汽车构造第六章：汽车新技术介绍

学习目标1能够正确认识发动机新技术7.1发动机新技术发动机是汽车的心脏，发动机的性能决定了汽车的动力性、经济性和排放性等。为了强化发动机的动力性，尽可能地提高发动机的热效率，汽车发动机不断地采用新技术。7.1.1自动启停系统

发动机自动启停系统是指在车辆行驶过程中，需要临时停车时（如等红灯、拥堵情况），发动机自动熄火。当需要继续行驶的时候，发动机自动起动的系统。发动机自动启停系统的主要作用是短暂停车时关闭发动机，实现节能减排的目的。

1．自动启停系统的工作原理当车辆因为拥堵或在路口停止行驶时，驾驶员踩下制动踏板并停车摘挡。此时，自动启停系统便开始自检，当该系统发现发动机空转并且变速器处于空挡位置；车轮转速传感器显示车速为零；电子电池传感器显示有足够的能量进行下一次起动。当满足这三个条件后，发动机自动停止转动。当需要继续行驶时，驾驶员踩下离合器，即可起动“启动停止器”，并快速起动发动机。驾驶员完成挂挡和踩油门动作后，车辆便能正常行驶。为了解决一直踩着制动踏板的疲劳问题，只需把电子手刹一并开启，那么发动机只会在轻踩油门踏板后起动，便不用一直踩住制动踏板。对于装备自动变速器的车辆，行驶中只要直接踩制动踏板，当车辆完全停止大概2s后，发动机便会自动熄火，一直踩着制动踏板，发动机就会保持关闭状态。当需要继续行驶时，只要松开制动踏板或转动方向盘，发动机便立即自动起动，使汽车正常行驶，整个启停过程自动变速器都处于D挡位置。自动启停系统设置有开关按钮，如图所示。可以通过该按钮控制自动启停功能的开启和关闭。

2．自动启停系统的利弊分析（1）自动启停技术对油耗的影响很多人认为在城市道路中频繁的熄火/起动，不仅不能达到节油的目的，反而会增加燃油的消耗。其实，自动启停系统主要堵车情况下，车辆短时间停止后再次起动，由于发动机处于正常运转温度，起动阻力较小，此时起动过程的耗油量大致相当于怠速工况运转0.7s的耗油量。所以，理论上停车超过0.7s就有节油的效果。（2）频繁起动对发动机磨损的影响有人认为频繁的起动会造成活塞磨损，产生的金属碎屑也会造成发动机其他部件的磨损。其实，发动机的磨损大多发生在冷车起动时，发动机的磨损有80％以上都来自冷起动的瞬间，正常怠速运行磨损只占20％左右。而自动启停的工作状态是热起动，只是在短暂停车时关闭发动机，再次起动时的发动机温度还很高，机油粘稠度较小、流动性较强，容易附着在零部件上，此时发动机起动磨损不会很大。（3）频繁起动对蓄电池和起动机寿命的影响频繁的启停发动机会对起动机和蓄电池造成伤害。虽然装备有自动启停系统的车型都会采用增强型起动机和蓄电池，但在实际使用中，起动机和蓄电池的故障都会高于未装备自动启停系统的普通车辆。增强型的起动机和蓄电池保养维护费用较高。发动机频繁的启停对机油品质要求较高，使更换机油的费用增加。（4）对积碳的影响当堵车比较严重时，发动机熄灭时间较长，燃烧室温度降低，未完全燃烧的碳氢氧化物和石蜡会形成积碳附着在气缸内壁，产生积碳，使油耗增加、动力变弱。发动机自动启停系统在理论环境下确实可以达到节能环保的目的，但在严重堵车时，会增加蓄电池和起动机的负担。另外在开空调的情况下，蓄电池负担较大，为了给下一次起动积蓄能量，发动机可能会在刚停下不久就再次起动。发动机自动启停系统目前还存在许多弊端，当随着发动机技术的快速发展，发动机启停技术会日趋完善。7.1.2汽油机缸内直喷技术传统的汽油机是往进气歧管中喷油，在进气歧管中与空气形成混合气，然后进入气缸内燃烧。喷油嘴与燃烧室之间有一定的距离，微小的油粒会吸附在管道内壁上，并且汽油与空气的混合受进气气流和气门关闭的影响较大。而缸内直喷是将燃油直接喷射到气缸内，在气缸内与空气混合。ECU可以根据吸入的空气量精确地控制燃油的喷射量和喷射时间，高压的燃油喷射系统可以使油气的雾化和混合效率更加优异，使混合气体燃烧更加充分，从而降低油耗，提高发动机的动力性能。缸内直喷发动机结构如图所示。

1．缸内直喷的工作原理缸内直喷技术采用了均质燃烧和分层燃烧两种不同的燃烧模式。均质燃烧是指在进气行程后期向燃烧室内喷入燃油，在进气行程与压缩行程中完成与空气的充分混合，并在点火时刻使缸内形成较为均匀的混合气，确保稳定点火。分层燃烧是指在压缩行程喷入燃油，随着压缩行程的进行，燃油与空气混合，直至点火时刻，从火花塞处至缸壁，燃油浓度由浓到稀，保证有效点火，有利于火焰的传播，从而提高燃油经济性。缸内直喷发动机燃油和空气混合主要有三种方式，即喷射引导、壁面引导和气流引导，如图所示。喷射引导方式是喷油器设计在缸盖顶部，火花塞设计在发动机的侧面，在火花塞周围易形成较浓的混合气。这种布置方式比较适合于分层稀薄燃烧，具有较好的燃油经济性。壁面引导方式是喷油器侧置，火花塞顶置。通过活塞顶部的特殊形状引导油束运动并与空气混合。此种方式可以在火花塞周围形成较大面积的可燃区域。气流引导方式同样采用喷油器侧置、火花塞顶置的形式。利用进气时形成的滚流强化油气混合。壁面引导和气流引导方式结构形式相似，多用于均质燃烧模式。2．缸内直喷的优缺点缸内直喷发动机与进气道喷射发动机相比有如下优点：（1）当缸内直喷发动机在大负荷或全负荷工况时，在进气行程中将燃油喷入燃烧室，因为油束的移动速度小于活塞的下行速度，所以油束周围的压力较低，使燃油迅速的扩散蒸发，而形成均质燃烧混合气。另外，燃油蒸发吸收热量使气缸内温度降低，增强了抗爆震性能。因此缸内直喷发动机可以用较高的压缩比，提高了发动机的热效率，压缩比一般可提高至11～14。由于缸内温度降低，提高了充量系数，使发动机有较大的输出功率。当缸内直喷发动机在低负荷运行时，在压缩行程中进行燃油喷射，利用气缸内滚流的运动促进油气混合，在火花塞电极附近形成适宜点火的燃油混合气，并且燃油混合气浓度在燃烧室内呈梯度分布，可实现较大的空燃比，从而提高发动机的经济性。同时，分层燃烧模式使燃烧发生在燃烧室的中心区域，被周边的空气隔绝，有效地防止了热量传递给缸体水套，可减少热量损失，提高燃烧的热效率。进气道喷射发动机在冷起动过程中，气缸内温度低，油气蒸发不完全，使实际喷油量远远超过按理论空燃比计算得到的喷油量，而且在冷起动时易出现失火或不完全燃烧现象，使HC排放增加。而缸内直喷发动机可以精确控制每个循环的空气与燃油比例，结合分层燃烧直接起动技术，可降低冷起动时的HC排放，瞬态响应好。缸内直喷发动机根据各缸的实际需求进行燃油喷射，可减少各缸之间的差异，提高各缸均匀性。一般情况下，缸内直喷发动机的各缸均匀性可控制在3%以内。缸内直喷发动机的缺点：由于缸内直喷发动机在怠速或低负荷运行时，在压缩行程后期喷入燃油，燃油和空气没有足够的时间进行混合，使燃油蒸发慢。同时形成的可燃混合气在燃烧室内分布不均匀，部分区域的燃油混合气浓度偏大，产生的NOx增加。另外，缸内直喷发动机大部分运行工况都处于部分负荷，燃烧经常在过量空气系数较大的条件下进行，导致排气中含氧量较多且排气温度较低。在中、小负荷时HC、颗粒排放物增加，三元催化器达不到最佳的转化温度，对氮氧化物的转化效率低，难以满足严格的排放要求。

3．双喷射系统双喷射系统是在缸内直喷的基础上增加了一套进气道喷射装置，如图所示。双喷射系统是将进气道喷射和缸内喷射的优势结合在一起，在提高发动机动力性能的基础上，降低有害物质的排放，达到排放要求。（1）双喷射燃油供给系统歧管喷油器（低压喷射系统）由燃油箱内的预供油燃油泵提供喷射压力，低压燃油导轨与高压油泵相连的目的是利用低压燃油冷却高压油泵，而不是通过高压油泵进行增加。缸内喷油器（高压喷射系统）由高压油泵提供压力，高压油泵将燃油再次升压后送入高压燃油导轨。燃油供给系统如图所示。（2）双喷射系统工作模式双喷射系统有低压单喷射、高压单喷射、高压双重喷射和高压三重喷射等4种工作模式。低压单喷射高压单喷射高压双重喷射高压三重喷射发动机起动，当发动机处于冷态且冷却液温度低于45℃时，发动机在压缩行程采用高压三重喷射模式；当发动机已经起动，但冷却液温度还未达到45℃时，发动机在进气行程和压缩行程采用高压双重喷射模式；当发动机在部分负荷工况下运行，发动机冷却液温度超过45℃时，发动机采用低压单喷射模式，降低燃油消耗；当发动机在低转速全负荷工况下运行时，发动机基于高性能的需求，采用高压单喷射模式；当发动机在高转速全负荷工况下运行时，发动机在进气行程和压缩行程采用高压双重喷射模式。7.1.3发动机稀薄燃烧技术稀薄燃烧是指通过提高发动机内混合气的空燃比，使混合气在空燃比大于理论空燃比数值的状态下燃烧。稀薄燃烧最大的特点是燃烧效率高、经济环保，并且还能有效提高发动机的输出功率。随着汽车技术的发展以及电子技术在汽车上的应用，很多中高档轿车已采用了稀薄燃烧技术。汽油机稀薄燃烧技术采用缸内直喷方式，将高压燃油直接喷入活塞顶部的深坑型燃烧室内，配合进气涡流及燃烧室内的气流运动，形成分层燃烧。同时精确控制气缸内的燃油喷射量和喷射时间，可实现空燃比为50：1的超稀薄燃烧。再结合提高压缩比和废气再循环技术，可有效地改善发动机燃油经济性和排放特性。汽油机缸内直喷稀薄燃烧技术已成为汽油机的发展方向。

1．实现稀薄燃烧的关键技术实现稀薄燃烧的关键技术主要有以下三个主要方面：（1）提高压缩比采用紧凑型燃烧室，通过改进进气口位置使气缸内形成较强的空气运动旋流，提高气流速度；将火花塞置于燃烧室中央，缩短点火距离；提高压缩比至13：1左右，促使燃烧速度加快。（2）分层燃烧如果混合比达到25:1以上，按常规方法是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气（混合比达到12:1左右），外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。为了提高燃烧的稳定性和降低氮氧化物（NOx）的排放，目前采用燃油喷射定时与分段喷射技术，将喷油分成进气初期喷油和进气后期喷油两个阶段。进气初期喷油使燃油首先进入缸内下部随后在缸内均匀分布。进气后期喷油使浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四周被点燃，实现分层燃烧。（3）高能点火高能点火和宽间隙火花塞有利于火核形成，火焰传播距离短，燃烧速度快，稀燃极限大。有些稀燃发动机采用双火花塞或者多极火花塞装置来达到上述目的。

2．稀薄燃烧的方式及特点汽油机稀薄燃烧包括进气道喷射稀薄燃烧系统（PFI）、缸内直喷稀薄燃烧系统（GDI）和均质混合气压燃系统（HCCI）。汽油机稀薄燃烧PFIGDIHCCI（1）进气道喷射稀薄燃烧系统（PFI）普通汽油机工作时的空燃比为10～20，而稀薄燃烧汽油机的空燃比要大得多。为了保证可靠点火，点燃式稀燃汽油机在点火瞬间火花塞周围必须形成易于点燃的空燃比为12.0～13.5的浓混合气。这就要求混合气在气缸内非均质分布。要实现混合气的非均质分布，必须使混合气在气缸内分层。混合气分层主要依靠气流的运动结合适时的喷油实现。进气道喷射稀薄燃烧系统根据进气流在气缸内的流动形式不同，可分为轴向分层和纵向（滚流）分层2种。

1）轴向分层稀薄燃烧轴向分层稀薄燃烧一般是在进气后期进行燃油喷射，通过气缸内的涡流运动实现混合气分层的作用，而喷油时刻决定浓混合气在缸内的位置。如图所示，在进气行程初期随着活塞的向下运动，气缸内形成较强的涡流。通过对进气系统的合理配置，使该涡流的轴心与气缸中心大体一致，形成沿气缸轴线的涡流运动。通过控制喷油时刻，使喷油器在进气后期喷射燃油。燃油混合气最后进入气缸，在气缸内形成上浓下稀的分层效果。在压缩行程后期，虽然随着活塞的上行涡流逐渐衰减，但涡流的分层效果仍大体一直保持到压缩上止点，以利于点火燃烧。在这种燃烧系统中影响稀燃效果的主要因素是气缸内涡流的强度和喷油时刻。一般情况下，涡流强度越强，气缸内混合气上下混合的趋势就越小，分层效果越好；涡流强度越弱，分层效果越差。而喷油时刻则决定了气缸内混合气浓度梯度的分布形式。在进气行程后期喷油，将形成上浓下稀的梯度分布；在进气行程前期喷油，则形成上稀下浓的梯度分布。气缸内涡流的强度喷油时刻

2）纵向（滚流）分层稀薄燃烧纵向（滚流）分层稀薄燃烧是利用滚流式进气道，进气过程中在气缸内绕垂直于气缸中心线且平行于曲轴轴线产生纵向滚流，配合喷射方式在气缸内形成混合气浓度梯度分布，如图所示。喷油器在进气歧管中心布置，顺气流沿气门方向喷油。在滚流作用下，浓混合气经过气缸中央布置的火花塞，两侧为空气，实现横向混合气浓度梯度分布，空燃比可达到23，经济性可提高6%～8%，NOx排放可降低80%。（2）缸内直喷稀薄燃烧系统（GDI）缸内直喷汽油机的喷油器安装在燃烧室内，在气缸内更容易形成不均匀的混合气浓度梯度分布，消除了气道油膜蒸发量对缸内混合气质量的影响，更容易实现稀薄燃烧，且混合气空燃比范围更广，有利于进一步改善发动机的经济性和排放特性。

1）缸内直喷分层稀薄燃烧缸内直喷分层稀薄燃烧如图所示。缸内直喷喷油器的启喷压力为2MPa，采用螺旋气道在缸内产生一定强度的进气涡流，沿气流方向火花塞布置在喷油器下游的油束下方。喷油器顺气流喷射时在气缸内气流的作用下喷雾偏向火花塞方向扩散，形成火花塞附近为浓混合气的分层分布。对应喷射时间控制点火时刻实现可靠着火，并向稀薄混合气扩散燃烧。已燃气体被气流带离火花塞区，新鲜气体被带入喷油区，依次循环工作。发动机压缩比可提高到12，从而提高热效率，改善燃油经济性。

2）缸内直喷滚流分层稀薄燃烧缸内直喷滚流分层稀薄燃烧有切向进气道和直立进气道2种组织滚流的方式。切向进气道直立进气道采用切向进气道利用燃烧室的结构形状，在压缩过程中，气缸内形成压缩滚流，随着压缩行程的进行滚流越来越强，并配合喷射时间，在缸内形成不同的混合气浓度分层分布，如图所示。缸内直喷滚流分层稀薄燃烧的空燃比可达到40，燃油经济性提高30%，采用40％的EGR率可降低NOx排放达90%。根据发动机不同工况控制喷油器喷射时间，可实现均质燃烧和分层燃烧，也可从小负荷到大负荷实现分层稀薄燃烧。采用直立式进气道进气过程中在气缸内直接产生进气滚流，结合压缩过程中不断加强的滚流强度控制最佳喷射时间，在缸内形成混合气浓度的分层分布，如图所示，空燃比可达到50，能有效改善发动机的经济性和排放特性。（3）均质混合气压燃系统（HCCI）均质混合气压燃发动机和传统的汽油机一样，都是向气缸内注入均匀的燃油混合气。但传统的汽油发动机通过火花塞点燃混合气，而均质混合气压燃发动机的点火过程与柴油发动机类似，通过压缩混合气，使混合气温度升高到一定程度而自行燃烧。由于采用压缩点燃的方式，可以采用相当稀薄的混合气。采用均质混合气压燃系统的汽油机的压缩比较高，当压缩行程快结束时，喷油器把燃油喷入气缸，燃油在压缩行程完成时在气缸内分布均匀。此时气缸的压力使均匀分布的油滴自燃，所有的燃料在同一时刻燃烧，提高了燃油的使用效率。均质混合气压燃汽油机采用预混的均匀混合气，混合气自燃。从表面上看，是点燃式汽油机和压燃式柴油机的结合。实际上均质压燃汽油机的燃烧过程与点燃式汽油机和压燃式柴油机的燃烧过程都不同。而理想状态的均质压燃燃烧过程是非扩散的，是在整个燃烧室内同时发生均匀的燃烧。点燃式汽油机和压燃式柴油机都是扩散燃烧，点燃式汽油机主要利用热扩散来实现火焰传播。压缩式柴油机主要依靠燃油蒸气和氧气的扩散现象促进混合气形成，燃烧速率取决于混合气的形成速率。7.1.4复合火花点火系统复合火花点火系统是在半球形燃烧室的两侧对称布置两个型号相同的火花塞，如图所示。两个火花塞与燃烧室中心的距离相等。发动机怠速或低速运行时，仍采用单火花点火。正常工况下，两个火花塞同时点火。

1．复合火花点火系统的优点复合火花点火系统的两个火花塞同时点火使混合气爆炸燃烧，急速形成较强烈的涡流，加快了火焰的传播速度，同时火焰传播距离缩短一半，燃烧所用的时间也相应缩短，大幅度提高了热量利用率。由于燃烧时间缩短，最大扭矩的点火提高角可以显著推迟。因此，点火时燃烧室混合气的温度和压力都较高，有利于着火和快速燃烧。混合气在燃烧室内在空间和时间上都是不均匀的，因此存在火花塞点火的着火概率问题。而两个火花塞同时点火，使着火概率提高一倍。在稀燃发动机中，利用双火花塞的高能点火也是有利的。可实现稳定燃烧。

2．复合火花与废气再循环联姻点火采用废气再循环装置是降低废气排放的有效措施，有利于大幅度减少NOX的排放量。而复合火花点火技术与排气再循环装置（EGR）联姻后，不但NOX排放量可大幅度降低（降低40％-70％），而且更有利于节油。因为它不仅可以减少节流损失，降低燃烧温度，减少冷却损失，还可以使参与燃烧的气体数量增加，使工况质量组成发生变化，改变工况质量的绝热指数，使热效率提高。双火花塞点火系统不仅加强了废气再循环的节油作用，同时还加快燃烧速度，缩短燃烧时间。使用复合火花点火系统后可使废气再循环率提高15％-20％。在燃烧稀混合气的情况下，实现大幅度节油。试验结果表明：把点火时刻调节到最佳扭矩，最小点火提前角，最低NOX排放量时，与常规发动机相比，复合火花点火发动机的油耗可降低10％以上。复合火花与废气再循环联姻点火工作原理如图所示。当活塞运动到上止点，将可燃混合气压缩至终点后，两个火花塞同时点火，使混合气急速爆炸燃烧，推动活塞向下运动做功。排气门打开后，小部分的高温高压废气从排气管上的开口处快速流入废气再循环控制阀，废气再循环控制阀根据车辆的行驶速度和负荷等不同工况，控制废气的引入量，然后通过进气管上的开口进入气缸，将一小部分的排放废气引入燃烧室内。7.1.5可变压缩比技术压缩比是气缸总容积与燃烧室容积的比值，表示活塞由下止点运动到上止点时，气缸内气体被压缩的程度，是影响发动机性能的重要参数之一。一般来说，压缩比越高，发动机的性能就越好。对于传统发动机，因为燃烧室容积和气缸工作容积都是固定不变的，所以其压缩比也是固定不变的。现代汽油机的压缩比一般为8～12，柴油机的压缩比一般为12～22。

1．可变压缩比技术的作用可变压缩比技术主要运用于增压发动机，目的是提高增压发动机的燃油经济性，因为固定的压缩比不能充分发挥增压发动机的性能。在增压发动机中，为了防止爆燃，其压缩比低于自然吸气式发动机。在增压压力低时，热效率降低，使燃油经济性下降。特别是在涡轮增压发动机中，由于增压度上升缓慢，在低压缩比情况下，转矩上升也很缓慢，导致增压滞后现象，即增压作用后，要等发动机加速至一定转换后增压系统才能起到作用。而可变压缩比发动机在增压压力低的低负荷工况使压缩比提高，在高增压的高负荷工况下再适当减低压缩比，使发动机在整个工况范围内有效提高热效率。随着负荷的变化连续调节发动机的压缩比，可以最大限度的发掘发动机的潜力，使其在任何工况下，都能有效提高发动机的热效率，进而提高发动机的综合性能。对于装备可变压缩技术的发动机，在小负荷、低转速运转时，发动机的热效率低，相应的综合性能比较差，此时可用较大的压缩比。在大负荷、高转速运转时，为了防止发生爆燃而使热负荷过高，可以用较小的压缩比。

2．可变压缩比技术的实现方案发动机可变压缩比技术可通过如下几个方案来实现：改变气缸盖的结构改变气缸体的结构改变活塞及曲柄连杆的结构（1）改变气缸盖的结构萨博SVC可变压缩比发动机是让气缸盖与气缸体通过一组摇臂连接在一起，摇臂可以在ECU的控制下改变一定的角度，使燃烧室的体积发生改变，从而达到改变压缩比的目的，结构如图所示。由于该发动机比普通发动机多出了一套摇臂装置，所以它比普通发动机多一套冷却系统，通过气缸盖和气缸套周围的冷却水散热。由于气缸盖和气缸体会发生移位，在气缸盖和气缸体之间设计了一组橡胶套，起到密封作用。（2）改变气缸体的结构法国标致雪铁龙集团的VCRi技术的压缩比可变范围更大，但由于特殊液压控制装置的存在，较大地增大了气缸体的体积，不利于发动机小型化。VCRi技术的活塞和连杆是一体的，只作垂直方向运动，点燃混合气产生的冲击力不会使活塞产生较大的向气缸壁挤压的分力，降低活塞与气缸之间的摩擦，降低发动机内部运转阻力，如图所示。（3）改变活塞及曲柄连杆的结构英菲尼迪VC-Turbo发动机通过在传统的活塞连杆机构上增加多连杆连接机构，实现活塞行程的增加或减少，如图所示。根据车辆的行驶状态和驾驶员的操作，智能选择最佳压缩比。当发动机低转速时，提高压缩比以达到提升燃烧效率的目的；当发动机高转速时，降低压缩比以达到减少发动机爆震的目的。当需要改变压缩比时，调节机构调整执行器臂，执行器臂旋转控制轴当控制轴旋转时，作用在下连杆上，改变多连杆的角度，多连杆调节活塞在气缸内上止点的高度，改变压缩比学习目标2能够正确认识纯电动汽车6.2纯电动汽车纯电动汽车是指仅用动力电池作为驱动能源的汽车，它利用动力电池作为储能动力源，通过动力电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。它是涉及机械学、动力学、电化学、电机学、微电子与计算机控制等多种学科的高科技产品，如图所示。6.2.1纯电动汽车的结构纯电动汽车主要由车载电源、电池管理系统、驱动电动机、控制系统、安全保护系统和车身及底盘等组成，如图所示。

1．车载电源纯电动汽车以动力电池组作为车载电源，用周期性的充电来补充电能。动力电池组是电动汽车的关键设备，动力电池组储存的电能、电池组本身的质量和体积，对纯电动汽车的性能起决定性影响，也是发展纯电动汽车的主要研究和开发对象。动力电池组提供约155～380V高压直流电使驱动电动机运转，另外还通过DC/DC转换器，供应12V或24V低压直流电，并储存在低压电池组中，作为仪表、照明和信号装置的工作电源。目前动力电池的发展已经过了三个历程，如图所示。第一代是铅酸电池。优点是技术成熟、成本低。但比能量和比功率低，不能满足纯电动汽车续航里程和动力性能的要求；第二代是高能电池，包括镍-镉电池、镍-氢电池和锂离子电池等。优点是比能量和比功率都比铅酸电池高，大大提高了纯电动汽车的续航里程和动力性能。但需要复杂的电池管理系统和温度控制系统，并且各种电池对充电技术有不同要求。另外电化学电池中的活性物质在使用一定期限后，容易老化变质以致完全丧失充电和放电功能而报废；第三代是飞轮电池和超级电容器，飞轮电池是电能-机械能-电能转换的电池。超级容量器是电能-电位能-电能转换的电池。这两种储能器在理论上都具有很大的转换能力，而且充放电方便迅速，尚处于研制阶段。

2．电池管理系统电池管理系统是对动力电池组充电与放电时的电流、电压、放电深度、再生制动反馈电流和电池温度等进行控制。电池管理系统对整个动力电池组及其每一单体电池进行监控，保持各单体电池间的一致性。防止个别电池性能变化后，影响整个动力电池组的性能。

3．驱动电动机驱动电动机是驱动纯电动汽车行驶的唯一动力装置，如图所示。主要类型有直流电动机、交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。纯电动汽车有再生制动的功能。制动时电动机可实现再生制动，一般可回收10%～15%的能量，有利于延长汽车的续航里程。

4．控制系统纯电动汽车的控制系统主要是对动力电池组的管理和对驱动电动机的控制。汽车行驶过程中，加速踏板、制动踏板的机械位移行程量转换为电信号，输入中央控制器，通过动力控制模块控制驱动电动机运转。控制系统还用于计算动力电池组剩余电量和汽车剩余的续航里程，对整车低压系统的电子、电器装置进行控制等。5．安全保护系统动力电池组具有高压直流电，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、乘坐和检修时的安全。纯电动汽车还配备电气装置的故障自检和故障报警系统，在电气系统发生故障时自动控制汽车不能起动，防止事故的发生。

6．车身及底盘纯电动汽车的车身及底盘如图所示。动力电池组的质量比较大，为了减轻整车质量，纯电动汽车的车身和底盘部位采用轻质材料制造。动力电池组占据的空间大，在底盘布置上还要有充足的空间，并且要求线路连接、充电、检查和拆装方便，能够实现动力电池组的整体机械式拆装。另外，车身造型特别重视流线型，以降低空气阻力系数。纯电动汽车和传统燃油汽车组成的区别，如表所示。表

纯电动汽车和传统燃油汽车组成的区别组成要素纯电动汽车常规汽车能量补给方式从电网充电从加油站加油车载能量源动力电池组汽（柴）油箱动力装置电机发动机传动系统变速器等离合器、变速器、传动轴、差速器等辅助系统车身电气、低压供电、整车控制、制动/空调/转向等车身电气、低压供电、制动/空调/转向等纯电动汽车按工作原理划分，主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统三部分组成。6.2.2纯电动汽车的工作原理电力驱动系统电源系统辅助系统1．工作原理描述纯电动汽车行驶时，电力驱动系统经储存在动力电池中的电能高效地转化为车轮的动能，控制单元根据加速踏板和制动踏板的输入信号，向驱动控制器发出相应的控制指令，对驱动电动机进行起动、加速、减速和制动控制，并能够将汽车车轮的动能转换为电能充入动力电池。机械传动装置将驱动电动机的驱动转矩传输给汽车的车轮，使汽车前进或后退。工作原理如图所示。正常行驶时驱动电动机发挥其主要的驱动功能，将电能转化为机械能；在减速或下坡滑行时又能进行发电，将车轮的惯性动能转化为电能。机械传动装置将驱动电动机的驱动转矩传输给汽车的车轮，使汽车前进或后退。工作原理如图所示。

2．纯电动汽车的布置形式纯电动汽车的布置是指电源、驱动系统和机械传动装置的具体布置形式。由于纯电动汽车的驱动电动机及其减速器的体积和质量比内燃机要小，动力电池组虽然质量和体积较大，但可以分散布置，所以纯电动汽车的总体布置比较灵活。从电气控制的角度讲，在纯电动汽车总体布置时，应使动力电池组到控制器再到驱动电动机之间的大电流回路尽可能短，以减小回路的电压损失，保证汽车的动力性和续航里程的要求。电源驱动系统和机械传动装置纯电动汽车的布置形式主要有电动机中央驱动、电动轮驱动、电动机驱动桥组合式和双电机驱动等几种形式。纯电动汽车的布置形式电动机中央驱动电动轮驱动电动机驱动桥组合式双电机驱动（1）电动机中央驱动电动机中央驱动的布置形式与内燃机汽车类似，将电动机放置在发动机的位置，动力经离合器、变速器、减速器、差速器传至半轴及车轮，如图所示。这种布置的特点是结构和传统燃油汽车结构类似，可以在内燃机汽车的基础上改装，其传动装置和技术比较成熟。另外只需一台驱动电动机，控制电路简单。（2）电动轮驱动电动轮驱动的布置形式是将电动机及相应的减速器安装在车轮上，如图所示。这种布置形式可以省略传动轴和差速器等装置，简化了传动系统结构。但需要两台或四台电动机，控制电路比较复杂。（3）电动机驱动桥组合式电动机驱动桥组合式布置形式取消了离合器和变速器，但有减速差速机构，由一台电动机驱动两个车轮旋转，如图所示。这种布置形式对驱动电动机的要求较高，不仅要求驱动电动机具有较高的起动转矩，而且要求具有较大的后备功率，以保证纯电动汽车在起动、爬坡和加速超车时的动力性。（4）双电机驱动双电机驱动是将驱动电动机装到驱动轴上，直接由电动机实现变速和差速转换，如图所示。这种布置形式同样对驱动电动机有较高的要求，要求驱动电动机有较大的起动转矩和后备功率。同时，还要求控制系统有较高的控制精度和良好的可靠性，从而保证纯电动汽车行驶的安全、平稳。学习目标2能够正确认识底盘新技术7.2底盘新技术如果说发动机是汽车的心脏，那么底盘则是汽车的骨架，在汽车构造中占有重要地位。随着现代汽车技术的飞速发展，底盘新技术的应用也越来越广泛。7.2.1自动离合器

自动离合器（ACMT）又叫自动离合控制系统，是针对手动挡车型研发的一种智能离合器控制系统。在不改变原车变速器和离合器结构的基础上，加装一套独立的由微电脑控制离合器的分离和结合的系统，从而达到“手动挡车型不用踩离合”的效果。

1．工作原理自动离合器是通过机械、电子和液压系统实现自动控制离合器分离和结合的独立系统，主要由离合器驱动机构、控制电脑、挡位传感器、线束和显示语音单元等部件组成，如图所示。控制电脑根据车辆的行驶状态，包括车速、转速、油门、刹车和换挡等信息，结合驾驶员的意图，模拟最优秀的驾驶技术，用最佳的时间和速度控制离合器驱动机构，使离合器快速分离和平稳结合，达到起步与换挡的平顺舒适性，同时还能避免空油与熄火。另外，还可以通过语音提示驾驶员正确操作。自动离合器系统在保持手动挡车型驾驶乐趣的同时，达到减轻驾驶疲劳，降低汽车油耗和保护发动机的目的。车速转速油门刹车换挡

2．主要功能自动离合器的主要功能有：挡位显示：用数字或字母显示挡位或故障码；换挡离合：换挡时离合器自动分离、结合；起步爬行：起步时，不需要踩加速踏板也能够自动慢速行驶；制动离合：制动过程中离合器根据发动机的运行工况适时自动分离、结合；熄火保护：发动机转速过低时，离合器自动分离，然后再根据运行工况适时结合，保证任何挡位停车时都不会熄火；误操作保护：换挡错误时挡位闪烁，离合器断续结合或分离；自动调整：离合器操纵装置自动补偿摩擦片或机械构件的磨损量；智能控制：电控单元车辆行驶状态自动优化调整运行参数；故障检测：自动离合器能够自动判别故障，并储存故障码；模式选择：自动离合器有标准模式、舒适模式和运动模式等八种模式可供选择，同时可自由调快一挡起步的速度。

3．自动离合器的优势减少驾驶疲劳目前城市堵车越来越严重，开手动挡车的驾驶员需要频繁的油离配合容易导致疲劳和劳损，同时精神紧张，不利安全驾驶。而自动离合器不需要驾驶员踩踏离合器踏板，可以大大节省驾驶员的体力。降低驾驶难度对于新手司机来说，油离配合很需要技术。很多新手司机油离配合不好，而容易熄火，而自动离合器无论任何挡位刹车、停车都不会熄火，同时挂挡错误的时候还有语音提示，从而保证安全起步和停车。降低离合器摩擦片的磨损自动离合器简单来讲就是：当需要踩离合时，机械装置帮助驾驶员踩踏离合器踏板，需要踩多少、放多少，都由控制单元根据车辆行驶状况自动控制。自动离合器的最快分离时间是0.02s，控制精度达0.02mm，这种速度和精度是普通驾驶员无法达到的。节省燃油发动机是靠离合器传递动力的，离合器分离的时间越长，传递的动力就越少。而自动离合器的分离时间为0.02s，通过减少离合器的分离时间，可以达到节油的目的。7.2.2手自一体变速器手自一体变速器就是将汽车的手动换挡和自动换挡结合在一起的变速装置，操纵方式如图所示。该变速器结合了自动变速器和手动变速器的优点，最大限度地减少了变速系统的功率损耗。

1．工作原理手自一体变速器主要由普通的齿轮箱（和手动变速器一样）、电子控制离合器、自动换挡操纵机构和电子控制部分等组成。电子控制离合器的作用是根据需要自动地使离合器分离或接合。工作时由变速器ECU控制步进电机推动离合器拨叉，使离合器分离或接合。自动换挡操纵机构的作用是根据需要自动地挂入相应的挡位，一般设置两个步进电机，都由变速器ECU来控制。其排挡杆的设置和普通自动变速器相似，没有离合器踏板。手自一体变速器齿轮箱电子控制离合器自动换挡操纵机构电子控制部分手自一体变速器的工作是利用自动控制部分来模拟人工的换挡操作，正常驾驶时和液压自动变速器没有什么区别，只是在停车时，离合器是分离的。所以在坡道上停车时，一定要踩住刹车，否则会溜车。如果采用手动模式，便和驾驶手动挡汽车一样，动力非常直接，还省去了踩离合器的动作。并且不需要逐挡地进行加减，可以跳跃加减挡。从结构上看，手自一体变速器实际上就是一款电控的液压自动变速器。其硬件方面只是在换挡杆的操纵台下面增加了3个传感器，分别为加挡传感器、减挡传感器和手动模式传感器；软件方面是在控制系统里增加了手动控制程序，利用传感器感知变速器是否处于手动模式，接收加挡或减挡信号，控制系统根据加减挡信号控制变速器的升挡或降挡。另外还增加了保护措施，例如当发动机转速超过6000转时，控制系统就会发出升挡的指令，使变速器自动升挡。当发动机转速和车速都比较低时，如果驾驶员加挡，则控制系统不会发出升挡指令。相反，如果此时挡位较高，而驾驶员没有进行减挡操作，则控制系统会发出降挡的指令，使变速器降挡。另外，如果增加的三个传感器中，有一个或多个损坏，则变速器会被锁挡。

2．产品类型手自一体的变速器的产品类型有以下几种形式：在自动变速器的基础上加装电子和液压控制装置。由普通“H”型换挡方式的手动变速器和自动离合器相结合的变速系统。以手动变速箱为基础，把自动离合器和电子液压顺序换挡结合到一起。（1）在自动变速器的基础上加装电子和液压控制装置此种类型的变速器即使在手动模式下，自动变速系统仍然随时处于控制状态。如果车速变快，而驾驶员没有进行加挡操作，则控制单元会发出指令，使变速器自动加挡；如果在车速很快时挂入低挡，则不执行；起步时会自动地将挡位挂入1挡或2挡；当车辆打滑还会自动转到恶劣性天气模式，防止车轮打滑。（2）由普通“H”型换挡方式的手动变速器和自动离合器相结合的变速系统其目的是使离合器自动化，而不改变手动变速器传统的换挡机构。此种类型的变速系统结构简单，只是离合器踏板被电动机所取代，根据微处理器的命令将液压系统加压，使离合器分离或接合。起动时，驾驶员只需要挂上挡位，踩踏油门踏板便能顺利起步。换挡时抬起油门踏板，系统自动地将离合器分离。行驶过程中，传感器会时刻监测车辆的挡位、速度、油门位置以及驾驶员是否有换挡操作等，电控单元可以阻止不合时宜的加挡或减挡操作。如有需要，还会发出语音提醒驾驶员选择合适的挡位。（3）以手动变速箱为基础，把自动离合器和电子液压顺序换挡结合到一起。7.2.3汽车线控转向系统转向系统的性能直接影响汽车的操纵稳定性，它在车辆的安全行驶、保护驾驶员的人身安全和改善驾驶员的工作条件等方面起着重要的作用。传统的转向系统有机械转向、动力转向和四轮转向系统等，随着汽车技术的发展，汽车线控转向系统等新技术也越来越多的出现在我们眼前。

1．线控转向系统的工作原理线控转向系统完全颠覆了传统的机械转向设计理念。取消了方向盘与转向轮之间的机械连接取而代之的是电子线路控制从而彻底避免了传统转向系统的固有弊端汽车线控转向系统的工作原理如图所示。利用方向盘转角传感器将检测到的转向数据信号以及汽车行驶过程中的各种信息传递给电控单元，电控单元对接收到的信息进行分析计算，根据自身内部的控制策略，控制转向执行系统进行转向操作。同时，电控单元根据方向盘转角和车轮转角等信号，控制方向盘回正力矩电机工作，从而模拟出相应的路感。

2．线控转向系统的结构汽车线控转向系统主要由方向盘模块、转向执行模块和电控单元等三部分组成，如图所示。方向盘模块包括方向盘、方向盘转角传感器、力矩传感器、方向盘回正力矩电机等。主要作用是将驾驶员的转向意图（通过测量方向盘转角获得）转换成数字信号，并传递给电控单元；同时接受电控单元传送的力矩信号，产生方向盘回正力矩，给驾驶员提供相应的路感信息。方向盘模块方向盘方向盘转角传感器力矩传感器方向盘回正力矩电机转向执行模块包括转向轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和转向轮转向组件等组成。主要作用是接受电控单元的指令，通过转向电机控制器控制转向车轮转动，实现驾驶员的转向意图。转向轮转角传感器转向执行电机转向电机控制器转向轮转向组件电控单元（ECU）的作用是对采集的信号进行分析处理，判别汽车的运动状态，向转向电机和方向盘回正力矩电机发送指令，控制两个电机的工作，保证各种工况下都具有理想的车辆响应，以减少驾驶员对汽车转向特性随车速变化的补偿任务。同时电控单元还可以对驾驶员的操作指令进行识别，判定在当前状态下驾驶员的转向操作是否合理。当汽车处于非稳定状态或驾驶员发出错误指令时，线控转向系统会将驾驶员错误的转向操作屏蔽，而自动进行稳定控制，使汽车尽快地恢复到稳定状态。另外，汽车线控转向系统还具有自动故障处理的功能。自动故障处理系统包括一系列的监控和实施算法，针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理，最大限度地保证汽车的正常行驶。故障自动检测和自动处理系统采用严密的故障检测和处理逻辑，以提高汽车安全性能。

3．线控转向系统的特点（1）提高汽车安全性能汽车线控转向系统取消了转向柱等机械连接，避免了撞车事故中转向柱对驾驶员的伤害；电控单元ECU可以根据汽车的行驶状态判断驾驶员的操作是否合理，并做出相应的调整；当汽车处于极限工况时，可以自动对汽车进行稳定控制。当系统中电子部件出现故障后，由于采用冗余和容错技术，系统仍能实现其最基本的转向功能。（2）提高汽车的操纵稳定性方向盘转角和车轮转角的比值称为转向传动比。线控转向系统根据车速、牵引力控制以及其他相关参数，可以使转向传动比不断变化。低速行驶时，调低转向传动比，可以减少转弯时方向盘转动的角度；高速行驶时，调高转向传动比，防止方向盘过于灵敏。（3）改善驾驶员的路感由于方向盘和转向轮之间无机械连接，驾驶员的路感通过模拟生成。因此，可以从信号中提取最能够反应汽车实际行驶状态和路面状况的信息，作为方向盘回正力矩的控制变量，使方向盘仅向驾驶员提供有用信息，从而为驾驶员提供更为真实的路感。（4）提高汽车的舒适性由于消除了机械结构连接，路面的不平和转向轮的不平衡不会传递到转向轴上。从而减缓了驾驶员的疲劳。另外，取消了转向柱，驾驶员的腿部活动空间和汽车底盘的空间明显增大。（5）体现个性化的设置线控转向系统可以根据驾驶员的要求设置转向传动比和方向盘反馈力矩，以满足不同驾驶员的要求和适应不同的环境。（6）改善汽车的燃油经济性线控转向系统取消了转向柱等机械连接，可以减轻整车的质量，降低油耗，改善汽车的燃油经济性。7.2.4制动盘新技术传统的制动盘是由铸铁制造而成，具有容易加工和耐磨性较好等优点，但是也具有质量大和热稳定性较差等缺点。随着汽车新材料和零部件制造技术的发展，制动盘正向着质量更轻、摩擦系数更大以及耐久性更好的方向发展，碳纤维制动盘和陶瓷制动盘也逐渐被人们所熟悉，如图所示。

1．碳纤维制动盘碳纤维制动盘被广泛用于竞赛汽车上。能够在50m的距离内将汽车的速度从300km/h降低到50km/h，此时制动盘的温度会升高到900℃以上，制动盘会因为吸收大量的热能而变红。碳纤维制动盘能够承受2500℃的高温，具有非常优秀的制动稳定性。由于碳纤维制动盘在温度达到800℃以上时制动性能才能够达到最佳状态，对于大多数只是短途行驶的家用车辆并不适用。另外，碳纤维制动盘的磨损速度很快，制造成本也非常高。所以目前在量产的汽车上使用并不实际。

2．陶瓷制动盘陶瓷制动盘使用的陶瓷材料不是普通的陶瓷，而是在1700℃高温下碳纤维与碳化硅合成的增强型复合陶瓷。陶瓷制动盘能有效而稳定的抵抗热衰退，其耐热效果比普通制动盘高出许多倍。陶瓷制动盘在制动最初阶段就能产生最大的制动力，比传统制动系统更快、距离更短。为了抵抗高热量，在制动活塞与刹车衬块之间用陶瓷来隔热。陶瓷制动盘有非凡的耐用性，如果正常使用可以终生免更换，而普通的铸铁制动盘一般用几年就需要更换。学习目标3能够正确认识汽车电子与电气新技术7.3汽车电子与电气新技术汽车电子最重要的作用是提高汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性。汽车电子化的程度是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。7.3.1照明系统新技术

汽车照明系统对汽车的行驶安全起到了十分重要的作用，同时考虑节能环保的要求，很多的汽车照明系统新技术被广泛应用，如光纤照明、主动转向大灯、前照灯自适应系统和前照灯自动调平系统等。

1．光纤照明

光纤照明技术是根据光的全反射原理利用光源纤维来实现光的传导，具有光电分离、安全可靠和可重复利用等优点。

光纤照明技术利用其光电分离的优势，联合其柔性传输，使其不仅应用于汽车前照灯和前雾灯，更广泛地应用于汽车室内的各种照明。

2．主动转向大灯主动转向大灯（AFS）又叫自适应转向大灯，能够根据汽车方向盘角度、偏转率和行驶速度，持续地对大灯进行动态调节，以适应当前的转向角，保持灯光方向与汽车当前行驶方向的一致，确保对前方道路提供最佳的照明状态，如图所示。

3．前照灯自动调平系统前照灯自动调平系统是指根据车辆负载的变化自动调整前照灯的投射俯仰角度，确保其投射高度在合适的范围内。使前照灯既达到良好的照明效果，又不会对迎面车辆的驾驶员造成炫目，有效地保障了行车的安全。7.3.2多区域自动空调系统

多区域自动空调系统是指拥有两个或多个温区的自动空调系统，即把车内空间分成多个区域，各区域的温度可各自独立进行温度的调节。一般有双区域自动空调和四区域自动空调等几种形式，如图所示。双区域是把车内左右两侧的温区各自独立进行温度的调节。四区域是把驾驶位、副驾驶位、左后位和右后位的温区各自独立进行温度的调节。7.3.3自动泊车辅助系统自动泊车辅助系统是利用车载传感器（一般为超声波雷达或摄像头等），识别有效的泊车空间，并通过控制单元控制车辆进行泊车。相对于传统的倒车辅助功能，如倒车影像以及倒车雷达，自动泊车的功能智能化程度更高，有效的减轻了驾驶员的倒车困难。

1．自动泊车辅助系统的组成自动泊车辅助系统主要由信息检测单元、电子控制单元和执行单元等组成，工作原理如图所示。

2．自动泊车辅助系统的工作原理自动泊车辅助系统的工作原理如图所示。信息检测单元通过超声波雷达和摄像头识别车辆周边的路面环境以及其他车辆的位置，并将采集到的图像数据以及周围物体离车身的距离传递给电子控制单元。电子控制单元将信息检测单元上传的数据进行处理和分析，得出汽车当前的位置、目标的位置参数以及周边的环境，依据这些参数规划好路径，并将指令输出到执行单元。执行单元接收到电子控制单元的指令后，精准控制方向盘、油门和制动系统，使汽车按照规划好的路径行驶，并随时准备接收中断时的紧急停车。学习目标4能够正确认识汽车主动安全新技术7.4汽车主动安全新技术汽车主动安全系统是指通过事先防范，避免事故发生的安全系统。主动安全装置是当车辆处于危险状况时，利用机械及电子装置，给驾驶员发出提示或者直接干预汽车的行驶状态，最大程度的保证车辆行驶安全。7.4.1电子制动力分配系统

电子制动力分配系统（EBD）负责给四个车轮分配制动力，实际上是ABS的辅助功能，机械系统与ABS完全一致，只是在ABS的控制电脑里增加一个控制软件，是ABS系统的有效补充，一般和ABS组合使用。配置有EBD系统的车辆，EBD会自动侦测各个车轮与地面间的附着力状况，将刹车系统所产生的力量，按需分配给四个车轮，制动力可以得到最佳的效率。使制动距离明显地缩短，并在制动时保持车辆的平稳，提高行车的安全性。有无电子制动力分配系统的对比如图所示。7.4.2紧急刹车系统

在正常情况下，大多数驾驶员开始制动时只施加很小的力，然后根据情况增加或调整对制动踏板施加的作用力。

如果遇到紧急情况，必须突然施加很大的制动力，或驾驶员反应过慢时，这种方法会阻碍他们及时施加最大的制动力。紧急刹车系统（EBA）是通过传感器感应驾驶员踩踏制动踏板的速率来理解它的制动行为如果该系统察觉到制动踏板的制动压力恐慌性增加，会在几毫秒内启动全部制动力，使汽车减速或停车其速度要比大多数驾驶员移动脚的速度快得多。当驾驶员释放制动踏板时，EBA系统便转入待机模式紧急刹车系统由于更早地施加了最大的制动力，可显著缩短紧急制动距离，如图所示。7.4.3前方碰撞预警系统前方碰撞预警系统（FCWS）是通过雷达系统来时刻监测前方车辆，判断本车与前车之间的距离、方位及相对速度，当存在潜在碰撞危险时对驾驶者进行警告，如图所示。汽车防撞预警系统是基于智能视频分析处理的预警系统，通过动态视频摄像技术、计算机图像处理技术来实现其预警功能。主要功能为：相对于国内外现有的汽车防撞预警系统，超声波防撞预警系统、雷达防撞预警系统、激光防撞预警系统、红外线防撞预警系统等，在功能、稳定性、准确性、人性化和价格上都具有无可比拟的优势，性能卓越，可全天候、长时间稳定运行，极大提高了汽车驾驶的舒适性和安全性。车距监测及追尾预警前方碰撞预警车道偏离预警导航功能黑匣子功能7.4.4汽车行驶稳定性控制系统电子车身稳定系统（ESP）集合了ABS、电子制动力分配系统（EBD）和牵引力控制系统（TCS，又叫驱动防滑系统ASR）三个系统的功能，主要由传感器、电子控制单元、执行器和ESP警告灯等组成。行车过程中，ESP时刻监控着车辆的运行，可以帮驾驶员控制车辆的纵向和横向稳定。电子车身稳定系统传感器电子控制单元执行器ESP警告灯

ESP电子车身稳定系统是通过计算方向盘角度和4个车轮的转速，判断出驾驶员的目标行驶方向，再通过各路传感器计算出车辆实际的行驶方