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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DSP23

2.7.1 DSP56F807的开发工具23

2.7.2 ADC24

2.7.3 定时器和中断控制25

2.7.4 PWM27

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PCA82C250156

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