汽车文化课件-第7章 现代汽车科技概览教材

1、 第第7章章 现代汽车科技概览现代汽车科技概览 信息时代带来了一场汽信息时代带来了一场汽车新技术革命。本章简要介车新技术革命。本章简要介绍了汽车电子化、网络化、绍了汽车电子化、网络化、智能化和清洁能源汽车等相智能化和清洁能源汽车等相关技术的基本概念和重要科关技术的基本概念和重要科技成果。技成果。 第第7章章 现代汽车科技概览现代汽车科技概览图图7-1汽车技术及未来汽车的发展趋势汽车技术及未来汽车的发展趋势7.1 汽车电子化汽车电子化图图7-2 汽车电子技术的形成与发展阶段汽车电子技术的形成与发展阶段7.1.1 汽油机发动机管理系统（汽油机发动机管理系统（EMS）图图7-3 汽油机电子控制系统的

2、组成（莫特朗尼克系统）汽油机电子控制系统的组成（莫特朗尼克系统）图图7-4 汽油机电子燃油喷射系统的基本类汽油机电子燃油喷射系统的基本类型型7.1.2 柴油机高压共轨燃油喷射系统柴油机高压共轨燃油喷射系统（Common-Rail Fuel Injection System）图图7-5 高压共轨喷射系统的基本组成（高压共轨喷射系统的基本组成（BOSCH）7.1.3 电控自动变速器（电控自动变速器（EAT）图图7-6 电控自动变速器的基本组成电控自动变速器的基本组成1-锁止离合器锁止离合器 2-变矩器变矩器 3-行星齿轮变速器行星齿轮变速器 -憜轮组憜轮组合合 -被动齿轮被动齿轮 -差速器差速器

3、-驱动法兰驱动法兰图图7-7 自动变速驱动桥的结构布置自动变速驱动桥的结构布置7.1.4 电控无级变速器（电控无级变速器（ECVT）图图7-8 无级变速器电子控制系统结构原理无级变速器电子控制系统结构原理图图7-9 V型钢带的结构与变速原理型钢带的结构与变速原理图图7-10 A6 Multitronic 滚动链接滚动链接-片式链条无级变速器片式链条无级变速器7.1.5 汽车四轮驱动系统（汽车四轮驱动系统（4WD）图图7-11 I-4WD系统结构系统结构7.1.6 防抱死制动系统（防抱死制动系统（ABS）、驱动防滑系统（）、驱动防滑系统（ASR）和电子稳定程序控制系统（和电子稳定程序控制系统（E

4、SP）（1）防抱死制动系统（）防抱死制动系统（ABS）图图7-12 轿车轿车ABS系统的组成系统的组成（2）驱动防滑系统（）驱动防滑系统（ASR）图图7-13 驱动防滑（牵引力控制）系统的组成驱动防滑（牵引力控制）系统的组成 （3）电子稳定程序控制系统（）电子稳定程序控制系统（ESP）图图7-14 电子稳定程序控制系统（电子稳定程序控制系统（ESP）的组成）的组成图图7-15 电动式电动式EPS的组成的组成7.1.8 四轮转向系统（四轮转向系统（4WS）图图7-16 汽车汽车4WS控制系统控制系统7.1.9 主动悬架的电子控制主动悬架的电子控制图图7-17 空气式主动悬架系统的组成（福特公司）

5、空气式主动悬架系统的组成（福特公司）7.1.10 巡航控制系统（巡航控制系统（CCS） 图图7-18 巡航控制开关巡航控制开关图图7-19 ACC控制系统的基本组成控制系统的基本组成7.1.11 安全气囊系统（安全气囊系统（SRS）图图7-20 汽车正面碰撞试验汽车正面碰撞试验图图7-21 汽车侧面碰撞试验汽车侧面碰撞试验图图7-22 正面碰撞安全气囊系统布置正面碰撞安全气囊系统布置 图图7-23 正面碰撞和侧面碰撞安全气囊系统的布置正面碰撞和侧面碰撞安全气囊系统的布置7.1.12 汽车汽车42V电源系统电源系统图图7-24 集成式起动集成式起动-发电机的结构和安装位置发电机的结构和安装位置7

6、.2 汽车网络化汽车网络化图图7-25 汽车上的应用电子控制装置汽车上的应用电子控制装置7.2.1 CAN总线（总线（CAN-BUS）图图7-26 CAN总线典型的总线结构（多终端结构）总线典型的总线结构（多终端结构）图图7-27 采用采用CAN总线控制的汽车信息系统的结构总线控制的汽车信息系统的结构7.2.2 局部连接网络（局部连接网络（LIN）图图7-28 LIN网络结构网络结构7.2.3 基于时间触发的车上网络协议标准基于时间触发的车上网络协议标准 Flex Ray 图图7-29 FlexRay网络拓扑结构图网络拓扑结构图7.2.4 线控技术线控技术汽车结构与汽车设计的革命汽车结构与汽车

7、设计的革命电信号（电路电信号（电路或无线信号）或无线信号）人机人机接口接口执行机构执行机构传感机构传感机构功能装置功能装置图图7-30 线控系统的基本结构原理线控系统的基本结构原理图图7-31 汽车线控转向系统的组成汽车线控转向系统的组成7.2.5 光纤信息传输网络与汽车媒体光纤信息传输网络与汽车媒体MOST网络网络图图7-32 车上多媒体设备、信息设备的车上多媒体设备、信息设备的MOST网络应用网络应用7.3 智能运输系统与汽车智能化智能运输系统与汽车智能化7.3.1 智能运输系统（智能运输系统（ITS） 智能运输系统又称智能运输系统又称ITS（Intelligent Transport S

8、ystem），是将数字通信网络、自动控制、人工智能等），是将数字通信网络、自动控制、人工智能等先进技术有效地综合运用于交通运输设施、服务控制和车先进技术有效地综合运用于交通运输设施、服务控制和车载装备，加强人、车辆、道路三者之间的信息联络，所形载装备，加强人、车辆、道路三者之间的信息联络，所形成的一种高效、安全、环保、节能的综合运输系统。为有成的一种高效、安全、环保、节能的综合运输系统。为有效地解决交通阻塞、事故处理、环境保护、能源节约等问效地解决交通阻塞、事故处理、环境保护、能源节约等问题，题，20世纪世纪60年代末，美国、日本等开始了智能运输系统年代末，美国、日本等开始了智能运输系统方面的

9、研究。随着计算机技术、通信技术、电子控制技术方面的研究。随着计算机技术、通信技术、电子控制技术的发展，的发展， 20世纪世纪90年代以来，智能运输系统在汽车导航、年代以来，智能运输系统在汽车导航、电子收费、辅助安全驾驶、交通管理优化、公共交通支持、电子收费、辅助安全驾驶、交通管理优化、公共交通支持、商业车辆管理等领域获得了广泛的应用。商业车辆管理等领域获得了广泛的应用。7.3.2 全球定位系统（全球定位系统（GPS）和北斗卫星导航系统（）和北斗卫星导航系统（CNSS） 图图7-33 GPS定位原理定位原理7.3.3 车辆导航系统车辆导航系统图图7-34 汽车汽车GPS导航装置的布置导航装置的布

10、置7.3.4 不停车电子收费系统（不停车电子收费系统（ECT）图图7-35 不停车电子收费系统的组成不停车电子收费系统的组成7.3.5 汽车专用智能车道系统与自动驾驶车辆汽车专用智能车道系统与自动驾驶车辆图图7-36 汽车专用智能车道系统与自动驾驶车辆汽车专用智能车道系统与自动驾驶车辆7.3.6 汽车智能驾驶系统汽车智能驾驶系统 图图7-37 智能车辆检测控制装置的布置智能车辆检测控制装置的布置 7.3.7 汽车智能避撞系统汽车智能避撞系统图图7-38 汽车智能防尾撞系统的组成和控制系统汽车智能防尾撞系统的组成和控制系统7.3.8 声控系统声控系统图图7-39 遥控自动驾驶遥控自动驾驶 “速锐

11、速锐” 家庭轿车家庭轿车7.4 清洁能源汽车清洁能源汽车7.4.1 代用燃料汽车代用燃料汽车图图7-40 1979年年BMW公司生产的第一辆液氢轿车公司生产的第一辆液氢轿车7.4.2 电动汽车（电动汽车（EV-Electric Vehicle）图图7-42 清能清能1号燃料电池城市客车号燃料电池城市客车图图7-43 电动汽车的基本组成（电动汽车的基本组成（GM）7.4.3 混合动力汽车（混合动力汽车（HEV- Hybrid Electric Vehicle）图图7-44 一汽混合动力客车一汽混合动力客车 图图7-45 东风混合动力轿车东风混合动力轿车（1）串联式混合动力汽车）串联式混合动力汽车

12、 （SHEV-Series Hybrid Electric Vehicle）图图7-46 通用汽车公司的通用汽车公司的Series-SHEV结构结构（2）并联式混合动力电动汽车）并联式混合动力电动汽车 （ PHEV-Parallel Hybrid Electric Vehicle） 图图7-47 福特汽车公司福特汽车公司PHEV的结构的结构（3）混联式（串并联式）混合动力电动汽车）混联式（串并联式）混合动力电动汽车 （PSHEV-Parallel Split Hybrid Electric Vehicle）图图7-48 福特公司福特公司PSHEV的结构的结构（4）电动汽车和混合动力电动汽车用蓄

13、电池）电动汽车和混合动力电动汽车用蓄电池种类种类电解质电解质比能量比能量比功率比功率能量密度能量密度 功率密度功率密度 循环寿命循环寿命（次）（次）工 作 温工 作 温度（度（）铅铅-酸酸酸性酸性3045407065120700900镍镍-镉镉碱性碱性405512015080110250300 6 0 0 1000-4080镍镍-氢氢碱性碱性508510060080220250800 6 0 0 1200-2880钠钠-硫硫碱性碱性80120100250120160 150310 11003 0 0 350钠钠 - 氯氯化镍化镍固 态固 态 - 陶陶瓷瓷80100150130150 26010

14、00锂离子锂离子 固态聚化固态聚化物物551501903001303006 0 0 1200锂聚化锂聚化物物有机溶剂有机溶剂 1 0 0 120300320220440600-4070锌锌 - 空空气气碱性碱性1 8 0 200200250100-2080铝铝 - 空空气气碱性碱性3 0 0 3501001202501000表表7-1 电动汽车和混合动力汽车用蓄电池性能比较电动汽车和混合动力汽车用蓄电池性能比较7.4.4 燃料电池汽车（燃料电池汽车（FCEV-Fuel Cell Electric Vehicle）图图7-49 燃料电池汽车氢动一号（燃料电池汽车氢动一号（GM 塞飞利）塞飞利）表

15、表7-2 燃料电池的类型和特点燃料电池的类型和特点燃料电池类燃料电池类型型燃料燃料氧化物氧化物电解质电解质导电粒导电粒子子工 作 温 度工 作 温 度/规模规模应用应用碱性燃料电碱性燃料电池（池（AFC）纯氢纯氢纯氧纯氧KOH或或NaOHOH-室温室温2001100kW航天航天质子交换膜质子交换膜燃 料 电 池燃 料 电 池（PEMFC）纯氢或净纯氢或净化重整气化重整气氧气、空氧气、空气气全氟磺酸全氟磺酸膜膜H+室温室温1001300kW电 动 汽 车电 动 汽 车样车样车直接甲醇燃直接甲醇燃料电池料电池（DMFC）甲醇甲醇空气空气全氟磺酸全氟磺酸膜膜H+室温室温20011000kW电动汽车电

16、动汽车磷酸燃料电磷酸燃料电池（池（PAFC）重整气重整气空气空气H3PO4H+10020012000kW发电站发电站熔融碳酸盐熔融碳酸盐燃 料 电 池燃 料 电 池（MCFC）净化煤气净化煤气或重整天或重整天然气然气空气空气（Li-K）CO3CO32-6007002502000kW发电站发电站固体氧化物固体氧化物燃 料 电 池燃 料 电 池（SOFC）净化煤气净化煤气或天然气或天然气空气空气氧化铱或氧化铱或稳定的氧稳定的氧化锆化锆O2-80010001100kW发电站发电站图图7-50 质子交换膜燃料电池的构造质子交换膜燃料电池的构造图图7-51 质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池内部化学反

17、应内部化学反应7.4.5 太阳能汽车太阳能汽车密西根大学密西根大学 (The University of Michigan)的的Momentum明尼苏达大学（明尼苏达大学（The University of Minnesota）的）的Borealis III图图7-53 太阳能电池的原理和太阳能电池板结构太阳能电池的原理和太阳能电池板结构7.5 汽车新材料及其应用汽车新材料及其应用7.5.1 铝及其合金铝及其合金图图7-54 1991年首次推出铝合金车身的年首次推出铝合金车身的奥迪奥迪Avus Quattro概念车概念车7.5.5 陶瓷材料陶瓷材料图图7-55 我国开发的氮化硅基陶瓷汽车零部件

18、我国开发的氮化硅基陶瓷汽车零部件图图7-56 2005上海国际汽车展德国上海国际汽车展德国Meicedes-Benz公司公司展出的陶瓷材料制动盘展出的陶瓷材料制动盘7.5.6 复合材料复合材料 复合材料是一种多相材料，是由有机高分子、无机复合材料是一种多相材料，是由有机高分子、无机非金属和金属等原材料复合而成。复合材料按照机体材非金属和金属等原材料复合而成。复合材料按照机体材料类型可分为聚合物基复合材料（如碳纤维料类型可分为聚合物基复合材料（如碳纤维-酚醛复合材酚醛复合材料）、无机非金属基复合材料（如碳纤维料）、无机非金属基复合材料（如碳纤维-陶瓷复合材料）陶瓷复合材料）和金属基复合材料（如碳

19、纤维和金属基复合材料（如碳纤维-铝基复合材料）等。玻璃铝基复合材料）等。玻璃纤维增强树脂复合材料和碳纤维增强树脂复合材料在汽纤维增强树脂复合材料和碳纤维增强树脂复合材料在汽车上已经获得成功应用。车上已经获得成功应用。7.5.7 稀土材料稀土材料 中国稀土资源丰富，居世界前列。世界已探明的中国稀土资源丰富，居世界前列。世界已探明的稀土储量为稀土储量为6200万吨，其中中国稀土资源工业储量为万吨，其中中国稀土资源工业储量为4800万吨，占世界已探明资源的万吨，占世界已探明资源的80%，为我国为大力，为我国为大力开发稀土材料提供了得天独厚的条件。开发稀土材料提供了得天独厚的条件。 稀土永磁电动机、发电机比传统电励磁起动机、稀土永磁电动机、发电机比传统电励磁起动机、发电机的效率提高发电机的效率提高1020%。稀土永磁起动电机除了。稀土永磁起动电机除了具有传统起动电机所具备的机械特性外，还具有体积具有传统起动电机所具备