汽车文化 课件 项目五 未来汽车文化

项目五

未来汽车文化Newenergyvehicle任务1汽车智能化知识目标1.了解新能源汽车、智能汽车以及轻量化技术的诞生及发展；2.掌握汽车新技术中的基本分类及基本原理。能力目标1.能识读新能源汽车种类；2.能对常见新能源汽车原理进行讲解；3.能阐述智能汽车中常见智能化功能。素养目标1.了解国产汽车的发展历史；2.培养学生的理解判断能力。任务1汽车智能化1.智能汽车的概念根据GB/T36415-2018《汽车行业信息化实施规范》的定义，汽车智能网联技术是指通过搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与人、车、路、后台等智能信息交互共享，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的一种技术。任务1汽车智能化1.智能汽车的概念

根据我国《智能网联技术路线图》中的解释，智能网联汽车具有两个层面的含义：一是智能化，二是网联化。

在智能化层面，汽车配备了多种传感器（摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达），实现对周围环境的自主感知，通过一系列传感器信息识别和决策操作，汽车按照预定控制算法的速度与预设定交通路线规划的寻径轨迹行驶。任务1汽车智能化1.智能汽车的概念

目前行业内通用的分类标准是美国国家高速公路交通安全管理局（NHTSA）和美国汽车工程师协会（SAE）进行划分的，它按照智能网联汽车的智能化水平将汽车划分为Level0~Level5，下图是分类标准。任务1汽车智能化1.智能汽车的概念按照此分类标准，目前大部分ADAS功能仅停留在L2级别，在部分环境下可以对方向盘和加减速进行控制，大部分还需要驾驶员操作。L3级别是可以在一定条件下由系统完成所有的与驾驶相关的操作，驾驶员只需要提供适当应答即可。德国博世（Bosch）公司根据驾驶员的脚、手、眼睛、脑参与程度划分了一个分级方法。任务1汽车智能化2.智能汽车结构组成及原理智能网联汽车是智能交通系统的核心组成部分，是车联网体系的一个结点。智能网联汽车具备自主的环境感知能力，通过车载信息终端实现与人、车、路、互联网等之间的无线通信和信息交换。智能网联汽车涉及汽车、信息、网络、通信、控制、交通等多个领域的技术，因此其结构比较复杂。任务1汽车智能化

环境感知技术越来越成为智能网联汽车的关键核心技术，车辆需要对道路周围环境进行感知，而车辆周围环境较为复杂，实时地对车辆周围环境进行感知难度较大。智能网联汽车需要对车辆本身状态、道路情况、行人情况、交通信号、交通标识信号、交通状况、车辆周围状况等进行实时的检测与感知。3.智能汽车关键技术感知类型具体目标物车辆本身状态车速、方向、行驶状态、车辆位置道路道路类型检测、道路标线识别、道路状况行人判断车辆行驶前方是否有行人以及速度交通信号自动识别交叉路口的信号灯交通标识物道路两侧的各种交通标志交通状况道路交通的拥堵情况、是否发生交通事故周围车辆车辆前方、后方、侧方的车辆情况任务1汽车智能化

高级驾驶辅助技术通过车辆环境感知技术和自组织网络对道路、车辆、行人、交通标志、交通信号进行检测和识别，并对识别信号进行分析处理，传输给执行机构，保障车辆安全行驶。高级驾驶辅助技术是智能网联汽车重点发展的技术，其成熟程度和使用多少代表了智能网联汽车的技术水平，是其他关键技术的具体应用体现。高级驾驶辅助技术包括3D环视、后视摄像头、后视交通警示系统、盲点检测、车道偏离警告、智能前照灯控制、交通标志识别、前方碰撞警告、智能车速控制和行人检测等，已经在宝马、奥迪等高端品牌车型广泛应用。3.智能汽车关键技术任务1汽车智能化

人机界面技术，尤其是语音、手势识别和触屏技术，在未来汽车市场上将被大量应用。智能网联汽车人机界面的设计，最终目的在于提供良好的用户体验，增强用户的驾驶乐趣或驾驶过程中的操作体验，并在用户体验和驾驶安全性方面做平衡。未来的车载信息显示系统将与智能手机无缝对接，人机交互方面将有更多的选择，并根据个人喜好自由切换。3.智能汽车关键技术任务2汽车轻量化1.汽车轻量化的内涵汽车轻量化的技术内涵是：采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化设计，或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下，尽可能降低汽车产品自身重量，达到减重、降耗、环保、安全的综合指标。汽车整备质量减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升。（1）汽车主流规格车型持续优化，规格主参数尺寸保留的前提下，提升整车结构强度，降低耗材用量。（2）采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等。（3）采用计算机进行结构设计。如采用有限元分析、局部加强设计等。（4）采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。任务2汽车轻量化1.汽车轻量化发展现状我国针对汽车轻量化的愿景是到2030年，高强度钢、镁铝合金、碳纤维维复合材料等轻量化材料要取得较大突破、轻量化多材料体系达到较好的应用水平、掌握先进的制造和连接工艺技术、拥有完善的零部件优化设计和结构，掌握材料、性能、成本一体化设计能力，大福提升我国汽车轻量化技术水平，形成汽车轻量化整车产品和关键零部件自主开发和生产的能力，轻量化技术综合应用进入国际先进行列，由轻量化带动的节能减排效果显著呈现。目标2016-2020年2021-2025年2026-2030年整车整备质量减低10%减低20%减低30%高强度钢强度600MPa以上的应用要达到50%第三代汽车钢达到白车质量的30%2000MPa以上的钢有一定比例应用铝合金单车用量190kg单车用量250kg单车用量350kg镁合金单车用量15kg单车用量25kg单车用量45kg碳纤维增强复合材料碳纤维有一定的用量，成本比2015年下降50%碳纤维使用占车重2%，成本比上阶段下降50%碳纤维使用占车重5%，成本比上阶段下降50%任务2汽车轻量化2.汽车轻量化材料高强度钢定义对于高强度钢和超高强度钢，目前并没有一个统一的定义。有人认为抗拉强度超过340MPa的称为高强度钢。瑞典将钢强度级别分为普通强度钢(MS)、高强度钢(HS)和超高强度钢(EHS)。高强度钢一般有两个分类的依据：屈服强度和抗拉强度。任务2汽车轻量化目前，大多数车型为了提高整车车身的结构安全性，均开始大量采用高强度结构钢，如图为华为问界车型，该车型中白车身大量使用高强度钢，占比超过60%，其中热成型钢使用占比达到19%，搭配笼式车身以及6个安全气囊，使得该车型被动安全水平优异。。2.汽车轻量化材料任务2汽车轻量化下图为沃尔沃某款车型的白车身结构示意图，在车身的A柱、B柱、门槛梁等位置采用了大量的高强度钢，保证了汽车车身的结构安全性。在发生碰撞事故后能有效的保护驾驶员驾驶舱的完整。高强度钢应在外覆盖件和内板件的梁、立柱、加强件等零部件上。2.汽车轻量化材料任务2汽车轻量化铝合金具有良好的成形性。铝合金车体结构主要采用以铝挤压型材为主体的空间框架结构，一般用中强铝材便可满足要求。挤压型材主要是采用空心材，除质量小、刚性高以外，高温强度、耐热性、耐蚀性等也很好，而且可以进行焊接、表面处理和弯曲加工。如图为采用铝合金材料作为的汽车车身。2.汽车轻量化材料任务2汽车轻量化铸造铝合金具有优良的铸造性能。可根据使用目的、零件形状、尺寸精度、数量、质量标准、机械性能等各方面的要求和经济效益选择适宜的合金和合适的铸造方法。铸造铝合金主要用于铸造发动机气缸体、离合器壳体、后桥壳、转向器壳体、变速器、配气机构、机油泵、水泵、摇臂盖、车轮、发动机框架、制动钳、油缸及制动盘等非发动机构件。2.汽车轻量化材料任务2汽车轻量化镁合金材料具有极好的铸造流动性能，因此，非常适合于制造横拉杆之类的薄壁结构件和大面积的车辆内部结构件，如车门和前、后舱盖等。金属镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件，比如转向轴、横梁、变速器壳体等。如图为采用镁铝合金材料制造的镁铝合金气缸体。2.汽车轻量化材料任务2汽车轻量化碳纤维增强复合材料密度小，设计灵活美观，易成形，耐腐蚀，隔热隔电，耐冲击，抗振，易于涂装，且强度高、弹性模量高，具有和金属材料相近的力学性能，在一定条件下有金属薄板所不能比拟的优点。图所示为某款碳纤维车身，2个成年人即可轻松抬起。2.汽车轻量化材料任务3新能源汽车1.认识新能源汽车混合动力汽车中有一类增程式电动汽车，该类型车上发动机作为增程器发电给动力电池充电从而提升续航。增程式电动汽车REEV是一种在纯电动模式下可以达到其所有的动力性能，而当车载可充电储能系统无法满足续航里程要求时，打开车载辅助供电装置为动力系统提供电能，以延长续航里程的电动汽车，且改车载辅助供电装置与驱动系统没有传动轴（带）等传动连接。目前市场上的品牌例如理想、华为问界均采用该技术模式，如图5-26所示为理想ONE车型，目前，理想品牌凭借其优异的驾乘体验、人性化的设计获得了越来越多的消费者认同，单月销量已经连续破万。任务3新能源汽车华为问界车型搭载HUAWEIDriveONE纯电驱增程平台，采用先进智能油冷技术，动力系统更加安全可靠。四驱智驾版前后驱峰值功率达365kW，峰值扭矩达675N·m，整车0-100km/h加速可达4.4秒，并且消除了驾驶员的里程焦虑。该车型凭借出色的驾驶辅助系统、流畅好用的华为鸿蒙智能座舱系统、全铝合金底盘等配置，也获得了消费者的认同。如图为华为问界M5车型。任务3新能源汽车目前主流的混合技术路线是采用发动机与电机串并联的方式，发动机既可发电也可以直接驱动车轮，根据车辆形式的工况进行切换。如图5-29所示为比亚迪DM-I混合动力系统，该系统以电为主，在行驶中尽量多用电、少用油、高效用油，整车零百公里加速比同级燃油车快2-3秒，整车亏电油耗低至3.8L，并且行驶过程中超级静谧，达到纯电动汽车级别，操控性能上采用电动助力转向，操控平顺。任务3新能源汽车燃料电池电动汽车FCEV是一种以燃料电池系统作为单一动力源或者是以燃料电池系统与可充电储能系统作为混合动力源的电动汽车。其电池能量是通过氢气和氧气之间的化学反应作用直接转变成电能，而不是经过燃烧。燃料电池的化学反应过充不会产生有害产物，是一种理想的无污染汽车。其常见结构图如图5-30所示，氢能作为一种理想的能量，其反应生成的位置是水，无污染。任务3新能源汽车目前国内对于燃料电池汽车的研究较多，部分车企已经推出了燃料电池汽车车型，如图所示为长安汽车深蓝SL07燃料电池版本，该车的续航里程达到730公里，采用氢气补能，补能时间仅为3分钟。氢燃料电池汽车的补能方式在基础供应设施部分还不完善，氢能与空气混合易爆炸，并且会对腐蚀金属，产生“氢脆”现象，并且目前制取氢气的方法仍然以电解水为主，这种方式耗能较大，但随着技术研究的深入，未来氢能的利用存在广阔空间。任务3新能源汽车2.新能源汽车结构电动汽车的核心结构主要包括动力蓄电池系统、动力驱动系统和整车控制系统三部分，此外还有车辆辅助控制系统以及动力传动系统等。如图所示，动力电池是整车高压来源，为整车提供电能。任务3新能源汽车2.新能源汽车结构新能源汽车的高压部件主要包括动力电池、电池管理器BMS、整车控制器、驱动电机及电机控制器、高压分线盒、DC/DC转换器、车载充电机、充电口等。任务3新能源汽车2.新能源汽车结构动力蓄电池系统是一个集成的动力能量系统，它通过CAN总线与整车控制系统、充电机、电机控制器等部件进行通讯，并协同工作完成车辆的正常行驶。任务3新能源汽车2.新能源汽车结构动力驱动系统是电动汽车的心脏，主要由驱动电机和电机控制器组成。目前主流车型主要采用永磁同步电机，利用旋转变压器来检测电机的位置与速度，用电机控制器中的IGBT模块来产生三相交流电驱动电机。驱动电机一般需要通过减速器再连接半轴，如图5-37所示。目前很多车企为了节省空间，会把驱动电机、电机减速器、电机控制器、DC/DC转换器、整车控制器、车载充电机、高压分线盒、PTC控制器集成在一个模块中。任务3新能源汽车2.新能源汽车结构整车控制器通过采集驾驶信号判断操纵者的意愿，根据车辆实时行驶情况、动力蓄电池以及驱动电机的工作状态合理分配动力，使车辆运行在最佳状态。整车控制器是整车正常运行的核心部件，负责整车各个子模块的协调、通信与控制作用。任务3新能源汽车2.新