汽车文化课件-第7章 现代汽车科技概览

第7章现代汽车科技概览

信息时代带来了一场汽车新技术革命。本章简要介绍了汽车电子化、网络化、智能化和清洁能源汽车等相关技术的基本概念和重要科技成果。

第7章现代汽车科技概览图7-1汽车技术及未来汽车的发展趋势7.1汽车电子化图7-2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（EMS）图7-3汽油机电子控制系统的组成（莫特朗尼克系统）图7-4汽油机电子燃油喷射系统的基本类型7.1.2柴油机高压共轨燃油喷射系统（Common-RailFuelInjectionSystem）图7-5高压共轨喷射系统的基本组成（BOSCH）7.1.3电控自动变速器（EAT）图7-6电控自动变速器的基本组成1-锁止离合器2-变矩器3-行星齿轮变速器４-憜轮组合５-被动齿轮６-差速器７-驱动法兰图7-7自动变速驱动桥的结构布置7.1.4电控无级变速器（ECVT）图7-8无级变速器电子控制系统结构原理图7-9V型钢带的结构与变速原理图7-10A6Multitronic滚动链接-片式链条无级变速器7.1.5汽车四轮驱动系统（4WD）图7-11I-4WD系统结构7.1.6防抱死制动系统（ABS）、驱动防滑系统（ASR）和电子稳定程序控制系统（ESP）（1）防抱死制动系统（ABS）图7-12轿车ABS系统的组成（2）驱动防滑系统（ASR）图7-13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（ESP）图7-14电子稳定程序控制系统（ESP）的组成图7-15电动式EPS的组成7.1.8四轮转向系统（4WS）图7-16汽车4WS控制系统7.1.9主动悬架的电子控制图7-17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（CCS）

图7-18巡航控制开关图7-19ACC控制系统的基本组成7.1.11安全气囊系统（SRS）图7-20汽车正面碰撞试验图7-21汽车侧面碰撞试验图7-22正面碰撞安全气囊系统布置

图7-23正面碰撞和侧面碰撞安全气囊系统的布置7.1.12汽车42V电源系统图7-24集成式起动-发电机的结构和安装位置7.2汽车网络化图7-25汽车上的应用电子控制装置7.2.1CAN总线（CAN-BUS）图7-26CAN总线典型的总线结构（多终端结构）图7-27采用CAN总线控制的汽车信息系统的结构7.2.2局部连接网络（LIN）图7-28LIN网络结构7.2.3基于时间触发的车上网络协议标准FlexRay图7-29FlexRay网络拓扑结构图7.2.4线控技术——汽车结构与汽车设计的革命电信号（电路或无线信号）人机接口执行机构传感机构功能装置图7-30线控系统的基本结构原理图7-31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MOST网络图7-32车上多媒体设备、信息设备的MOST网络应用7.3智能运输系统与汽车智能化7.3.1智能运输系统（ITS）

智能运输系统又称ITS（IntelligentTransportSystem），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。为有效地解决交通阻塞、事故处理、环境保护、能源节约等问题，20世纪60年代末，美国、日本等开始了智能运输系统方面的研究。随着计算机技术、通信技术、电子控制技术的发展，

20世纪90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、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（GPS）和北斗卫星导航系统（CNSS）图7-33GPS定位原理7.3.3车辆导航系统图7-34汽车GPS导航装置的布置7.3.4不停车电子收费系统（ECT）图7-35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图7-36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

图7-37智能车辆检测控制装置的布置

7.3.7汽车智能避撞系统图7-38汽车智能防尾撞系统的组成和控制系统7.3.8声控系统图7-39遥控自动驾驶“速锐”家庭轿车7.4清洁能源汽车7.4.1代用燃料汽车图7-401979年BMW公司生产的第一辆液氢轿车7.4.2电动汽车（EV-ElectricVehicle）图7-42清能1号燃料电池城市客车图7-43电动汽车的基本组成（GM）7.4.3混合动力汽车（HEV-HybridElectricVehicle）图7-44一汽混合动力客车图7-45东风混合动力轿车（1）串联式混合动力汽车（SHEV-SeriesHybridElectricVehicle）图7-46通用汽车公司的Series-SHEV结构（2）并联式混合动力电动汽车（PHEV-ParallelHybridElectricVehicle）图7-47福特汽车公司PHEV的结构（3）混联式（串并联式）混合动力电动汽车（PSHEV-ParallelSplitHybridElectricVehicle）图7-48福特公司PSHEV的结构（4）电动汽车和混合动力电动汽车用蓄电池种类电解质比能量比功率能量密度功率密度循环寿命（次）工作温度（℃）铅-酸酸性30～4540～7065120700～900镍-镉碱性40～55120～15080～110250～300600～1000-40～80镍-氢碱性50～85100～60080～220250～800600～1200-28～80钠-硫碱性80～120100～250120～160150～310>1100300～350钠-氯化镍固态-陶瓷80～100150130～1502601000锂离子固态聚化物55～150190～300130～300600～1200锂聚化物有机溶剂100～120300～320220440600-40～70锌-空气碱性180～200200～250>100-20～80铝-空气碱性300～350100～120250>1000表7-1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（FCEV-FuelCellElectricVehicle）图7-49燃料电池汽车氢动一号（GM塞飞利）表7-2燃料电池的类型和特点燃料电池类型燃料氧化物电解质导电粒子工作温度/℃规模应用碱性燃料电池（AFC）纯氢纯氧KOH或NaOHOH-室温～2001～100kW航天质子交换膜燃料电池（PEMFC）纯氢或净化重整气氧气、空气全氟磺酸膜H+室温～1001～300kW电动汽车样车直接甲醇燃料电池（DMFC）甲醇空气全氟磺酸膜H+室温～2001～1000kW电动汽车磷酸燃料电池（PAFC）重整气空气H3PO4H+100～2001～2000kW发电站熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）净化煤气或重整天然气空气（Li-K）CO3CO32-600～700250～2000kW发电站固体氧化物燃料电池（SOFC）净化煤气或天然气空气氧化铱或稳定的氧化锆O2-800～10001～100kW发电站图7-50质子交换膜燃料电池的构造图7-51质子交换膜燃料电池内部化学反应7.4.5太阳能汽车密西根大学

(TheUniversityofMichigan)的Momentum明尼苏达大学（TheUniversityofMinnesota）的BorealisIII图7-53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7.5.1铝及其合金图7-541991年首次推出铝合金车身的奥迪AvusQuattro概念车7.5.5陶瓷材料图7-55我国开发的氮化硅基陶瓷汽车零部件图7-562005上海国际汽车展德国Meicedes-Benz公司展出的陶瓷材料制动盘7.5.6复合材料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料类型可分为聚合物基复合材料（如碳纤维-酚醛复合材料）、无机非金属基复合材料（如碳纤维-陶瓷复合材料）和金属基复合材料（如碳纤维-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车上已经获得成功应用。7.5.7稀土材料中国稀土资源丰富，居世界前列。世界已探明的稀土储量为6200万吨，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80%，为我国为大力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、发电机的效率提高10～20%。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，还具有体积小、重量轻、结构简单和运行可靠等优点。7.5.8纳米材料纳米科学技术(Nano-ST)是20世纪80年代末期诞生并正在崛起的新科技，纳米科技是研究由尺寸在0.1～100nm（10-10～10-7m）之间的物质体系的运动规律、相互作用以及实际应用中的科学技术。纳米科技是21世纪科