汽车概论（微课版）课件 第四章 新能源汽车和汽车智能技术

第四章

新能源汽车和汽车智能技术新能源汽车认知第1节Content电动汽车的结构、性能和发展自动驾驶汽车分级和发展第2节第3节其他汽车智能技术第4节案例导入据中央广播电视总台报道： 2023年7月3日，我国第2000万辆新能源汽车在广州广汽下线，这是广汽新能源汽车的高光时刻，也是中国新能源汽车的荣耀时刻。

第2000万辆新能源汽车下线，意味着什么？意味着中国新能源汽车在产业化、市场化的基础上，迈入规模化、全球化的高质量发展新阶段。从产业化到规模化，从市场化到全球化，中国新能源汽车一路疾驰，留下无数个闪亮节点。

我国新能源汽车产销规模已连续8年稳居全球第一，全球市场份额超过60%；2022年，全球新能源汽车销量前十中，中国品牌占六席；近日，由我国牵头的新能源汽车可充电储能系统功能安全国际标准正式发布……

从市场规模全球领先，到关键技术有效突破，从品牌竞争力大幅提升，到配套设施环境日益优化，中国新能源汽车形成了独特的“魅力攻势”，获得了用户青睐。

这组数据值得说说：我国新能源汽车达成第一个1000万辆，用了15年；完成第二个1000万辆，仅用了17个月。“产量越来越多，用时越来越短”，这背后是政策和市场双重支撑，也是技术和体系共同“加持”。案例导入

同学们想一想：1、为什么新能源汽车产业在我国备受关注？2、为什么我国新能源汽车的发展规模和质量全球领先？3、新能源汽车的发展趋势是什么吗？/01新能源汽车认知新能源汽车发展19世纪末至20世纪初，进入黄金期。后由于多种原因，迅速退出历史舞台石油危机、生态恶化、环境污染等原因，重新发展新能源汽车1832年，英国人发明电动车美国汽车公司重启新能源汽车研究日本丰田普锐斯车型大获成功新能源汽车发展进入21世纪，我国政府大力扶持新能源汽车发展1992年，钱学森提出电动汽车计划2018年，对外资放开新能源汽车产业2020年后，新能源汽车产量大幅提升1995年，孙逢春院士制造出“远望号”电动客车新能源汽车发展新能源汽车定义根据2020年7月工业和信息化部最新修订、颁布实施的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》，新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或者主要依靠新型能源驱动的汽车。新能源汽车分类电动汽车其他新能源汽车纯电动汽车混合动力汽车燃料电池汽车太阳能汽车风能汽车等新能源汽车分类采用燃料电池作为电源的汽车称为燃料电池汽车。燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的高效率发电装置，燃料可以是氢气、甲醇、石油气、甲烷及其他能分解出氢的烃类化合物，目前大多数燃料电池汽车使用压缩氢气或液化氢气作为燃料。以氢燃料为例，燃料电池发电的基本原理是：电池的阳极(燃料极)输入氢气(燃料),氢分子(H₂)在阳极催化剂作用下被解离成氢离子(H+)和电子(e-),H+穿过燃料电池的电解质层向阴极(氧化极)方向运动，e-因不能通过电解质层而由一个外部电路流向阴极；电池的阴极输入氧气(O₂),氧气在阴极催化剂作用下被解离成为氧原子(O),与通过外部电路流向阴极的e-和穿过电解质的H+结合生成稳定结构的水(H₂O),完成电化学反应放出热量。这种电化学反应与氢气在氧气中发生的剧烈燃烧反应是完全不同的，只要阳极不断地输入氢气、阴极不断地输入氧气，电化学反应就会连续不断地进行下去，e-就会不断地通过外部电路流动形成电流，从而连续不断地向汽车提供电力。新能源汽车分类燃料电池汽车与内燃机汽车和纯电动汽车相比，具有以下优点：（1）效率高。（2）续航里程长。（3）绿色环保。（4）过载能力强。（5）低噪声。新能源汽车分类新能源汽车分类燃料电池汽车具有以下缺点：（1）燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高。（2）辅助设备复杂，且质量和体积较大。（3）启动时间长，系统抗震能力有待进一步提高。新能源汽车分类太阳能汽车有两种类型：一种是以装在车身表面的太阳能电池所得的电能为驱动能源的车辆；另一种是先将装在车身外部的太阳能电池得到的电源输给车载蓄电池，然后利用蓄电池上的电源作为驱动能源的汽车。太阳能汽车的工作原理如下：太阳能电池板将收集的太阳光和其他形式的光照射在太阳能电池板表面上，内部建立了电场来生产电流。峰值最大跟踪器将根据太阳能电动车行驶条件的需要，将转化的电流传送到蓄电池并储存起来，也可以直接输送到电动机控制器，或是根据行驶的工况，蓄电池和太阳能电池板同时为电动机提供电流。新能源汽车的常见标识小型新能源汽车牌照为渐变绿色，大型新能源汽车牌照为黄绿双拼色，中文字(汉字)、数字和字母颜色为黑色。新号牌与传统号牌相比，有以下特点：（1）增设专用标志。（2）号牌号码“升位”（3）实行分段管理。（4）改进制作工艺。新能源汽车铭牌是标明车辆基本特征的标牌，通过铭牌，可以了解新能源汽车的主要信息。新能源汽车的常见标识新能源汽车的常见标识英文缩写中文含义EV电动汽车BEV纯电动汽车HEV混合动力电动汽车SHEV串联式混合动力电动汽车PHEV并联式混合动力电动汽车PSHEV混联式混合动力电动汽车PHEV插电式混合动力电动汽车FCEV燃料电池电动汽车REEV增程式电动汽车ISG汽车启动发电一体机BSG皮带传动启动/发电一体化电机BMS电池管理系统SOC荷电状态/02电动汽车的结构、性能和发展电动汽车分类根据动力来源的不同，电动汽车（见图4.10）包括纯电动汽车（BatteryElectricVehicle，BEV）、混合动力电动汽车（HybridElectricVehicle，HEV）和燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle，FCEV）。电动汽车分类纯电动汽车（BEV）是指驱动能量完全由电能提供的、由电机驱动的汽车。混合动力电动汽车（HEV）是指能够至少从两类车载储存的能量（可消耗的燃料、可再充电能量储存装置）中获得动力的汽车。电动汽车的组成和工作原理1.纯电动汽车的组成和工作原理纯电动汽车主要由驱动电机系统、电源系统、整车控制器和辅助系统等组成电动汽车的组成和工作原理电动汽车的组成和工作原理2.混合动力电动汽车的组成和工作原理 混合动力电动汽车的组成和工作原理较为复杂，可根据不同的分类来看。混合动力电动汽车一般可从动力系统结构形式、混合度、是否外接充电等方面分类。电动汽车的组成和工作原理（1）按动力系统结构形式分类①串联式混合动力电动汽车②并联式混合动力电动汽车③混联式混合动力电动汽车电动汽车的组成和工作原理（2）按混合度分类混合度是指混合动力电动汽车中的电动机峰值功率占动力源总功率（电动机峰值功率+发动机峰值功率）的百分比。①微混合型混合动力电动汽车。②轻度混合型混合动力电动汽车。③重度混合型混合动力电动汽车。电动汽车的组成和工作原理（3）按是否外接充电分类①外接充电型混合动力电动汽车②非外接充电型混合动力电动汽车电动汽车的性能参数1.电池基本参数（1）电压（2）电池容量（3）电池能量（4）能量密度（5）功率密度（6）电池放电倍率（7）荷电状态（8）寿命电动汽车的性能参数电机基本参数（1）额定功率。（2）峰值功率。（3）额定转速。（4）最高工作转速。（5）额定转矩。（6）峰值转矩。（7）额定电压。（8）额定电流。（9）额定频率。电动汽车的充电设备1.充电设备分类（1）按充电机安装位置分类。①车载充电机。②非车载充电机。（2）按能量转换方式分类①接触式充电机。②感应式充电机。电动汽车的充电设备2.充电模式（1）慢充方式。（2）快充方式。（3）换电池模式新闻大课堂2023年6月21日，国务院新闻办公室举行国务院政策例行吹风会，工业和信息化部副部长辛国斌介绍了我国新能源汽车产业的有关情况。以下是新闻发布会实录：我（工业和信息化部副部长辛国斌）简要介绍一下我国新能源汽车产业有关情况。新能源汽车是全球汽车产业转型升级、绿色发展的主要方向，也是我国汽车产业高质量发展的战略选择。党中央、国务院高度重视新能源汽车产业发展。习近平总书记强调，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，要深化新能源汽车产业交流合作，让创新科技发展成果更好造福世界各国人民。李强总理指出，要优化支持购买使用政策，加快充电桩等基础设施建设，进一步释放新能源汽车消费潜力。党的十八大以来，在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下，我国率先确立了发展新能源汽车国家战略，接续制定面向2020年和2035年产业发展规划，国务院批复建立产业发展顶层设计和推进机制，各部门齐心协力、主动作为，先后推出70余项支持新能源汽车产业发展政策举措，各地方结合自身实际出台配套政策，行业企业加快创新步伐，共同推动我国新能源汽车产业发展取得历史性成就。经过坚持不懈努力，我国建立了结构完整、有机协同的新能源汽车产业体系，产销量逐年攀高，形成了新能源汽车与相关行业互融共生、合作共赢的良好发展局面。今年1—5月，新能源汽车产销分别完成300.5万辆和294万辆，同比分别增长45.1%和46.8%，新能源汽车销量占到汽车新车总销量的27.7%，继续保持良好发展势头。当前，全球主要汽车生产国纷纷加大政策支持力度，跨国车企也加大研发投入，这为全球新能源汽车产业发展注入了强大动力。当然，产业竞争也日趋激烈。虽然我国新能源汽车产业发展取得了一定成效，但产业仍存在关键核心技术供给不足、全面市场化发展不均衡不充分、支撑保障能力优待提升等问题，需要有关各方共同应对解决。下一步，我们将全面贯彻落实党的二十大精神，落实6月2日国务院常务会议精神，按照党中央、国务院统一部署，统筹发展和安全，深入实施《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，会同相关部门加强宏观指导、加大工作力度，推动新能源汽车产业高质量发展。新闻大课堂请同学们讨论：1.通过查阅相关资料，从新能源汽车产销量、保有量占比、新能源汽车供应链规模等方面，谈谈我国新能源汽车产业在世界上什么水平，近些年快速发展的原因是什么。2.查阅《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，畅谈我国新能源汽车产业的发展前景。/03自动驾驶汽车的分级和发展自动驾驶汽车发展燃油车经过100多年的发展，技术已经十分成熟，难再有新的突破性成长点。伴随着科技的进步、减碳理念盛行、消费者需求的改变以及借助电动车的发展，汽车正朝着电子化、智能化的方向迈进，其中最具有代表性的就是自动驾驶技术。根据我国最新发布的《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》给出的定义，智能网联汽车、智能汽车、自动驾驶汽车等是同一概念，具体是指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X（人、车、路、云端等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现安全、高效、舒适、节能行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。自动驾驶汽车发展自动驾驶汽车发展2011年，美国内华达州立法委员会通过了第一部允许测试无人驾驶汽车的法案，并于2012年5月该州的机动车辆管理局向谷歌发出首张无人驾驶许可证，允许其上路测试。2016年1月，英国交通部宣布，准许自动驾驶汽车在伦敦街头上路测试，并将在2017年允许无人驾驶汽车在高速公路与重要道路上进行测试。2016年2月，日本经济产业省制造产业局汽车课正式公布“无人驾驶评价据点整备项目”并征集承接单位。2017年5月，德国议会两院通过了一项由运输部提出的法案，修改现行的道路交通法规，允许高度或全自动驾驶系统代替人类自主驾驶，给予其和驾驶人同等的法律地位。自动驾驶汽车发展20世纪90年代初期，我国多所高校联合研制成功了我国第一辆自动驾驶汽车ATB-1（AutonomousTestBed）型。2012年11月26日，由陆军军事交通学院改装的“猛狮3号”自动驾驶汽车，完成了从北京台湖收费站到天津东丽收费站共114km的无人驾驶试验。百度公司于2013年开始了百度无人驾驶汽车项目，2016年12月，百度无人驾驶汽车在国内首次实现了城市、环路和高速公路混合路况下的全自动驾驶，测试时的最高速度达100km/h。2018年11月，在杭州举行的世界互联网大会上，阿里巴巴展示了无人配送车“小蜜蜂”，该车可以在城市道路上进行无人配送，并与行人和其他车辆进行交互2021年2月初，文远知行获得网约车运营许可，成为中国第一家拥有开展网约车业务资质的自动驾驶企业自动驾驶汽车分级等级等级名称等级定义0级应急辅助（emergencyassistanc）

系统不能持续执行动态驾驶任务中的车辆横向或纵向运动控制，但具备持续执行动态驾驶任务中的部分目标和事件探测与响应的能力。1级部分驾驶辅助（Partialdriverassistance）

系统在其设计运行条件下持续地执行动态驾驶任务中的车辆横向或纵向运动控制，且具备与所执行的车辆横向或纵向运动控制相适应的部分目标和事件探测与响应的能力。2级组合驾驶辅助（combineddriverassistance）

系统在其设计运行条件下持续地执行动态驾驶任务中的车辆横向和纵向运动控制，且具备与所执行的车辆横向和纵向运动控制相适应的部分目标和事件探测与响应的能力。3级有条件自动驾驶（conditionallyautomateddriving）系统在其设计运行条件下持续地执行全部动态驾驶任务4级高度自动驾驶（highlyautomateddriving）

系统在其设计运行条件下持续地执行全部动态驾驶任务并自动执行最小风险策略。5级完全自动驾驶（fullyautomateddriving）

系统在任何可行驶条件下持续地执行全部动态驾驶任务并自动执行最小风险策略。我国于2021年8月发布了国家标准《汽车驾驶自动化分级》（GB/T40429-2021）。该标准基于驾驶自动化系统能够执行动态驾驶任务的程度，根据在执行动态驾驶任务中的角色分配以及有无设计运行范围限制，将驾驶自动化分成0级至5级/04其他汽车智能技术环境感知技术

智能汽车的环境感知模块利用激光雷达、毫米波雷达、视觉传感器、超声波传感器等各种传感器对周围环境进行数据采集与信息处理，以获取当前行驶环境及本车的有关信息决策规划技术决策规划技术是智能汽车的控制中枢，相当于人类的大脑，其主要作用是依据感知层处理后的信息以及先验地图信息，在满足交通规则、车辆动力学等车辆诸多行驶约束的前提下，生成一条全局最优的车辆运动轨迹。车载语音交互技术

车载语音交互是指车辆内部的交互界面采用语音作为主要的输入和输出方式进行操作和反馈的技术。它通过语音识别技术将驾驶员的语音指令转化为可理解的指令，然后通过语音合成技术将系统的反馈信息以语音形式传达给驾驶员智能座舱技术 智能座舱技术集成了多种IT和人工智能技术，可以为驾驶员和乘客提供智能体验、促进行车安全。新闻大课堂据《中国商报》报道，2023年11月17日，工业和信息化部、公安部、住房和城乡建设部、交通运输部等四部门发布《关于开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作的通知》（以下简称通知），标志着我国智能网联汽车商业化步伐再次加快，智能网联汽车产业发展正式驶入快车道。通知明确指出，为推动我国智能网联汽车产业高质量发展，营造良好发展环境，决定联合组织开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作。这也预示着，符合条件的智能网联汽车将有可能在未来获得路测牌照，并在特定区域内开展商业化运营。中国交通运输协会新技术促进分会专家委员解筱文对中国商报记者表示：“首先，政策的出台将推动智能汽车的商业化进程，吸引更多的企业和资本投入智能汽车领域，从而扩大市场规模；其次，智能网联汽车商业化将促进相关技术的研发和创新，包括车载智能系统、自动驾驶技术、人工智能等，推动整个智能汽车行业的技术进步；再次，智能网联汽车的商业化将带动相关产业链的发展，包括传感器、通信设备、软件开发、芯片、云计算等新兴领域，创造更多的就业机会。”此外，解筱文认为，智能网联汽车的商业化运行将在提高道路交通安全性、减少交通拥堵、降低能源消