容服務(wù)商和運(yùn)營(yíng)服務(wù)商的數(shù)據(jù)，以及車(chē)內(nèi)人機(jī)交互服務(wù)，能夠?yàn)槌丝吞峁┲艿降膫€(gè)性化服務(wù)，目前的主流操作系統(tǒng)包括Windows、Linux、Android、QNX、YunOS(阿里云系統(tǒng))等。高性能車(chē)載集成計(jì)算平臺(tái)融合高精度地圖、傳感器、V2X的感知信息進(jìn)行認(rèn)知和最終的決策計(jì)算，目前主流硬件處理器包括FPGA、ASI、CGPU等型號(hào)。最終，決策的計(jì)算信息匯入車(chē)輛總線控制系統(tǒng)，完成執(zhí)行動(dòng)作。三、控制執(zhí)行的方法PID控制簡(jiǎn)稱(chēng)比例、積分和微分控制。PID控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)且能達(dá)到較好的控制效果，因此廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域。PID控制由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。PID控制通過(guò)調(diào)節(jié)比例、積分、微分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的性能優(yōu)化，各調(diào)節(jié)參數(shù)的作用表現(xiàn)如表3-2-1所示。01PID控制三、控制執(zhí)行的方法模型預(yù)測(cè)控制（MPC）用于解決PID控制不易解決的多變量、多約束的優(yōu)化問(wèn)題，具有處理線性和非線性模型、同時(shí)觀察系統(tǒng)約束和考慮未來(lái)行為的能力，近年來(lái)廣泛用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)路徑跟蹤控制。MPC主要由模型預(yù)測(cè)、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋調(diào)整3部分組成。02模型預(yù)測(cè)控制三、控制執(zhí)行的方法滑?？刂疲⊿MC）是一類(lèi)特殊的非線性變結(jié)構(gòu)控制，其非線性表現(xiàn)為控制的不連續(xù)性，控制原理為根據(jù)系統(tǒng)所期望的動(dòng)態(tài)特性來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的切換超平面，通過(guò)滑動(dòng)模態(tài)控制器使系統(tǒng)狀態(tài)從超平面之外向切換超平面收束；系統(tǒng)一旦到達(dá)切換超平面，控制作用將保證系統(tǒng)沿切換超平面到達(dá)系統(tǒng)原點(diǎn)，這一沿切換超平面向原點(diǎn)滑動(dòng)的過(guò)程稱(chēng)為滑模控制?；？刂芐MC對(duì)非線性系統(tǒng)以及未知干擾具有較強(qiáng)的魯棒性，然而單一的SMC往往不能滿(mǎn)足智能汽車(chē)控制的要求，因此，改進(jìn)基于滑模變結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制方法成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)，主要方向有融合比例微分控制、自適應(yīng)模糊控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的控制方法。03滑?？刂扑摹⒕€控技術(shù)線控技術(shù)是將駕駛員的操作動(dòng)作經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞控制，替代傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)或者液壓系統(tǒng)，并由電信號(hào)直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)控制目的。由于線控系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的氣動(dòng)、液壓及機(jī)械連接，取而代之的是傳感器、控制單元及電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以具有安全、響應(yīng)快、維護(hù)費(fèi)用低、安裝測(cè)試簡(jiǎn)單快捷的優(yōu)點(diǎn)。智能網(wǎng)聯(lián)線控技術(shù)主要是線控底盤(pán)，線控底盤(pán)主要由四大系統(tǒng)構(gòu)成，分別是線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控驅(qū)動(dòng)和車(chē)身控制模塊，其中線控轉(zhuǎn)向和線控制動(dòng)是自動(dòng)駕駛執(zhí)行端方向最核心的產(chǎn)品。五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)路徑跟蹤與避障避險(xiǎn)必要的關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)自主轉(zhuǎn)向提供了良好的硬件基礎(chǔ)，其性能直接影響主動(dòng)安全與駕乘體驗(yàn)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向裝置，轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向輪之間無(wú)機(jī)械連接，可以減輕車(chē)體重量，消除路面沖擊，具有減小噪聲和隔震等優(yōu)點(diǎn)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過(guò)在方向盤(pán)到車(chē)輪間增加主動(dòng)控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)控制。在傳統(tǒng)的電助力轉(zhuǎn)向車(chē)輛中，可以通過(guò)對(duì)助力電機(jī)的主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)向，但是也需要在駕駛?cè)烁深A(yù)時(shí)主動(dòng)控制系統(tǒng)能夠及時(shí)退出，滿(mǎn)足人工控制優(yōu)先的控制需求。五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要由方向盤(pán)模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和ECU三個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等輔助模塊組成，如圖5-2-6所示。01線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑴轉(zhuǎn)向盤(pán)模塊轉(zhuǎn)向盤(pán)模塊包括轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、扭矩電機(jī)。其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳遞給主控制器；同時(shí)接受ECU送來(lái)的力矩信號(hào)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤(pán)回正力矩，向駕駛員提供相應(yīng)的路感信號(hào)。⑵轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等，其主要功能是接受ECU的命令，控制轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)要求的前輪轉(zhuǎn)角，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。ECU對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析處理，判別汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，向扭矩電機(jī)和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)發(fā)送命令，控制兩個(gè)電機(jī)的工作，其中轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)完成車(chē)輛航向角的控制，扭矩電機(jī)模擬產(chǎn)生方向盤(pán)回正力矩以保障駕駛員駕駛感受。01線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑶電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)承擔(dān)控制器、執(zhí)行電機(jī)以及其他車(chē)用電機(jī)的供電任務(wù)，用以保證電網(wǎng)在大負(fù)荷下穩(wěn)定工作。⑷自動(dòng)防故障系統(tǒng)自動(dòng)防故障系統(tǒng)是保證在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障時(shí)，提供冗余式安全保障。它包括一系列監(jiān)控和實(shí)施算法，針對(duì)不同的故障形式和等級(jí)作出相應(yīng)處理，以求最大限度地保持汽車(chē)的正常行駛。當(dāng)檢測(cè)到ECU、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)等關(guān)鍵零部件產(chǎn)生故障時(shí)，故障處理ECU自動(dòng)工作，首先發(fā)出指令使ECU和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)完全失效，其次緊急啟動(dòng)故障執(zhí)行電機(jī)以保障車(chē)輛航向的安全控制。01線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器將測(cè)量到的駕駛員意圖轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，連同整車(chē)其他的信號(hào)，如車(chē)速信號(hào)等，通過(guò)總線傳輸給ECU，ECU再根據(jù)設(shè)定好的算法計(jì)算出前輪轉(zhuǎn)角并將該信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)向電機(jī)完成轉(zhuǎn)向，另外通過(guò)轉(zhuǎn)向阻力傳感器獲得轉(zhuǎn)向阻力信息后，根據(jù)回正力矩算法，將回正力矩大小傳遞給駕駛員完成路感反饋。并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬生成反饋轉(zhuǎn)矩，同時(shí)控制轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度，通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車(chē)沿著駕駛員期望的軌跡行駛其原理如圖5-2-7所示。02線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)02線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑴轉(zhuǎn)向輸入當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角位移傳感器檢測(cè)出駕駛員轉(zhuǎn)向意圖，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)連同車(chē)速信號(hào)、橫擺角速度信號(hào)、側(cè)向加速度信號(hào)、道路附著條件以及其他車(chē)輛行駛相關(guān)信息通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳輸給線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU；⑵實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向ECU按照提前設(shè)定好的前輪轉(zhuǎn)角控制算法，計(jì)算出前輪轉(zhuǎn)角控制信號(hào)，并將其傳遞給轉(zhuǎn)向電機(jī)，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)向車(chē)輪輸出目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)角；⑶實(shí)現(xiàn)路感反饋ECU通過(guò)轉(zhuǎn)向執(zhí)行系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向阻力傳感器獲得轉(zhuǎn)向阻力信息，按照提前設(shè)定好的回正力矩計(jì)算方法，計(jì)算出回正力矩的大小，將其傳遞給轉(zhuǎn)向盤(pán)系統(tǒng)中的路感電機(jī)，使駕駛員獲得一定的反映路感信息的回正力矩；02線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理五、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)⑴電機(jī)故障對(duì)系統(tǒng)影響較大的故障分別是電機(jī)繞組斷相、電機(jī)繞組短路、開(kāi)關(guān)管短路、開(kāi)關(guān)管斷路、故障混合出現(xiàn)、旋變信號(hào)異常和溫度傳感器異常等，且出現(xiàn)頻率較高的故障有開(kāi)關(guān)管斷路、旋變信號(hào)異常和溫度傳感器異常等。⑵傳感器故障對(duì)系統(tǒng)影響較大的故障分別是短路、開(kāi)路和機(jī)械故障，雖然信號(hào)混入出現(xiàn)頻率較高但對(duì)系統(tǒng)的影響程度較低。⑶通信總線故障對(duì)系統(tǒng)影響較大的故障分別是接頭接觸不良、開(kāi)路、總線初始化故障、總線發(fā)送超時(shí)故障、總線接收超時(shí)故障等，且出現(xiàn)頻率較高的故障主要是接頭接觸不良，雖然信號(hào)混入出現(xiàn)頻率較高但對(duì)系統(tǒng)的影響程度較低。目前的容錯(cuò)方法從技術(shù)的角度可以分為兩大類(lèi):一類(lèi)是依靠硬件備份的冗余技術(shù)，一類(lèi)是依靠軟件的容錯(cuò)算法技術(shù)。硬件冗余方法主要是通過(guò)對(duì)重要部件及易發(fā)生故障部件提供備份，以提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性能；軟件冗余方法主要是依靠控制器的容錯(cuò)算法來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的冗余度，從而改善系統(tǒng)的容錯(cuò)性能。03線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（DBW），是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)自主行駛提供了良好的硬件基礎(chǔ)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是較早實(shí)現(xiàn)主動(dòng)線控控制的系統(tǒng)。比如電子節(jié)氣門(mén)就是一種典型的線控驅(qū)動(dòng)控制方式，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)采集油門(mén)踏板角度，然后根據(jù)油門(mén)踏板角度與節(jié)氣門(mén)開(kāi)度之間的關(guān)系，控制節(jié)氣門(mén)，實(shí)現(xiàn)非機(jī)械結(jié)構(gòu)連接的驅(qū)動(dòng)控制。隨著電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，混合動(dòng)力、插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)汽車(chē)得到了廣泛應(yīng)用，也進(jìn)一步為線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展提供了便利的條件。六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)由于電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制單元（VCU）的主要功能是通過(guò)接收車(chē)速信號(hào)、加速度信號(hào)以及加速踏板位移信號(hào)，實(shí)現(xiàn)扭矩需求的計(jì)算，然后發(fā)送轉(zhuǎn)矩指令給電機(jī)控制單元，進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，所以通過(guò)整車(chē)控制單元VCU的速度控制接囗來(lái)實(shí)現(xiàn)線控驅(qū)動(dòng)控制如圖5-2-8所示。01線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)整車(chē)控制器是各類(lèi)線控驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)核心，通過(guò)油門(mén)踏板、檔位以及汽車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷駕駛?cè)嘶蛘咦詣?dòng)駕駛系統(tǒng)的操縱或者控制意圖，然后通過(guò)對(duì)自動(dòng)變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)（或電機(jī)、或發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)組合）的動(dòng)力控制，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制。針對(duì)整車(chē)控制器，控制策略的輸入信號(hào)有加速踏板開(kāi)度、制動(dòng)踏板開(kāi)度、實(shí)際擋位、車(chē)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)矩以及電池SOC信號(hào)等，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后經(jīng)由CAN總線傳入整車(chē)控制器，為驅(qū)動(dòng)控制策略的判斷和運(yùn)算提供依據(jù)。整車(chē)控制器輸出扭矩指令信號(hào)給到電機(jī)控制器MCU，電機(jī)控制器MCU輸出電機(jī)的實(shí)際扭矩；為確保扭矩安全，根據(jù)能量守恒原理，利用電機(jī)控制器的有功輸出平衡原理，實(shí)現(xiàn)電機(jī)實(shí)際扭矩輸出的監(jiān)控。電機(jī)控制器MCU控制算法為轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制方式。01線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)六、線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)隨著電動(dòng)車(chē)技術(shù)的不斷成熟，對(duì)電氣化零部件要求將日益提升，也正推進(jìn)線控驅(qū)動(dòng)技術(shù)由集中式驅(qū)動(dòng)向分布式驅(qū)動(dòng)不斷發(fā)展。在L3/L4級(jí)別自動(dòng)駕駛情況下，新能源汽車(chē)線控驅(qū)動(dòng)架構(gòu)將以中央傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)為主。中央傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)有四種布置方式：發(fā)動(dòng)機(jī)+后橋電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)（帶發(fā)電機(jī)）、發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)（不帶發(fā)電機(jī)）、發(fā)動(dòng)機(jī)+三電機(jī)。另外發(fā)動(dòng)機(jī)+雙電機(jī)/三電機(jī)作為電驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)的另外一種方案，同樣通過(guò)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)四驅(qū)運(yùn)行；具有前驅(qū)、后驅(qū)及四驅(qū)自動(dòng)切換、良好的動(dòng)力性能和彎道操控性能等優(yōu)點(diǎn)，但技術(shù)要求較高且結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。為居中雙電機(jī)全輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)極大地簡(jiǎn)化整車(chē)結(jié)構(gòu)布局，擁有更多的整車(chē)布置空間、更好的加速性能和操控體驗(yàn)。然而，存在的最大的難題主要是對(duì)電控系統(tǒng)要求非常高。02線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在先進(jìn)輔助駕駛的應(yīng)用七、制動(dòng)控制線控制動(dòng)系統(tǒng)（）是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)“控制執(zhí)行層”的必要關(guān)鍵技術(shù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)自主停車(chē)提供了良好的硬件基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)高級(jí)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵部件之一。它是將原有的制動(dòng)踏板機(jī)械信號(hào)通過(guò)改裝轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍匦盘?hào)，通過(guò)加速踏板位置傳感器接收駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，產(chǎn)生制動(dòng)電控信號(hào)并傳遞給控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并根據(jù)一定的算法模擬踩踏感覺(jué)反饋給駕駛?cè)?。線控制動(dòng)系統(tǒng)可以主動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)壓力，并分配至各車(chē)輪制動(dòng)輪缸，使車(chē)輛產(chǎn)生穩(wěn)定平衡的制動(dòng)力。典型的線控制動(dòng)系統(tǒng)核心是液壓調(diào)節(jié)器由于線控制動(dòng)通過(guò)ECU實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，ECU的可靠性、抗干擾性、容錯(cuò)性以及多控制系統(tǒng)之間通信的實(shí)時(shí)性，都有可能對(duì)制動(dòng)控制產(chǎn)生影響，制約了線控制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用與推廣。七、制動(dòng)控制（1）電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)（EHB）電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)EHB是從傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展來(lái)的。但與傳統(tǒng)制動(dòng)方式的不同點(diǎn)在于，EHB以電子元件替代了原有的部分機(jī)械元件，將電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合，是一個(gè)先進(jìn)的機(jī)電液一體化系統(tǒng)，其控制單元及執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置集中。因?yàn)槭褂弥苿?dòng)液作為制動(dòng)力傳遞的媒介，也稱(chēng)為集中式、濕式制動(dòng)系統(tǒng)。（2）電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB（ElectronicMechanicalBrake），基于一種全新的設(shè)計(jì)理念，完全摒棄了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)液及液壓管路等部件，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)力，每個(gè)車(chē)輪上安裝一個(gè)可以獨(dú)立工作的電子機(jī)械制動(dòng)器，也稱(chēng)為分布式、干式制動(dòng)系統(tǒng)。01線控制動(dòng)系統(tǒng)分類(lèi)、組成及原理七、制動(dòng)控制⑴EHB線控制動(dòng)系統(tǒng)組成EHB主要由電子踏板、電子控制單元（ECU）、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。電子踏板是由制動(dòng)踏板和踏板傳感器（踏板位移傳感器）組成。加速踏板位置傳感器用于檢測(cè)踏板行程，然后將位移信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳給ECU，實(shí)現(xiàn)踏板行程和制動(dòng)力按比例進(jìn)行調(diào)控。如圖5-2-9所示。02線控制動(dòng)系統(tǒng)組成七、制動(dòng)控制（2）電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB組成EMB系統(tǒng)主要由電子機(jī)械制動(dòng)器、ECU和傳感器等組成，如圖5-2-10所示。EMB結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單緊湊，制動(dòng)系統(tǒng)的布置、裝配和維修都非常方便，同時(shí)由于減少了一些制動(dòng)零部件，大大減輕了系統(tǒng)的重量，更為顯著的優(yōu)點(diǎn)是隨著制動(dòng)液的取消，使汽車(chē)底盤(pán)使用、工作及維修環(huán)境得到很大程度地改善。電子機(jī)械制動(dòng)器是EMB系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它通過(guò)ECU改變輸出電流的大小和方向?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行電機(jī)的力矩和運(yùn)動(dòng)方向的改變，將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)變換為制動(dòng)鉗塊的開(kāi)合，通過(guò)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)或控制算法補(bǔ)償由于摩擦片的磨損造成的制動(dòng)間隙變化。02線控制動(dòng)系統(tǒng)組成七、制動(dòng)控制⑴EHB線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理當(dāng)正常工作時(shí)，制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間的液壓連接斷開(kāi)，備用閥處于關(guān)閉狀態(tài)。ECU通過(guò)傳感器信號(hào)判斷駕駛?cè)说闹苿?dòng)意圖，并通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)電子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，備用閥打開(kāi)，EHB變成傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。制動(dòng)踏板輸入信號(hào)后驅(qū)動(dòng)制動(dòng)主缸中的制動(dòng)液通過(guò)備用閥流入連接各個(gè)車(chē)輪制動(dòng)器的制動(dòng)輪缸，進(jìn)入常規(guī)的液壓系統(tǒng)制動(dòng)模式，保證車(chē)輛制動(dòng)的必要安全保障。EHB能通過(guò)軟件集成如ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）、ESP（車(chē)身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）、TCS（牽引力控制系統(tǒng)）等功能模塊，可以進(jìn)一步提高行車(chē)的安全性及舒適性。當(dāng)制動(dòng)器涉水后，EHB系統(tǒng)可以通過(guò)適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)動(dòng)作，恢復(fù)制動(dòng)器的干燥，保持制動(dòng)器的工作性能。與傳統(tǒng)的液壓或氣壓制動(dòng)系統(tǒng)相比，EHB系統(tǒng)增加了制動(dòng)系統(tǒng)的安全性，使車(chē)輛在線控制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)還可以進(jìn)行制動(dòng)。但是備用系統(tǒng)中仍然包含復(fù)雜的制動(dòng)液傳輸管路，使得EHB并不完全具備線控制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。03線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理七、制動(dòng)控制⑵EMB系統(tǒng)工作原理EMB工作時(shí)，制動(dòng)控制單元ECU接收制動(dòng)踏板傳來(lái)的踏板行程信號(hào)，ECU計(jì)算出踩制動(dòng)踏板的速度信號(hào)并結(jié)合車(chē)輛速度、加速度等其他電信號(hào)，明確汽車(chē)行駛狀態(tài)，分析各個(gè)車(chē)輪上的制動(dòng)需求，計(jì)算出各個(gè)車(chē)輪的最佳制動(dòng)力矩大小后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，分別控制各車(chē)輪上的電子機(jī)械制動(dòng)器中工作電機(jī)的電流大小和轉(zhuǎn)角，通過(guò)電子機(jī)械制動(dòng)器中的減速增矩以及運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為制動(dòng)鉗塊的夾緊，產(chǎn)生足夠的制動(dòng)摩擦力矩。與EHB相比，EMB中沒(méi)有液壓驅(qū)動(dòng)部分，系統(tǒng)的響應(yīng)速度更高，工作穩(wěn)定性和可靠性更好，但由于完全采取線控的方式，不存在備用的制動(dòng)系統(tǒng)，因而對(duì)系統(tǒng)的工作可靠性和容錯(cuò)要求更高。另外，使用電信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間縮短，同時(shí)，傳感器信號(hào)的共享以及制動(dòng)系統(tǒng)和其他模塊功能的集成，便于對(duì)汽車(chē)的所有行駛工況進(jìn)行全面的綜合控制，提高了汽車(chē)的行駛安全性。03線控制動(dòng)系統(tǒng)工作原理八、車(chē)身縱向、側(cè)向控制在底盤(pán)線控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)還需要車(chē)身電器系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)自車(chē)與其它車(chē)輛、環(huán)境中交通參與者、交通系統(tǒng)以及車(chē)內(nèi)人員的交互。通過(guò)各類(lèi)具體控制算法的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)縱側(cè)向控制，并由底盤(pán)線控與車(chē)身電器控制等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)控制指令的執(zhí)行。執(zhí)行控制是智能駕駛系統(tǒng)的動(dòng)作執(zhí)行環(huán)節(jié)，前面所描述的環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、行為決策，都需要執(zhí)行控制的具體實(shí)現(xiàn)，才能到達(dá)車(chē)輛自動(dòng)駕駛、完成各項(xiàng)智能化任務(wù)的目標(biāo)。八、車(chē)身縱向、側(cè)向控制縱向運(yùn)動(dòng)控制是指通過(guò)對(duì)油門(mén)和制動(dòng)的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)期望車(chē)速的精準(zhǔn)跟隨。采用油門(mén)和制動(dòng)綜合控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)定速度的跟蹤。⑴車(chē)身縱向運(yùn)動(dòng)控制分類(lèi)①直接式運(yùn)動(dòng)控制直接式運(yùn)動(dòng)控制是通過(guò)縱向控制器直接控制期望制動(dòng)壓力和節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)縱向速度的直接控制，該方法能夠使汽車(chē)實(shí)際縱向速度迅速達(dá)到期望值。②分層式運(yùn)動(dòng)控制分層式運(yùn)動(dòng)控制是根據(jù)控制目標(biāo)的不同設(shè)計(jì)上位