汽車文化課件-第7章 現(xiàn)代汽車科技概覽

1、 第第7章章 現(xiàn)代汽車科技概覽現(xiàn)代汽車科技概覽 信息時代帶來了一場汽信息時代帶來了一場汽車新技術革命。本章簡要介車新技術革命。本章簡要介紹了汽車電子化、網絡化、紹了汽車電子化、網絡化、智能化和清潔能源汽車等相智能化和清潔能源汽車等相關技術的基本概念和重要科關技術的基本概念和重要科技成果。技成果。 第第7章章 現(xiàn)代汽車科技概覽現(xiàn)代汽車科技概覽圖圖7-1汽車技術及未來汽車的發(fā)展趨勢汽車技術及未來汽車的發(fā)展趨勢7.1 汽車電子化汽車電子化圖圖7-2 汽車電子技術的形成與發(fā)展階段汽車電子技術的形成與發(fā)展階段7.1.1 汽油機發(fā)動機管理系統(tǒng)（汽油機發(fā)動機管理系統(tǒng)（EMS）圖圖7-3 汽油機電子控制系統(tǒng)的

2、組成（莫特朗尼克系統(tǒng)）汽油機電子控制系統(tǒng)的組成（莫特朗尼克系統(tǒng)）圖圖7-4 汽油機電子燃油噴射系統(tǒng)的基本類汽油機電子燃油噴射系統(tǒng)的基本類型型7.1.2 柴油機高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)柴油機高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)（Common-Rail Fuel Injection System）圖圖7-5 高壓共軌噴射系統(tǒng)的基本組成（高壓共軌噴射系統(tǒng)的基本組成（BOSCH）7.1.3 電控自動變速器（電控自動變速器（EAT）圖圖7-6 電控自動變速器的基本組成電控自動變速器的基本組成1-鎖止離合器鎖止離合器 2-變矩器變矩器 3-行星齒輪變速器行星齒輪變速器 -憜輪組憜輪組合合 -被動齒輪被動齒輪 -差速器差速器

3、-驅動法蘭驅動法蘭圖圖7-7 自動變速驅動橋的結構布置自動變速驅動橋的結構布置7.1.4 電控無級變速器（電控無級變速器（ECVT）圖圖7-8 無級變速器電子控制系統(tǒng)結構原理無級變速器電子控制系統(tǒng)結構原理圖圖7-9 V型鋼帶的結構與變速原理型鋼帶的結構與變速原理圖圖7-10 A6 Multitronic 滾動鏈接滾動鏈接-片式鏈條無級變速器片式鏈條無級變速器7.1.5 汽車四輪驅動系統(tǒng)（汽車四輪驅動系統(tǒng)（4WD）圖圖7-11 I-4WD系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構7.1.6 防抱死制動系統(tǒng)（防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、驅動防滑系統(tǒng)（）、驅動防滑系統(tǒng)（ASR）和電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)（和電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)（E

4、SP）（1）防抱死制動系統(tǒng)（）防抱死制動系統(tǒng)（ABS）圖圖7-12 轎車轎車ABS系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成（2）驅動防滑系統(tǒng)（）驅動防滑系統(tǒng)（ASR）圖圖7-13 驅動防滑（牽引力控制）系統(tǒng)的組成驅動防滑（牽引力控制）系統(tǒng)的組成 （3）電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)（）電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)（ESP）圖圖7-14 電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)（電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)（ESP）的組成）的組成圖圖7-15 電動式電動式EPS的組成的組成7.1.8 四輪轉向系統(tǒng)（四輪轉向系統(tǒng)（4WS）圖圖7-16 汽車汽車4WS控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)7.1.9 主動懸架的電子控制主動懸架的電子控制圖圖7-17 空氣式主動懸架系統(tǒng)的組成（福特公司）

5、空氣式主動懸架系統(tǒng)的組成（福特公司）7.1.10 巡航控制系統(tǒng)（巡航控制系統(tǒng)（CCS） 圖圖7-18 巡航控制開關巡航控制開關圖圖7-19 ACC控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)的基本組成7.1.11 安全氣囊系統(tǒng)（安全氣囊系統(tǒng)（SRS）圖圖7-20 汽車正面碰撞試驗汽車正面碰撞試驗圖圖7-21 汽車側面碰撞試驗汽車側面碰撞試驗圖圖7-22 正面碰撞安全氣囊系統(tǒng)布置正面碰撞安全氣囊系統(tǒng)布置 圖圖7-23 正面碰撞和側面碰撞安全氣囊系統(tǒng)的布置正面碰撞和側面碰撞安全氣囊系統(tǒng)的布置7.1.12 汽車汽車42V電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)圖圖7-24 集成式起動集成式起動-發(fā)電機的結構和安裝位置發(fā)電機的結構和安裝位置7

6、.2 汽車網絡化汽車網絡化圖圖7-25 汽車上的應用電子控制裝置汽車上的應用電子控制裝置7.2.1 CAN總線（總線（CAN-BUS）圖圖7-26 CAN總線典型的總線結構（多終端結構）總線典型的總線結構（多終端結構）圖圖7-27 采用采用CAN總線控制的汽車信息系統(tǒng)的結構總線控制的汽車信息系統(tǒng)的結構7.2.2 局部連接網絡（局部連接網絡（LIN）圖圖7-28 LIN網絡結構網絡結構7.2.3 基于時間觸發(fā)的車上網絡協(xié)議標準基于時間觸發(fā)的車上網絡協(xié)議標準 Flex Ray 圖圖7-29 FlexRay網絡拓撲結構圖網絡拓撲結構圖7.2.4 線控技術線控技術汽車結構與汽車設計的革命汽車結構與汽車

7、設計的革命電信號（電路電信號（電路或無線信號）或無線信號）人機人機接口接口執(zhí)行機構執(zhí)行機構傳感機構傳感機構功能裝置功能裝置圖圖7-30 線控系統(tǒng)的基本結構原理線控系統(tǒng)的基本結構原理圖圖7-31 汽車線控轉向系統(tǒng)的組成汽車線控轉向系統(tǒng)的組成7.2.5 光纖信息傳輸網絡與汽車媒體光纖信息傳輸網絡與汽車媒體MOST網絡網絡圖圖7-32 車上多媒體設備、信息設備的車上多媒體設備、信息設備的MOST網絡應用網絡應用7.3 智能運輸系統(tǒng)與汽車智能化智能運輸系統(tǒng)與汽車智能化7.3.1 智能運輸系統(tǒng)（智能運輸系統(tǒng)（ITS） 智能運輸系統(tǒng)又稱智能運輸系統(tǒng)又稱ITS（Intelligent Transport S

8、ystem），是將數字通信網絡、自動控制、人工智能等），是將數字通信網絡、自動控制、人工智能等先進技術有效地綜合運用于交通運輸設施、服務控制和車先進技術有效地綜合運用于交通運輸設施、服務控制和車載裝備，加強人、車輛、道路三者之間的信息聯(lián)絡，所形載裝備，加強人、車輛、道路三者之間的信息聯(lián)絡，所形成的一種高效、安全、環(huán)保、節(jié)能的綜合運輸系統(tǒng)。為有成的一種高效、安全、環(huán)保、節(jié)能的綜合運輸系統(tǒng)。為有效地解決交通阻塞、事故處理、環(huán)境保護、能源節(jié)約等問效地解決交通阻塞、事故處理、環(huán)境保護、能源節(jié)約等問題，題，20世紀世紀60年代末，美國、日本等開始了智能運輸系統(tǒng)年代末，美國、日本等開始了智能運輸系統(tǒng)方面的

9、研究。隨著計算機技術、通信技術、電子控制技術方面的研究。隨著計算機技術、通信技術、電子控制技術的發(fā)展，的發(fā)展， 20世紀世紀90年代以來，智能運輸系統(tǒng)在汽車導航、年代以來，智能運輸系統(tǒng)在汽車導航、電子收費、輔助安全駕駛、交通管理優(yōu)化、公共交通支持、電子收費、輔助安全駕駛、交通管理優(yōu)化、公共交通支持、商業(yè)車輛管理等領域獲得了廣泛的應用。商業(yè)車輛管理等領域獲得了廣泛的應用。7.3.2 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）和北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（）和北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（CNSS） 圖圖7-33 GPS定位原理定位原理7.3.3 車輛導航系統(tǒng)車輛導航系統(tǒng)圖圖7-34 汽車汽車GPS導航裝置的布置導航裝置的布

10、置7.3.4 不停車電子收費系統(tǒng)（不停車電子收費系統(tǒng)（ECT）圖圖7-35 不停車電子收費系統(tǒng)的組成不停車電子收費系統(tǒng)的組成7.3.5 汽車專用智能車道系統(tǒng)與自動駕駛車輛汽車專用智能車道系統(tǒng)與自動駕駛車輛圖圖7-36 汽車專用智能車道系統(tǒng)與自動駕駛車輛汽車專用智能車道系統(tǒng)與自動駕駛車輛7.3.6 汽車智能駕駛系統(tǒng)汽車智能駕駛系統(tǒng) 圖圖7-37 智能車輛檢測控制裝置的布置智能車輛檢測控制裝置的布置 7.3.7 汽車智能避撞系統(tǒng)汽車智能避撞系統(tǒng)圖圖7-38 汽車智能防尾撞系統(tǒng)的組成和控制系統(tǒng)汽車智能防尾撞系統(tǒng)的組成和控制系統(tǒng)7.3.8 聲控系統(tǒng)聲控系統(tǒng)圖圖7-39 遙控自動駕駛遙控自動駕駛 “速銳

11、速銳” 家庭轎車家庭轎車7.4 清潔能源汽車清潔能源汽車7.4.1 代用燃料汽車代用燃料汽車圖圖7-40 1979年年BMW公司生產的第一輛液氫轎車公司生產的第一輛液氫轎車7.4.2 電動汽車（電動汽車（EV-Electric Vehicle）圖圖7-42 清能清能1號燃料電池城市客車號燃料電池城市客車圖圖7-43 電動汽車的基本組成（電動汽車的基本組成（GM）7.4.3 混合動力汽車（混合動力汽車（HEV- Hybrid Electric Vehicle）圖圖7-44 一汽混合動力客車一汽混合動力客車 圖圖7-45 東風混合動力轎車東風混合動力轎車（1）串聯(lián)式混合動力汽車）串聯(lián)式混合動力汽車

12、 （SHEV-Series Hybrid Electric Vehicle）圖圖7-46 通用汽車公司的通用汽車公司的Series-SHEV結構結構（2）并聯(lián)式混合動力電動汽車）并聯(lián)式混合動力電動汽車 （ PHEV-Parallel Hybrid Electric Vehicle） 圖圖7-47 福特汽車公司福特汽車公司PHEV的結構的結構（3）混聯(lián)式（串并聯(lián)式）混合動力電動汽車）混聯(lián)式（串并聯(lián)式）混合動力電動汽車 （PSHEV-Parallel Split Hybrid Electric Vehicle）圖圖7-48 福特公司福特公司PSHEV的結構的結構（4）電動汽車和混合動力電動汽車用蓄

13、電池）電動汽車和混合動力電動汽車用蓄電池種類種類電解質電解質比能量比能量比功率比功率能量密度能量密度 功率密度功率密度 循環(huán)壽命循環(huán)壽命（次）（次）工 作 溫工 作 溫度（度（）鉛鉛-酸酸酸性酸性3045407065120700900鎳鎳-鎘鎘堿性堿性405512015080110250300 6 0 0 1000-4080鎳鎳-氫氫堿性堿性508510060080220250800 6 0 0 1200-2880鈉鈉-硫硫堿性堿性80120100250120160 150310 11003 0 0 350鈉鈉 - 氯氯化鎳化鎳固 態(tài)固 態(tài) - 陶陶瓷瓷80100150130150 26010

14、00鋰離子鋰離子 固態(tài)聚化固態(tài)聚化物物551501903001303006 0 0 1200鋰聚化鋰聚化物物有機溶劑有機溶劑 1 0 0 120300320220440600-4070鋅鋅 - 空空氣氣堿性堿性1 8 0 200200250100-2080鋁鋁 - 空空氣氣堿性堿性3 0 0 3501001202501000表表7-1 電動汽車和混合動力汽車用蓄電池性能比較電動汽車和混合動力汽車用蓄電池性能比較7.4.4 燃料電池汽車（燃料電池汽車（FCEV-Fuel Cell Electric Vehicle）圖圖7-49 燃料電池汽車氫動一號（燃料電池汽車氫動一號（GM 塞飛利）塞飛利）表

15、表7-2 燃料電池的類型和特點燃料電池的類型和特點燃料電池類燃料電池類型型燃料燃料氧化物氧化物電解質電解質導電粒導電粒子子工 作 溫 度工 作 溫 度/規(guī)模規(guī)模應用應用堿性燃料電堿性燃料電池（池（AFC）純氫純氫純氧純氧KOH或或NaOHOH-室溫室溫2001100kW航天航天質子交換膜質子交換膜燃 料 電 池燃 料 電 池（PEMFC）純氫或凈純氫或凈化重整氣化重整氣氧氣、空氧氣、空氣氣全氟磺酸全氟磺酸膜膜H+室溫室溫1001300kW電 動 汽 車電 動 汽 車樣車樣車直接甲醇燃直接甲醇燃料電池料電池（DMFC）甲醇甲醇空氣空氣全氟磺酸全氟磺酸膜膜H+室溫室溫20011000kW電動汽車電

16、動汽車磷酸燃料電磷酸燃料電池（池（PAFC）重整氣重整氣空氣空氣H3PO4H+10020012000kW發(fā)電站發(fā)電站熔融碳酸鹽熔融碳酸鹽燃 料 電 池燃 料 電 池（MCFC）凈化煤氣凈化煤氣或重整天或重整天然氣然氣空氣空氣（Li-K）CO3CO32-6007002502000kW發(fā)電站發(fā)電站固體氧化物固體氧化物燃 料 電 池燃 料 電 池（SOFC）凈化煤氣凈化煤氣或天然氣或天然氣空氣空氣氧化銥或氧化銥或穩(wěn)定的氧穩(wěn)定的氧化鋯化鋯O2-80010001100kW發(fā)電站發(fā)電站圖圖7-50 質子交換膜燃料電池的構造質子交換膜燃料電池的構造圖圖7-51 質子交換膜燃料電池質子交換膜燃料電池內部化學反

17、應內部化學反應7.4.5 太陽能汽車太陽能汽車密西根大學密西根大學 (The University of Michigan)的的Momentum明尼蘇達大學（明尼蘇達大學（The University of Minnesota）的）的Borealis III圖圖7-53 太陽能電池的原理和太陽能電池板結構太陽能電池的原理和太陽能電池板結構7.5 汽車新材料及其應用汽車新材料及其應用7.5.1 鋁及其合金鋁及其合金圖圖7-54 1991年首次推出鋁合金車身的年首次推出鋁合金車身的奧迪奧迪Avus Quattro概念車概念車7.5.5 陶瓷材料陶瓷材料圖圖7-55 我國開發(fā)的氮化硅基陶瓷汽車零部件

18、我國開發(fā)的氮化硅基陶瓷汽車零部件圖圖7-56 2005上海國際汽車展德國上海國際汽車展德國Meicedes-Benz公司公司展出的陶瓷材料制動盤展出的陶瓷材料制動盤7.5.6 復合材料復合材料 復合材料是一種多相材料，是由有機高分子、無機復合材料是一種多相材料，是由有機高分子、無機非金屬和金屬等原材料復合而成。復合材料按照機體材非金屬和金屬等原材料復合而成。復合材料按照機體材料類型可分為聚合物基復合材料（如碳纖維料類型可分為聚合物基復合材料（如碳纖維-酚醛復合材酚醛復合材料）、無機非金屬基復合材料（如碳纖維料）、無機非金屬基復合材料（如碳纖維-陶瓷復合材料）陶瓷復合材料）和金屬基復合材料（如碳

19、纖維和金屬基復合材料（如碳纖維-鋁基復合材料）等。玻璃鋁基復合材料）等。玻璃纖維增強樹脂復合材料和碳纖維增強樹脂復合材料在汽纖維增強樹脂復合材料和碳纖維增強樹脂復合材料在汽車上已經獲得成功應用。車上已經獲得成功應用。7.5.7 稀土材料稀土材料 中國稀土資源豐富，居世界前列。世界已探明的中國稀土資源豐富，居世界前列。世界已探明的稀土儲量為稀土儲量為6200萬噸，其中中國稀土資源工業(yè)儲量為萬噸，其中中國稀土資源工業(yè)儲量為4800萬噸，占世界已探明資源的萬噸，占世界已探明資源的80%，為我國為大力，為我國為大力開發(fā)稀土材料提供了得天獨厚的條件。開發(fā)稀土材料提供了得天獨厚的條件。 稀土永磁電動機、發(fā)電機比傳統(tǒng)電勵磁起動機、稀土永磁電動機、發(fā)電機比傳統(tǒng)電勵磁起動機、發(fā)電機的效率提高發(fā)電機的效率提高1020%。稀土永磁起動電機除了。稀土永磁起動電機除了具有傳統(tǒng)起動電機所具備的機械特性外，還具有體積具有傳統(tǒng)起動電機所具備