第7章现代汽车科技-154

2023/1/151第7章现代汽车科技2023/1/1521、汽车电子化2、汽车网络化3、智能汽车与运输系统4、清洁能源汽车5、汽车新材料及应用2023/1/153第1节汽车电子化2023/1/154一、汽车电子化1980’s开始计算机的广泛应用引发了汽车新技术革命-汽车电子化时代的到来。信息，能源和材料等科学技术的发展，为未来汽车的安全，节能，环保并向智能化，网络化发展拓展了无限空间。2023/1/155一、汽车电子化2023/1/156一、汽车电子化1946年第一台电子计算机诞生；1948年美国贝尔实验室发明了晶体管；1958年美国德克萨斯仪器公司发明了集成电路；三大发明是电子技术发展的三大基石。2023/1/157一、汽车电子化2023/1/158一、汽车电子化汽车电子控制技术：动力传动总成的电子控制；底盘的电子控制；车身系统的电子控制；信息通信系统。2023/1/159一、汽车电子化一、汽油机电子控制系统1、组成2023/1/1510一、汽车电子化汽油机电子控制系统由电控单元控制发动机燃油喷射，点火时刻，怠速和排放；典型的有：博世公司的莫特朗尼克系统，福特公司的发动电子控制系统，通用汽车公司的数字燃油喷射系统。2023/1/1511一、汽车电子化2、类型按喷油位置和混合气形成方式分：间接喷射和直接喷射；按喷油器个数和安装部位分：单点喷射系统和多点喷射系统。2023/1/1512一、汽车电子化2023/1/1513一、汽车电子化单点喷射系统特点：在进气管节气门处只安装一个喷射器,电控单元控制该喷油时刻和喷油器,形成混合气后分配到各缸进气支管。2023/1/1514一、汽车电子化多点喷射系统特点：在每缸进气管进气门的上方分别安装一个喷射器，电控单元控制各喷油器的喷油时刻和喷油量，分别与各进气支管的空气混合形成可燃混合气。2023/1/1515一、汽车电子化3、微机控制点火系统分为有分电器点火系统和无分器点火系统；有分电器点火系统组成：各种传感器，电控单元，分电器和点火线圈等。2023/1/1516一、汽车电子化有分电器点火系统2023/1/1517一、汽车电子化无分器点火系统组成：采用电控单元控制闭合角，点火时刻和爆燃控制外，取消了分电器，电控单元控制点火线圈模块。2023/1/1518一、汽车电子化无分器点火系统—博世2023/1/1519一、汽车电子化4、排放控制系统包括燃油箱燃油蒸气控制EVAP，废气再循环控制EGR和三元催化转化装置等。2023/1/1520一、汽车电子化燃油箱燃油蒸气控制的组成2023/1/1521一、汽车电子化电子式EGR系统组成2023/1/1522一、汽车电子化单床式三元催化转化器双床式三元催化转化器2023/1/1523一、汽车电子化二、柴油机共轨燃油喷射系统为适应严格的排放法规，1990’S初博世开发了柴油机高压电子喷射技术----共轨燃油喷射系统，改善了发动机的动力性，经济性和排放性能。2023/1/1524一、汽车电子化共轨燃油喷射系统组成：燃油低压系统，共轨压力控制系统，燃油喷射控制系统。2023/1/1525一、汽车电子化三、电液自动变速器和电控无级变速器1939年通用公司首个在车上安装液力自动变速器；1950’S出现液力自动变速器；1958年荷兰人发明双V型橡胶带式无级变速器；1979年荷兰VDT公司开发钢片推动带式无级变速器；1983年博世的莫特朗尼克系统。2023/1/1526一、汽车电子化1、电控自动变速器EAT由电控单元根据节气门位置传感器和车速传感器等信号控制换档时机，电控单元制换档电磁阀改变液压回路，通过液压装置实现换档。2023/1/1527一、汽车电子化电控自动变速器2023/1/1528一、汽车电子化2、电控无级变速器ECVT采用电控-液压自动控制，传动比在一定范围内可连续变化。2023/1/1529一、汽车电子化电控无级变速器2023/1/1530一、汽车电子化3、动力传动总成控制将发动机控制和自动变速器控制集成为一个控制模块。2023/1/1531一、汽车电子化四、汽车四轮驱动系统4WD1980’S前4WD系统主要用于越野汽车和军用汽车；为改善动力性能和操纵性能，轿车中使用4WD；在4WD系统中，前后车轮的动力分配直接影响到汽车行驶的动力性能和稳定性能，理想的分配比在30：70，50：50之间，智能型4WD可实现。2023/1/1532一、汽车电子化I-4WD系统结构2023/1/1533一、汽车电子化十三、42V汽车电源系统1980’S以来汽车的电子化使汽车电器与电子设备的用电量以每年4%的速度增加。1990’S大众，奥迪，宝马，保时捷等公司成立了车载电源论坛，提出14V/42V双电压供电系统的规范划案。2023/1/1534一、汽车电子化42V汽车电源系统可将发动机水泵，冷却风扇，空调压缩机，转向助力泵等附件直接由电动机驱动，减少空转消耗，提高能源利用率；可为电动转向，电子制动，发动机电控气门配气相位电磁阀，线控技术，智能化驾驶技术的发展提供动力。

2023/1/1535一、汽车电子化42V汽车电源系统2023/1/1536一、汽车电子化42V汽车电源系统的核心----发电机2023/1/1537一、汽车电子化五、防抱死制动系统、驱动防滑系统和电子稳定程序控制系统1、防抱死制动系统ABS1936年博世发明；铁路机动车和飞机用ABS；1954年福特首次使用飞机用ABS于林肯车上，失败；1971年博世推出电子ABS。2023/1/1538一、汽车电子化传力介质不同：液压式ABS，用于轿车，小型客车；气压式ABS，用于货车和大型客车。2023/1/1539一、汽车电子化轿车用ABS系统组成2023/1/1540一、汽车电子化电控单元所控制通道的数量：三通道ABS与四通道ABS等。2023/1/1541一、汽车电子化三通道ABS系统2023/1/1542一、汽车电子化四通道ABS系统2023/1/1543一、汽车电子化2、驱动防滑系统ASR汽车在易滑路面行驶时，驱动轮打滑，对汽车的驱动力加以控制，使轮胎与路面之间的驱动滑移值保持最佳的控制系统。2023/1/1544一、汽车电子化驱动防滑系统组成2023/1/1545一、汽车电子化3、电子稳定程序控制系统把汽车的制动，驱动，悬架，转向，发动机等各主要总成的控制系统在功能上，结构上有机的综合在一起，可使汽车在各种恶劣工况下都有良好的方向稳定性，表现出最佳的行驶性能。2023/1/1546一、汽车电子化电子稳定程序控制系统2023/1/1547一、汽车电子化六、汽车电动转向系统EPS可根据车速，转向情况等对转向助力实施控制，使动力转向系统在不同的行驶条件下都有最佳的放大倍率。低速时有较大的放大倍率，可减轻转向操纵力，使转向轻便，灵活；高速时减少放大倍率：以稳定转向手感，提高高速行驶的操纵稳定性。2023/1/1548一、汽车电子化汽车电动转向系统2023/1/1549一、汽车电子化七、四轮转向系统4WS在前轮转向的基础上增加后轮转向机构和电子控制系统，转向时能够实现汽车前后四个车轮的转向和控制。2023/1/1550一、汽车电子化四轮转向系统2023/1/1551一、汽车电子化八、主动悬架的电子控制可分为半主动悬架和主动悬架。2023/1/1552一、汽车电子化主动悬架的电子控制2023/1/1553一、汽车电子化九、巡航控制系统CCS又称速度控制系统，其工作时，驾驶员无需操作节气门踏板就能保证汽车以设定的车速匀速行驶。2023/1/1554一、汽车电子化巡航控制系统2023/1/1555一、汽车电子化巡航控制开关2023/1/1556一、汽车电子化十、安全气囊系统SRS1952年安全气囊由美国机械师发明;1953年获得专利;1984年美国汽车碰撞安全标准出台;1999年我国正面碰撞乘员保护的设计规则.2023/1/1557一、汽车电子化按保护作用分：正面碰撞安全气囊系统；侧面碰撞安全气囊系统；和安全帘。2023/1/1558一、汽车电子化正面碰撞乘员保护实验2023/1/1559一、汽车电子化侧面碰撞乘员保护实验2023/1/1560一、汽车电子化正面碰撞安全气囊系统2023/1/1561一、汽车电子化正面和侧面碰撞安全气囊系统的布置2023/1/1562一、汽车电子化安全气囊的组成：传感器，电控单元，气体发生器，气囊，续流器等。2023/1/1563一、汽车电子化十一、汽车空调控制系统可以调节车内空气温度，湿度，清洁度，风速，通风。组成：压缩机，冷凝器，电子控制装置，膨胀阀，蒸发器。2023/1/1564一、汽车电子化汽车空调控制系统2023/1/1565一、汽车电子化十二、汽车防盗系统控制目标是对无授权进入车内，起动汽车和拆卸防盗系统的企图进行监测，在检测到任何无授权侵入行为时，起动报警系统进行声光报警，并阻止汽车起动。2023/1/1566一、汽车电子化汽车防盗系统2023/1/1567第2节汽车网络化2023/1/1568二、汽车网络化为了提高汽车的安全性，经济性和舒适性，电子技术被广泛应用，汽车电子控制单元越来越多，汽车控制器局域网CAN应运而生。SAE根据汽车上网络系统的性能由低至高划分为三个等级标准：A级，B级，C级。2023/1/1569二、汽车网络化2023/1/1570二、汽车网络化一、CAN总线是汽车网络的标准装备，通常采用两条CAN：一条用于驱动系统的高速CAN；一条用于车身系统的低速CAN。2023/1/1571二、汽车网络化CAN总线结构2023/1/1572二、汽车网络化采用CAN总线控制的汽车信息的结构2023/1/1573二、汽车网络化二、局部连接网络是一个汽车底层网络协议，目的是给出一个价格低廉，性能可靠的低速网络，在汽车网络层次结构中作为低端网络的通用协议，逐渐取代目前各种低端总线系统。2023/1/1574二、汽车网络化局部连接网络2023/1/1575二、汽车网络化三、基于时间触发的车上网络协议标准FlexRay是一个为车上应用系统高层网络和线控系统开发的通信标准，已满足在提高数据传输率的条件下，能够满足汽车安全要求的可靠性标准。2023/1/1576二、汽车网络化FlexRay拓朴图2023/1/1577二、汽车网络化四、线控技术线控指利用电子信息的传送和电气装置的动作取代传统的机械，液压，气动装置的连接和动作，如换档杆，油门拉线，转向传动机构制动油路系统等。2023/1/1578二、汽车网络化五、光纤信息传输网络与汽车媒体MOST网络汽车多媒体设备，信息设备的MOST网络是媒体信息传送的网络标准。2023/1/1579二、汽车网络化车上多媒体设备与信息设备的MOST网络应用2023/1/1580第3节智能汽车与运输系统2023/1/1581三、智能汽车与运输系统一、智能运输系统将数字通信网络，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，服务控制和车载装备，加强人，车，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。2023/1/1582三、智能汽车与运输系统二、全球定位系统GPS具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。2023/1/1583三、智能汽车与运输系统全球定位系统GPS2023/1/1584三、智能汽车与运输系统三、车辆导航系统采用车载GPS定位装置确定车辆的行驶位置，与预先存储的地图数据进行地图匹配，实时动态地显示车辆在路网中的位置，并优化车辆达到目的地的最佳路径以达到相应路段后的路径诱导。2023/1/1585三、智能汽车与运输系统车辆导航系统2023/1/1586三、智能汽车与运输系统四、电子收费系统是智能交通系统的一个重要组成部分，它不仅为车主用户，高速公路运营商提供快捷的路桥收费的交易服务，还为ITS智能化信息服务提供了技术支持。2023/1/1587三、智能汽车与运输系统电子收费系统2023/1/1588三、智能汽车与运输系统五、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由车-车通信系统和车-车通信系统组成；车辆自动控制装置能够实现自动驾驶，进行行驶速率与行驶方向自动控制。2023/1/1589三、智能汽车与运输系统汽车专用智能车道系统与自动驾驶车辆2023/1/1590三、智能汽车与运输系统六、汽车智能驾驶系统与智能避撞系统1、汽车智能驾驶系统通过安装在汽车前后，两侧或四角的环境摄像系统对汽车前后左右的一定区域进行不停的扫描和监视，通过车载计算机，电子地图，光学传感器等对环境摄像系统传来的信号进行了分析计算，并根据道路交通管理系统的交通信息发出指令，代替人的大脑指挥执行机构操纵汽车。2023/1/1591三、智能汽车与运输系统汽车智能驾驶系统2023/1/1592三、智能汽车与运输系统2、智能避撞系统包括:纵向防撞系统，侧向防撞系统，交叉口防撞系统。2023/1/1593三、智能汽车与运输系统智能避撞系统2023/1/1594三、智能汽车与运输系统3、声控系统汽车行驶时，驾驶员经常需要双手握住转向盘以随时调整行驶方向，在这种情况下，驾驶员可以通过声音下达指令，进行打开收音机和选择频率，调节车内空调温度，拨打移动电话等。2023/1/1595第4节清洁能源汽车2023/1/1596四、清洁能源汽车一、代用燃料发动机汽车指节约能源，对环境污染极小或是零污染的汽车，包括天然气汽车，液化气汽车，醇类燃料汽车，电动汽车，太阳能汽车等。2023/1/1597四、清洁能源汽车1、压缩天然气CNG汽车液化石油气LPG汽车压缩天然气主要成分是CH4，成本比汽油，柴油低；液化石油气热值高，热效率高，燃烧充分。2023/1/1598四、清洁能源汽车压缩天然气CNG汽车2023/1/1599四、清洁能源汽车2、燃氢发动机汽车德国宝马是开发氢气发动机轿车最高的公司，1979年生产了第一辆液氢轿车。2023/1/15100四、清洁能源汽车燃氢发动机汽车2023/1/15101四、清洁能源汽车3、甲醇汽车、乙醇汽车和液体混合燃料汽车1970’S德国推出了甲醇汽车；1979年菲亚特公司推出乙醇汽车。2023/1/15102四、清洁能源汽车甲醇汽车、乙醇汽车和液体混合燃料汽车2023/1/15103四、清洁能源汽车4、煤液态燃料和阳光燃油合成燃料指以化学方式将煤，天然气，生物质制成的燃料，先转化为合成气体，后转化为液态合成燃料。2023/1/15104四、清洁能源汽车二、电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车2023/1/15105四、清洁能源汽车1、电动汽车由车载电源，电池管理系统，驱动系统，控制系统，车身及底盘，安全保护系统等组成。2023/1/15106四、清洁能源汽车电动汽车2023/1/15107四、清洁能源汽车1）车载电源不同发展时期有不同类型的电池组:第一代：铅酸电池；第二代：高能电池；第三代：燃料电池。2023/1/15108四、清洁能源汽车2）电池管理系统作用是控制动力电池组的充电与放电时的电流，电压，放电深度，再生制动反馈的电流，电池的自动放电率和电池温度等。2023/1/15109四、清洁能源汽车3）驱动系统由驱动电动机和传动系组成，可分为两种：集中驱动系统：由驱动电动机和差速器等组成；轮边驱动系统：在驱动轮安装独立的电动机来驱动。2023/1/15110四、清洁能源汽车4）控制系统作用是电动机的调速控制。2023/1/15111四、清洁能源汽车5）车身及底盘为减轻整车质量，采用了轻质材料，碳纤维增强树脂和复合材料等制造车身和底盘部分总成，并采用三维挤压成型工艺制造出结构复杂，质量小，强度大的装卸动力电池组方便的车架。车身造型采用流线型，以降低车身的空气阻力系数。2023/1/15112四、清洁能源汽车6）安全保护系统采用48-312V的高压直流电流电源时，必须避免人身触电的致命危险，必须设置安全保护系统，确保驾驶员，乘员和维修人员在驾驶，乘坐和维修时的安全。2023/1/15113四、清洁能源汽车7）电动汽车的总体布置形式A、传统式驱动系统用于早期开发的EV上，采用一个驱动电机和传统的离合器-变速器-传动轴-驱动桥-车轮的结构模型和驱动模式。2023/1/15114四、清洁能源汽车B、电动机-驱动桥组合式驱动系统在电动机输出轴端上装置减速器和驱动桥，电动机，减速器，驱动桥和壳体做成整体，使驱动系统的布置紧凑。2023/1/15115四、清洁能源汽车C、电动机-驱动桥整体式驱动系统将电动机轴制成特殊的空心轴，在电动机输出轴端盖处，装置驱动桥的减速齿轮和差速器，其中一要驱动桥的半轴，是从电动机的空心轴中通过，电动机-驱动桥整体式驱动系统的两个半轴与电动机的输出轴在同一轴线上，构成机电一体化的整体式驱动系统，结构紧凑，体积小，能够布置在电动汽车车架下部。2023/1/15116四、清洁能源汽车D）轮毂电动机式驱动系统将电动机装在车轮的轮毂中，减少了传动部件，提高了传动效率。2023/1/15117四、清洁能源汽车2、混合动力汽车HEV在燃料电池技术由于成本过高还不能完全商业化之前，混合动力电动汽车是率先实现商业化的新型车型，又是一种独立车型。2023/1/15118四、清洁能源汽车一汽和东风的混合动力汽车2023/1/15119四、清洁能源汽车按驱动模式混合动力汽车可分为：串联式混合动力SHEV；并联式混合动力PHEV；混联式混合动力PSHEV。2023/1/15120四、清洁能源汽车1）串联式混合动力汽车由发动机，发电机和驱动电动机三大动力总成采用串联的方法组成的SHEV的驱动系统。2023/1/15121四、清洁能源汽车通用公司的SERIESSHEV结构模型2023/1/15122四、清洁能源汽车2）并联式混合动力电动汽车PHEV由发动机，电动/发电机或驱动电动机二大动力总成采用并联的方法组成的PHEV的驱动系统。2023/1/15123四、清洁能源汽车福特公司的PHEV结构模型2023/1/15124四、清洁能源汽车3）混联式混合动力电动汽车PSHEV综合SHEV和PSHEV的结构特点，由发动机，电动-发电机和驱动电动机三大动力总组成；驱动模式:发动机驱动模式，驱动电动机驱动模式和发动机-驱动电动机混合驱动模式。2023/1/15125四、清洁能源汽车福特的PSHEV的结构模型2023/1/15126四、清洁能源汽车4）蓄电池电动汽车和混合动力电动汽车用蓄电池美国先进电池联合会为了衡量各个公司电池技术开发水平，于1992年制订了先进电池的中期限长期目标，1997年制订了商业化目标以界定研发阶段和商业化阶段。2023/1/15127四、清洁能源汽车3、燃料电池汽车燃料电池按电化学方式直接将化学能转化为电能，不经过热机过程，能量转化理论上可85-90%，目前已达到45-60%，几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物，被认为是21世纪首选的洁净，高效的发电技术。2023/1/15128四、清洁能源汽车通用公司的燃料电池汽车2023/1/15129四、清洁能源汽车按电解质的种类不同，燃料电池可分为：碱性燃料电池AFC；磷酸燃料电池PAFC；熔融碳酸盐燃料电池MCFC；固体氧化物燃料电池SOFC；固体高分子型燃料电池PEFC；质子交换膜燃料电池PEMFC；直接甲醇型燃料电池DMFC。2023/1/15130四、清洁能源汽车质子交换膜燃料电池具有比功率大，起动快，寿命长，体积小，工作温度低，能耗少，能量转换效率高，设计制造容易等优点，已成为电动汽车燃料电池的重要发展方向。2023/1/15131四、清洁能源汽车质子交换膜燃料电池构造2023/1/15132四、清洁能源汽车质子交换膜燃料电池内部化学反应2023/1/15133四、清洁能源汽车三、太阳能汽车组成部分：驾驶控制系统；电器系统；传动系统；机械系统；车身和底盘；太阳能电池板。2023/1/15134四、清洁能源汽车参加比赛的太阳能汽车2023/1/15135四、清洁能源汽车1、驾驶控制系统转向灯，制动灯，加速器踏板，后视镜，空气流通装置和巡航控制系统。2023/1/15136四、清洁能源汽车2、电器系统是太阳能汽车的核心，由电池和电子执行器件组成，控制和管理整个系统所有的输入和输出。2023/1/15137四、清洁能源汽车3、传动机构与传统汽车不同，由电机和能把电机的电能传送到车轮而使汽车行驶的装置组成，由于产生的功率不到5HP，常在汽车的一个后轮上装有电动机。2023/1/15138四、清洁能源汽车4、机械系统包括悬架，制动器，转向盘，车轮和轮胎。通常只有三个或四个车轮。2023/1/15139四、清洁能源汽车5、车身和底盘车身圆滑而奇特，没有固定的标准，每辆车都有自己的特点，车身设计的主要目标是使前进的气动阻力最小，最大程度地接受太阳光的曝晒，质量最轻，安全性最高。底盘：立体构架结构，半单体横造结构，碳质横梁结构和半单体横造结构。2023/1/15140四、清洁能源汽车6、太阳能电池板太阳能电动汽车的关键技术是太阳能电池板，一般在太阳能电动汽车的顶棚上装置转换能力较强的单晶硅电池板组，太阳能电池板占据了很大的面积，并且必须装置在太阳能电动汽车的顶部。2023/1/15141四、清洁能源汽车太阳能电池的原理和太阳能电池板结构2023/1/15142第5节汽车新材料及应用2023/1/15143五、汽车新材料及应用一、新型结构材料通常材料的成分可分为：金属材料和非金属材料；随着科技的发展，未来汽车材料除金属材料，非金属材料外，复合材料和纳米材料