汽車文化 課件 項目五 未來汽車文化

項目五

未來汽車文化Newenergyvehicle任務1汽車智能化知識目標1.了解新能源汽車、智能汽車以及輕量化技術的誕生及發(fā)展；2.掌握汽車新技術中的基本分類及基本原理。能力目標1.能識讀新能源汽車種類；2.能對常見新能源汽車原理進行講解；3.能闡述智能汽車中常見智能化功能。素養(yǎng)目標1.了解國產汽車的發(fā)展歷史；2.培養(yǎng)學生的理解判斷能力。任務1汽車智能化1.智能汽車的概念根據(jù)GB/T36415-2018《汽車行業(yè)信息化實施規(guī)范》的定義，汽車智能網聯(lián)技術是指通過搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網絡技術，實現(xiàn)車與人、車、路、后臺等智能信息交互共享，具備復雜的環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制和執(zhí)行等功能，可實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來操作的一種技術。任務1汽車智能化1.智能汽車的概念

根據(jù)我國《智能網聯(lián)技術路線圖》中的解釋，智能網聯(lián)汽車具有兩個層面的含義：一是智能化，二是網聯(lián)化。

在智能化層面，汽車配備了多種傳感器（攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達），實現(xiàn)對周圍環(huán)境的自主感知，通過一系列傳感器信息識別和決策操作，汽車按照預定控制算法的速度與預設定交通路線規(guī)劃的尋徑軌跡行駛。任務1汽車智能化1.智能汽車的概念

目前行業(yè)內通用的分類標準是美國國家高速公路交通安全管理局（NHTSA）和美國汽車工程師協(xié)會（SAE）進行劃分的，它按照智能網聯(lián)汽車的智能化水平將汽車劃分為Level0~Level5，下圖是分類標準。任務1汽車智能化1.智能汽車的概念按照此分類標準，目前大部分ADAS功能僅停留在L2級別，在部分環(huán)境下可以對方向盤和加減速進行控制，大部分還需要駕駛員操作。L3級別是可以在一定條件下由系統(tǒng)完成所有的與駕駛相關的操作，駕駛員只需要提供適當應答即可。德國博世（Bosch）公司根據(jù)駕駛員的腳、手、眼睛、腦參與程度劃分了一個分級方法。任務1汽車智能化2.智能汽車結構組成及原理智能網聯(lián)汽車是智能交通系統(tǒng)的核心組成部分，是車聯(lián)網體系的一個結點。智能網聯(lián)汽車具備自主的環(huán)境感知能力，通過車載信息終端實現(xiàn)與人、車、路、互聯(lián)網等之間的無線通信和信息交換。智能網聯(lián)汽車涉及汽車、信息、網絡、通信、控制、交通等多個領域的技術，因此其結構比較復雜。任務1汽車智能化

環(huán)境感知技術越來越成為智能網聯(lián)汽車的關鍵核心技術，車輛需要對道路周圍環(huán)境進行感知，而車輛周圍環(huán)境較為復雜，實時地對車輛周圍環(huán)境進行感知難度較大。智能網聯(lián)汽車需要對車輛本身狀態(tài)、道路情況、行人情況、交通信號、交通標識信號、交通狀況、車輛周圍狀況等進行實時的檢測與感知。3.智能汽車關鍵技術感知類型具體目標物車輛本身狀態(tài)車速、方向、行駛狀態(tài)、車輛位置道路道路類型檢測、道路標線識別、道路狀況行人判斷車輛行駛前方是否有行人以及速度交通信號自動識別交叉路口的信號燈交通標識物道路兩側的各種交通標志交通狀況道路交通的擁堵情況、是否發(fā)生交通事故周圍車輛車輛前方、后方、側方的車輛情況任務1汽車智能化

高級駕駛輔助技術通過車輛環(huán)境感知技術和自組織網絡對道路、車輛、行人、交通標志、交通信號進行檢測和識別，并對識別信號進行分析處理，傳輸給執(zhí)行機構，保障車輛安全行駛。高級駕駛輔助技術是智能網聯(lián)汽車重點發(fā)展的技術，其成熟程度和使用多少代表了智能網聯(lián)汽車的技術水平，是其他關鍵技術的具體應用體現(xiàn)。高級駕駛輔助技術包括3D環(huán)視、后視攝像頭、后視交通警示系統(tǒng)、盲點檢測、車道偏離警告、智能前照燈控制、交通標志識別、前方碰撞警告、智能車速控制和行人檢測等，已經在寶馬、奧迪等高端品牌車型廣泛應用。3.智能汽車關鍵技術任務1汽車智能化

人機界面技術，尤其是語音、手勢識別和觸屏技術，在未來汽車市場上將被大量應用。智能網聯(lián)汽車人機界面的設計，最終目的在于提供良好的用戶體驗，增強用戶的駕駛樂趣或駕駛過程中的操作體驗，并在用戶體驗和駕駛安全性方面做平衡。未來的車載信息顯示系統(tǒng)將與智能手機無縫對接，人機交互方面將有更多的選擇，并根據(jù)個人喜好自由切換。3.智能汽車關鍵技術任務2汽車輕量化1.汽車輕量化的內涵汽車輕量化的技術內涵是：采用現(xiàn)代設計方法和有效手段對汽車產品進行優(yōu)化設計，或使用新材料在確保汽車綜合性能指標的前提下，盡可能降低汽車產品自身重量，達到減重、降耗、環(huán)保、安全的綜合指標。汽車整備質量減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升。（1）汽車主流規(guī)格車型持續(xù)優(yōu)化，規(guī)格主參數(shù)尺寸保留的前提下，提升整車結構強度，降低耗材用量。（2）采用輕質材料。如鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復合材料等。（3）采用計算機進行結構設計。如采用有限元分析、局部加強設計等。（4）采用承載式車身，減薄車身板料厚度等。任務2汽車輕量化1.汽車輕量化發(fā)展現(xiàn)狀我國針對汽車輕量化的愿景是到2030年，高強度鋼、鎂鋁合金、碳纖維維復合材料等輕量化材料要取得較大突破、輕量化多材料體系達到較好的應用水平、掌握先進的制造和連接工藝技術、擁有完善的零部件優(yōu)化設計和結構，掌握材料、性能、成本一體化設計能力，大福提升我國汽車輕量化技術水平，形成汽車輕量化整車產品和關鍵零部件自主開發(fā)和生產的能力，輕量化技術綜合應用進入國際先進行列，由輕量化帶動的節(jié)能減排效果顯著呈現(xiàn)。目標2016-2020年2021-2025年2026-2030年整車整備質量減低10%減低20%減低30%高強度鋼強度600MPa以上的應用要達到50%第三代汽車鋼達到白車質量的30%2000MPa以上的鋼有一定比例應用鋁合金單車用量190kg單車用量250kg單車用量350kg鎂合金單車用量15kg單車用量25kg單車用量45kg碳纖維增強復合材料碳纖維有一定的用量，成本比2015年下降50%碳纖維使用占車重2%，成本比上階段下降50%碳纖維使用占車重5%，成本比上階段下降50%任務2汽車輕量化2.汽車輕量化材料高強度鋼定義對于高強度鋼和超高強度鋼，目前并沒有一個統(tǒng)一的定義。有人認為抗拉強度超過340MPa的稱為高強度鋼。瑞典將鋼強度級別分為普通強度鋼(MS)、高強度鋼(HS)和超高強度鋼(EHS)。高強度鋼一般有兩個分類的依據(jù)：屈服強度和抗拉強度。任務2汽車輕量化目前，大多數(shù)車型為了提高整車車身的結構安全性，均開始大量采用高強度結構鋼，如圖為華為問界車型，該車型中白車身大量使用高強度鋼，占比超過60%，其中熱成型鋼使用占比達到19%，搭配籠式車身以及6個安全氣囊，使得該車型被動安全水平優(yōu)異。。2.汽車輕量化材料任務2汽車輕量化下圖為沃爾沃某款車型的白車身結構示意圖，在車身的A柱、B柱、門檻梁等位置采用了大量的高強度鋼，保證了汽車車身的結構安全性。在發(fā)生碰撞事故后能有效的保護駕駛員駕駛艙的完整。高強度鋼應在外覆蓋件和內板件的梁、立柱、加強件等零部件上。2.汽車輕量化材料任務2汽車輕量化鋁合金具有良好的成形性。鋁合金車體結構主要采用以鋁擠壓型材為主體的空間框架結構，一般用中強鋁材便可滿足要求。擠壓型材主要是采用空心材，除質量小、剛性高以外，高溫強度、耐熱性、耐蝕性等也很好，而且可以進行焊接、表面處理和彎曲加工。如圖為采用鋁合金材料作為的汽車車身。2.汽車輕量化材料任務2汽車輕量化鑄造鋁合金具有優(yōu)良的鑄造性能?？筛鶕?jù)使用目的、零件形狀、尺寸精度、數(shù)量、質量標準、機械性能等各方面的要求和經濟效益選擇適宜的合金和合適的鑄造方法。鑄造鋁合金主要用于鑄造發(fā)動機氣缸體、離合器殼體、后橋殼、轉向器殼體、變速器、配氣機構、機油泵、水泵、搖臂蓋、車輪、發(fā)動機框架、制動鉗、油缸及制動盤等非發(fā)動機構件。2.汽車輕量化材料任務2汽車輕量化鎂合金材料具有極好的鑄造流動性能，因此，非常適合于制造橫拉桿之類的薄壁結構件和大面積的車輛內部結構件，如車門和前、后艙蓋等。金屬鎂的物理化學特性使其比鋁更適合壓鑄大型部件，比如轉向軸、橫梁、變速器殼體等。如圖為采用鎂鋁合金材料制造的鎂鋁合金氣缸體。2.汽車輕量化材料任務2汽車輕量化碳纖維增強復合材料密度小，設計靈活美觀，易成形，耐腐蝕，隔熱隔電，耐沖擊，抗振，易于涂裝，且強度高、彈性模量高，具有和金屬材料相近的力學性能，在一定條件下有金屬薄板所不能比擬的優(yōu)點。圖所示為某款碳纖維車身，2個成年人即可輕松抬起。2.汽車輕量化材料任務3新能源汽車1.認識新能源汽車混合動力汽車中有一類增程式電動汽車，該類型車上發(fā)動機作為增程器發(fā)電給動力電池充電從而提升續(xù)航。增程式電動汽車REEV是一種在純電動模式下可以達到其所有的動力性能，而當車載可充電儲能系統(tǒng)無法滿足續(xù)航里程要求時，打開車載輔助供電裝置為動力系統(tǒng)提供電能，以延長續(xù)航里程的電動汽車，且改車載輔助供電裝置與驅動系統(tǒng)沒有傳動軸（帶）等傳動連接。目前市場上的品牌例如理想、華為問界均采用該技術模式，如圖5-26所示為理想ONE車型，目前，理想品牌憑借其優(yōu)異的駕乘體驗、人性化的設計獲得了越來越多的消費者認同，單月銷量已經連續(xù)破萬。任務3新能源汽車華為問界車型搭載HUAWEIDriveONE純電驅增程平臺，采用先進智能油冷技術，動力系統(tǒng)更加安全可靠。四驅智駕版前后驅峰值功率達365kW，峰值扭矩達675N·m，整車0-100km/h加速可達4.4秒，并且消除了駕駛員的里程焦慮。該車型憑借出色的駕駛輔助系統(tǒng)、流暢好用的華為鴻蒙智能座艙系統(tǒng)、全鋁合金底盤等配置，也獲得了消費者的認同。如圖為華為問界M5車型。任務3新能源汽車目前主流的混合技術路線是采用發(fā)動機與電機串并聯(lián)的方式，發(fā)動機既可發(fā)電也可以直接驅動車輪，根據(jù)車輛形式的工況進行切換。如圖5-29所示為比亞迪DM-I混合動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)以電為主，在行駛中盡量多用電、少用油、高效用油，整車零百公里加速比同級燃油車快2-3秒，整車虧電油耗低至3.8L，并且行駛過程中超級靜謐，達到純電動汽車級別，操控性能上采用電動助力轉向，操控平順。任務3新能源汽車燃料電池電動汽車FCEV是一種以燃料電池系統(tǒng)作為單一動力源或者是以燃料電池系統(tǒng)與可充電儲能系統(tǒng)作為混合動力源的電動汽車。其電池能量是通過氫氣和氧氣之間的化學反應作用直接轉變成電能，而不是經過燃燒。燃料電池的化學反應過充不會產生有害產物，是一種理想的無污染汽車。其常見結構圖如圖5-30所示，氫能作為一種理想的能量，其反應生成的位置是水，無污染。任務3新能源汽車目前國內對于燃料電池汽車的研究較多，部分車企已經推出了燃料電池汽車車型，如圖所示為長安汽車深藍SL07燃料電池版本，該車的續(xù)航里程達到730公里，采用氫氣補能，補能時間僅為3分鐘。氫燃料電池汽車的補能方式在基礎供應設施部分還不完善，氫能與空氣混合易爆炸，并且會對腐蝕金屬，產生“氫脆”現(xiàn)象，并且目前制取氫氣的方法仍然以電解水為主，這種方式耗能較大，但隨著技術研究的深入，未來氫能的利用存在廣闊空間。任務3新能源汽車2.新能源汽車結構電動汽車的核心結構主要包括動力蓄電池系統(tǒng)、動力驅動系統(tǒng)和整車控制系統(tǒng)三部分，此外還有車輛輔助控制系統(tǒng)以及動力傳動系統(tǒng)等。如圖所示，動力電池是整車高壓來源，為整車提供電能。任務3新能源汽車2.新能源汽車結構新能源汽車的高壓部件主要包括動力電池、電池管理器BMS、整車控制器、驅動電機及電機控制器、高壓分線盒、DC/DC轉換器、車載充電機、充電口等。任務3新能源汽車2.新能源汽車結構動力蓄電池系統(tǒng)是一個集成的動力能量系統(tǒng)，它通過CAN總線與整車控制系統(tǒng)、充電機、電機控制器等部件進行通訊，并協(xié)同工作完成車輛的正常行駛。任務3新能源汽車2.新能源汽車結構動力驅動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，主要由驅動電機和電機控制器組成。目前主流車型主要采用永磁同步電機，利用旋轉變壓器來檢測電機的位置與速度，用電機控制器中的IGBT模塊來產生三相交流電驅動電機。驅動電機一般需要通過減速器再連接半軸，如圖5-37所示。目前很多車企為了節(jié)省空間，會把驅動電機、電機減速器、電機控制器、DC/DC轉換器、整車控制器、車載充電機、高壓分線盒、PTC控制器集成在一個模塊中。任務3新能源汽車2.新能源汽車結構整車控制器通過采集駕駛信號判斷操縱者的意愿，根據(jù)車輛實時行駛情況、動力蓄電池以及驅動電機的工作狀態(tài)合理分配動力，使車輛運行在最佳狀態(tài)。整車控制器是整車正常運行的核心部件，負責整車各個子模塊的協(xié)調、通信與控制作用。任務3新能源汽車2.新