汽車文化-第5章

導(dǎo)讀

2018年1月9日，國際消費電子產(chǎn)品展覽會（簡稱CES）在美國拉斯維加斯開幕。隨著能源轉(zhuǎn)化和人工智能的推進(jìn)，汽車行業(yè)也逐漸向著電子行業(yè)靠攏，在本屆展會上，電動汽車成為展會的重要項目，自動駕駛及AI交互技術(shù)成為參展汽車的主流，未來汽車正在路上。學(xué)習(xí)目標(biāo)了解未來汽車發(fā)展的主流趨勢1了解未來汽車的新理念5了解車聯(lián)網(wǎng)的概念及架構(gòu)4了解新能源汽車的類型及特點2了解汽車自動駕駛技術(shù)的原理及應(yīng)用前景35.1新能源5.1.1電動汽車5.1.2混合動力汽車5.1.3其他新能源汽車

2017年，我國新能源汽車產(chǎn)銷量接近80萬輛，分別達(dá)到79.4萬輛和77.7萬輛，同比增長53.8%和53.3%。2018年1月9日，隨著比亞迪唐100插電式混合動力汽車駛下生產(chǎn)線，比亞迪成為我國首個新能源汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷量突破30萬輛的汽車品牌。中國新能源汽車已進(jìn)入蓬勃發(fā)展的新時代。

新能源汽車主要包括電動汽車、混合動力汽車及其他新能源汽車。電動汽車可分為純電動汽車、增程式電動汽車和燃料電池電動汽車。5.1.1電動汽車1．

純電動汽車

純電動汽車是完全由車載電池提供動力源的汽車。雖然它已有百余年的悠久歷史，但一直受限于蓄電池價格高、壽命短、外形尺寸和重量大、充電時間長等問題而無法廣泛推廣。但隨著電池技術(shù)不斷革新，純電動汽車在續(xù)航性、電池使用壽命、充電等方面的性能都得到較大提升。目前，純電動汽車雖未能與燃油汽車相抗衡，但已徹底擺脫了對燃油的依賴，能量運用更為高效，做到了零排放；此外，純電動車還擁有更多的駕駛動感和樂趣，無論何時，駕駛?cè)瞬葎蛹铀偬ぐ?，電?qū)系統(tǒng)都能夠瞬間提供最大值的轉(zhuǎn)矩，帶來令人興奮的駕駛體驗。純電動汽車已逐漸成為未來汽車發(fā)展的主流。

如圖5-1所示為北汽新能源ARCFOX-7純電動超級跑車，該車將于2018年6月上市，采用3電機的配置作為動力源，最大功率達(dá)450kW，峰值扭矩達(dá)到了驚人的1050N·m，最高時速可達(dá)260km/h，最大續(xù)航里程將達(dá)到400～500km，百公里加速僅為2.8s，各項性能均不輸于燃油跑車。常用電動汽車蓄電池有鎳氫蓄電池和鋰離子蓄電池。

鎳氫蓄電池：正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成，它是一種堿性蓄電池。圖5-1北汽新能源ARCFOX-7純電動超級跑車

鋰離子蓄電池：簡稱鋰電池，是以鋰離子嵌入化合物為正極材料的蓄電池總稱。鋰離子蓄電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。鋰離子蓄電池能量密度大，平均輸出電壓高、工作溫度范圍寬（-20～60℃）、循環(huán)性能優(yōu)越，可快速充放電，充電效率高達(dá)100%；而且輸出功率大、使用壽命也長。課堂討論在我國汽車市場，純電動汽車已經(jīng)出現(xiàn)許多年，但什么原因?qū)е录冸妱悠囄茨芷占澳兀?．增程式電動汽車增程式電動汽車又稱為串聯(lián)式混合動力電動汽車，主要由發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電機（發(fā)電機、電動機）和蓄電池組等部件組成，如圖5-2所示。增程式電動汽車原理框圖如圖5-3所示，增程式發(fā)動機僅僅用于發(fā)電，發(fā)電機所發(fā)出的電能供給電動機，電動機驅(qū)動汽車行駛。發(fā)電機發(fā)出的部分電能向電池充電，來延長電動汽車的行駛里程。電池還可以單獨向電動機提供電能來驅(qū)動電動汽車，使電動汽車在零污染狀態(tài)下行駛。圖5-2增程式電動汽車示意圖

圖5-3增程式電動汽車原理框圖驅(qū)動軸電動機逆變器蓄電池發(fā)電機發(fā)動機因為發(fā)動機并不直接驅(qū)動車輪，因此也不需要變速箱。這相當(dāng)于在普通的電動車上裝載了一臺燃油發(fā)電機，因此，增程式電動汽車嚴(yán)格來說仍然屬于電動汽車。增程式電動汽車的優(yōu)點是：噪聲低、起步扭矩大，可以當(dāng)純電動車使用，在充電方便的條件下只充電、不加油，使用成本較低；由于自身帶有發(fā)動機發(fā)電，只要有加油站，增程式電動汽車就可以一直行駛下去，從而解決了目前充電設(shè)施緊缺的問題；因為發(fā)動機不直接驅(qū)動車輪，發(fā)動機轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速、汽車行駛速度沒有直接關(guān)系，通過控制系統(tǒng)優(yōu)化，可以使發(fā)動機一直工作在最佳轉(zhuǎn)速，即使在充電不便時，市內(nèi)堵車路況下油耗也比較低。但增程式電動汽車由于發(fā)動機和發(fā)電機并不直接驅(qū)動車輪，會造成部分功率的浪費；在高速行駛時，油耗反而偏高。因此，增程式電動汽車只是作為電動汽車的過渡產(chǎn)品，而并未廣泛推廣。此類代表車型有寶馬i3（見圖5-4）、雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)和奧迪A1e－tron等。圖5-4寶馬i3電動汽車3．燃料電池電動汽車氫能燃料電池汽車（見圖5-5）是目前正在發(fā)展的燃料電池電動汽車的主要形式，是以氫為主要燃料的汽車，其能量源是燃料電池。燃料電池是把燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個蓄電池，但實質(zhì)上它是一個“發(fā)電廠”而不是“儲電廠”。圖5-5氫能燃料電池汽車

如圖5-6所示，氫能燃料電池的工作原理是：將氫氣送到負(fù)極，經(jīng)過催化劑（鉑）的作用，氫原子中兩個電子被分離出來，這兩個電子在正極的吸引下，經(jīng)外部電路產(chǎn)生電流，失去電子的氫離子（質(zhì)子）可穿過質(zhì)子交換膜（即固體電解質(zhì)），在正極與氧原子和電子重新結(jié)合成為水。由于氧可以從空氣中獲得，只要不斷給負(fù)極供應(yīng)氫，并及時把水（蒸汽）帶走，燃料電池就可以不斷地提供電能。圖5-6燃料電池的工作原理燃料電池的優(yōu)點是：能量轉(zhuǎn)化效率高，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)80%，約為內(nèi)燃機的2倍；燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水，不會污染環(huán)境；燃料電池本身工作無噪聲，無振動；其電極僅作為化學(xué)反應(yīng)的場所和導(dǎo)電的通道，本身不參與化學(xué)反應(yīng)，無損耗，壽命長。由于燃料電池所用的氫儲存和供應(yīng)較為困難，造成燃料電池成本一直居高不下，燃料電池電動汽車在短期內(nèi)還難以進(jìn)行商業(yè)化推廣。5.1.2混合動力汽車

混合動力汽車（見圖5-7）是指同時裝備兩種動力來源——熱動力源（由傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機或者柴油發(fā)動機產(chǎn)生）與電動力源（電池與電動機）的汽車。混合動力汽車一般采用能夠滿足汽車日常駕駛需求的小排量發(fā)動機，通過電動機獲得加速與爬坡所需的附加動力，在未犧牲性能的前提下，大大降低了燃油消耗和廢氣排放。目前，在電動汽車短期內(nèi)還無法徹底取代燃油汽車的大背景下，混合動力汽車因其油耗低、續(xù)航性好、市場適應(yīng)性強等特點而成為新能源汽車中最具有產(chǎn)業(yè)化和市場化前景的汽車。圖5-7雪鐵龍公司的混合動力汽車1．

并聯(lián)式混合動力汽車并聯(lián)式混合動力汽車主要由發(fā)動機、驅(qū)動電機（發(fā)電機或電動機）和蓄電池組等部件組成，如圖5-8所示。并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)中，發(fā)動機或電動機可單獨工作，也可以同時作為動力源來驅(qū)動汽車，并聯(lián)式混合動力電動汽車原理框圖如圖5-9所示。圖5-8并聯(lián)式混合動力電動汽車示意圖

圖5-9并聯(lián)式混合動力電動汽車原理框圖蓄電池逆變器電機耦合器驅(qū)動器發(fā)動機2．

混聯(lián)式混合動力電動汽車混聯(lián)式混合動力汽車主要由發(fā)動機、發(fā)電機、電動機、行星齒輪機構(gòu)和蓄電池組等部件組成，如圖5-10所示。豐田普銳斯所采用的混合驅(qū)動方式將發(fā)動機、發(fā)電機和電動機通過一個行星齒輪裝置連接起來，動力從發(fā)動機輸出到與其相連的行星架，行星架將一部分轉(zhuǎn)矩傳送到發(fā)電機，另一部分傳送到電動機并輸出到驅(qū)動軸。此時車輛并不是串聯(lián)式或者并聯(lián)式，而是介于串聯(lián)和并聯(lián)之間，充分利用了兩種驅(qū)動方式的優(yōu)點?；炻?lián)式混合動力汽車原理框圖如圖5-11所示。圖5-10混聯(lián)式混合動力汽車示意圖圖5-11混聯(lián)式混合動力汽車原理框圖發(fā)動機行星齒輪機構(gòu)電動機驅(qū)動軸蓄電池逆變器發(fā)電機5.1.3其他新能源汽車天然氣是一種清潔環(huán)境負(fù)荷能源，是在油田、氣田、煤田和沼澤地帶產(chǎn)生的天然氣體，主要成分是甲烷，純天然氣甲烷含量一般占90%以上。用作汽車燃料的天然氣主要有壓縮天然氣（CNG）和液化天然氣（LNG）。作為車用燃料，與汽油車和柴油車相比，燃?xì)馄嚨奈矚庵幸谎趸寂欧帕靠蓽p少80%以上，碳?xì)浼暗趸衔锱欧乓泊蟠鬁p少，溫室氣體CO2的排放亦有顯著降低，且基本無顆粒及硫化物排放，有效延長了發(fā)動機和潤滑油的使用壽命。另外，天然氣還擁有經(jīng)濟性高、運行噪聲低、低溫啟動性較好等特點，是一種優(yōu)質(zhì)車用燃料。1．

燃?xì)馄囂烊粴饷芏鹊?，不如汽油和柴油容易儲存，天然氣用于汽車燃料時，需要專用的燃料儲運和供給系統(tǒng)。為提供充足的燃料，天然氣必須壓縮至20.7～24.8MPa，然后進(jìn)入高壓氣瓶內(nèi)。大眾途安壓縮天然氣汽車如圖5-12所示。圖5-12大眾途安CNG汽車1）

壓縮天然氣汽車

LNG就是液化天然氣（LiquefiedNaturalGas）的簡稱，將氣田生產(chǎn)的天然氣凈化處理，再經(jīng)超低溫（-161℃）處理后，氣體天然氣就變成了液體天然氣，即液化天然氣。液化天然氣無色、無味、無毒且無腐蝕性，體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/610，質(zhì)量僅為同體積水的45%左右。另外，液化天然氣燃燒后幾乎不產(chǎn)生污染。汽車用LNG就全球范圍內(nèi)講都還在起步階段，由于配套設(shè)置不完善及其他原因制約，LNG目前更多用在商用車領(lǐng)域（見圖5-13），乘用車方面應(yīng)用較少。圖5-13LNG汽車2）

液化天然氣汽車LPG是液化石油氣（LiquefiedPetroleumGas）的簡稱，是指常溫下加壓（約1MPa）而液化的石油氣。液化石油氣來自煉廠氣、濕性天然氣或油田伴生氣。由于液化石油氣幾乎不含有不可燃燒成分，發(fā)熱量高、燃燒充分、無粉塵灰渣，所以是一種清潔能源。使用液化石油氣能減少空氣污染，保護(hù)環(huán)境。液化石油氣因燃燒時釋放的熱量是常用燃?xì)庵凶罡叩?，非常適合當(dāng)做車用燃料。以液化石油氣為燃料的LPG汽車（見圖5-14）早已問世，目前全世界已有超過54個國家采用了LPG汽車，總數(shù)接近1500萬輛。在國內(nèi)，LPG在車輛方面的應(yīng)用大多是有政府扶持的公交車。圖5-14大眾GolfPlusBifuelLPG汽車3）

液化石油氣汽車（LPG）2．

生物燃料汽車生物燃料就是由生物原料生產(chǎn)的燃料，包括農(nóng)林產(chǎn)品或其副產(chǎn)品、工業(yè)廢棄物、生活垃圾等。農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)的碳水化合物是目前主要的生物原料，通常所說的生物燃料一般是指生物液體燃料，其中應(yīng)用最廣泛的是燃料乙醇和生物柴油。燃料乙醇可以替代由石油制取的汽油，而生物柴油則可替代由石油制取的柴油，因此，生物燃料是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。生物燃料的優(yōu)點很多，具體如下。①它是一種可再生的燃料。生物原料具有可再生性，可以說是取之不盡，用之不竭。②生產(chǎn)的范圍廣。無論全球哪個地方，也無論那個地方的氣候狀況如何，都可以獲得生產(chǎn)生物燃料所需的原材料。③生物燃料的推廣方便，不像燃?xì)馊剂?，需要新建補給設(shè)備或?qū)Ｓ玫倪\輸設(shè)備，生物燃料完全可以利用現(xiàn)有的加油站進(jìn)行燃料補給。④生物燃料非常環(huán)保，不會有過多的有害物質(zhì)排放，不會造成環(huán)境污染。常見的生物燃料有以下幾種。醇類燃料通常是指甲醇和乙醇，都屬于含氧燃料。與汽油相比，醇類燃料具有較高的熱輸出效率，能耗折合油耗量較低，由于燃燒充分，有害氣體排放較少，屬于清潔能源。甲醇俗稱“木醇”或“木精”。用甲醇代替石油燃料在國外已經(jīng)應(yīng)用多年，20世紀(jì)80年代，我國開始了甲醇燃料的開發(fā)。目前，包括我國在內(nèi)，世界上已有70多個國家不同程度地應(yīng)用甲醇汽車（見圖5-15）。乙醇是由有機食物（糧食、植物纖維）制成的液態(tài)燃料。乙醇汽油是乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。巴西和美國是目前世界上兩個乙醇汽油消耗大國。20世紀(jì)20年代，巴西開始了乙醇汽車的使用；20世紀(jì)30年代，美國在內(nèi)布拉斯加州地區(qū)首次上市了乙醇汽油。從20世紀(jì)90年代末開始，乙醇汽油汽車（見圖5-16）成為各國新能源規(guī)劃項目之一，逐漸步入人們視野。1）

醇類圖5-15甲醇公交車圖5-16薩博Saab9-4XBioPowerConcept乙醇汽油汽車生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油，通過酯交換工藝制成的可替代石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油公交車如圖5-17所示。

作為一種可再生燃料，生物柴油具有以下多個特點：首先它是以可再生的動物及植物脂肪酸單酯為原料，可以降低對石化燃料的依賴，包括自產(chǎn)和進(jìn)口；其次，生物柴油非常環(huán)保，使用生物柴油的汽車所排放出來的有害物質(zhì)僅為傳統(tǒng)柴油汽車的10%，顆粒物為普通柴油的20%；最后，生物柴油可以運用于現(xiàn)在普通的柴油發(fā)動機，可按任意比例與普通柴油摻和使用，在普通的加油站就可以獲得。2）

生物柴油（Bio-diesel）圖5-17生物柴油公交車

美國是研究和推廣生物柴油最早的國家，采用的是20%生物柴油，摻和80%普通柴油的B20柴油，現(xiàn)在還能提供B99的幾乎純生物柴油。B20可將汽車的尾氣污染物降低50%，獲得美國能源署及環(huán)保署的清潔燃料殊榮。美國生物柴油的稅率為0。歐盟是生物柴油推廣和發(fā)展最快的地區(qū)，生物柴油是歐盟最重要的生物燃料，約占生物燃料總產(chǎn)量的80%。歐盟約80%的生物柴油由油菜子生產(chǎn)，剩余的主要由葵花油和豆油生產(chǎn)。生物柴油市場份額龐大的主要原因是歐盟相當(dāng)一大部分的汽車由柴油驅(qū)動，以及柴油供應(yīng)短缺。我國對于生物柴油的研發(fā)和推廣較晚，但發(fā)展迅速。截至2008年，我國生物柴油的產(chǎn)能達(dá)300萬噸，但產(chǎn)量僅為30萬噸。產(chǎn)量與產(chǎn)能之所以有較大的差距是因為生物柴油的原料供應(yīng)限制以及相關(guān)的政策引導(dǎo)、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展程度不足。不過可以預(yù)見的是，生物柴油作為一種可再生的清潔能源，在我國將有著廣泛的發(fā)展空間。太陽能汽車（見圖5-18）是一種靠太陽能來驅(qū)動的汽車。相比傳統(tǒng)熱機驅(qū)動的汽車，太陽能汽車是真正的零排放。正因為其環(huán)保的特點，太陽能汽車被諸多國家所提倡，太陽能汽車產(chǎn)業(yè)日益蓬勃發(fā)展。將太陽光變成電能，是利用太陽能的一條重要途徑。人們早在本世紀(jì)50年代就制成了第一個光電池。3）

太陽能汽車圖5-18太陽能電動汽車太陽能電池依據(jù)所用半導(dǎo)體材料不同，通常分為硅電池、硫化鎘電池、砷化鎵電池等，其中最常用的是硅太陽能電池。通常，硅太陽能電池能把10%～15%的太陽能轉(zhuǎn)變成電能，它使用方便，經(jīng)久耐用，又很干凈，不污染環(huán)境，是比較理想的一種電源，只是光電轉(zhuǎn)換的比率小了一些。近年來，美國已研制成光電轉(zhuǎn)換率達(dá)35%的高性能太陽能電池；澳大利亞用激光技術(shù)制成的太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換率達(dá)24.2%，這些都為光電池在汽車上的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。太陽能汽車將光電池裝在汽車上，用它將太陽光不斷地變成電能作為驅(qū)動汽車運動的動力。在陽光下，太陽能光伏電池板采集陽光，并產(chǎn)生電流。這種能量被蓄電池儲存后為旅行提供動力，或者直接提供給發(fā)動機，也可以邊開邊蓄電，能量通過發(fā)動機控制器帶動車輪運動，推動太陽能汽車前進(jìn)。汽車狂人——李書福李書福（見圖5-19），1963年出生于浙江省臺州市，現(xiàn)任吉利集團(tuán)董事長，經(jīng)濟師職稱，臺州市人大代表，全國政協(xié)委員。李書福白手起家，于1986年創(chuàng)辦了吉利集團(tuán)（現(xiàn)為浙江吉利控股集團(tuán)），1997年開始進(jìn)軍汽車行業(yè)，稱為中國第一家生產(chǎn)轎車的民營企業(yè)。1999年底，吉利集團(tuán)員工發(fā)展到近萬人，總資產(chǎn)20多億元，年銷售收入30多億元。30多年來，吉利集團(tuán)堅持走自主創(chuàng)新的道路，在中國汽車行業(yè)率先取得發(fā)動機、變速箱等核心技術(shù)領(lǐng)域的重大突破，其開發(fā)出的一系列自主品牌汽車深受市場歡迎，并逐漸走向國際市場。此外，吉利還投資8億多元創(chuàng)建了全國最大的民辦大學(xué)——北京吉利大學(xué)。2010年3月28日，在瑞典的斯德哥爾摩，吉利汽車以18億美元的價格收購瑞典知名汽車企業(yè)沃爾沃100%的股權(quán)。名人堂圖5-19李書福李書福曾獲得中國最具影響力商界領(lǐng)袖、中國十大民營企業(yè)家、中國汽車工業(yè)杰出人物、中國十大慈善家、浙江省十大企業(yè)家等榮譽。2011年，比利時皇室向李先生頒發(fā)了最高榮譽“利奧波德國王勛章”。2017年度《財富》雜志世界500強排行榜中，浙江吉利控股集團(tuán)以314.298億美元的營收總額位列第343位，這也是其自2012年首次進(jìn)入榜單以來連續(xù)6年上榜。5.2.1汽車自動駕駛技術(shù)5.2.2車聯(lián)網(wǎng)5.2新技術(shù)5.2.3汽車智能化

現(xiàn)今的汽車不再僅僅是簡單的代步工具，已發(fā)展成為集無線電科技、多媒體、電腦等多種新技術(shù)于一身的結(jié)合體。以自動駕駛、車載網(wǎng)絡(luò)、生物識別等新技術(shù)為代表的技術(shù)革新，為未來汽車的發(fā)展指明了方向，奠定了未來汽車自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)。對于未來汽車，我們或許可以將其稱為“會移動的承載式智能機器人”。對于未來汽車，你有哪些功能要求，又分別會用到哪些新技術(shù)呢？課堂討論5.2.1汽車自動駕駛技術(shù)自動化是未來汽車發(fā)展不可逆的趨勢，是汽車領(lǐng)域最尖端的技術(shù)之一。近年來，汽車制造商、互聯(lián)網(wǎng)巨頭、芯片巨頭、汽車初創(chuàng)企業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈各方，正以前所未有的速度和力度（無論是資金還是技術(shù)）投入到汽車自動駕駛技術(shù)中。從技術(shù)研發(fā)到商業(yè)化應(yīng)用，汽車自動駕駛技術(shù)已成為汽車企業(yè)的重頭戲、行業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。1．自動駕駛技術(shù)的發(fā)展汽車自動駕駛技術(shù)又稱無人駕駛技術(shù)，是一種通過電腦控制實現(xiàn)汽車自動駕駛的先進(jìn)技術(shù)。自動駕駛汽車依靠人工智能、視覺計算、雷達(dá)探測、監(jiān)控裝置和定位系統(tǒng)的協(xié)同合作，在沒有任何人類主動操作的情況下，可自動、安全地行駛。

2011年10月，谷歌在內(nèi)華達(dá)州和加州的莫哈韋沙漠作為試驗場對其自動駕駛汽車（見圖5-20）進(jìn)行測試。同年，美國內(nèi)華達(dá)州率先通過立法允許自動駕駛車輛上路。

2012年4月，谷歌宣布其自動駕駛汽車已累計行駛了200000km，并于同年5月獲得了美國首個自動駕駛車輛許可證。2014年12月中下旬，谷歌首次展示自動駕駛原型車成品，該車可全功能運行。

圖5-20谷歌自動駕駛汽車

2012年11月24日，由我國軍事交通學(xué)院研制的無人駕駛智能汽車完成了京津高速公路測試項目。從北京臺湖收費站到天津東麗收費站，無人駕駛智能汽車完全由電腦智能操作駕駛，最高時速達(dá)105km，歷時85min，其中超車共33次。

2014年4月，中國互聯(lián)網(wǎng)巨頭百度公司與寶馬汽車公司宣布開始自動駕駛研究項目，并在北京和上海路況復(fù)雜的高速公路上進(jìn)行測試。

2017年4月19日，百度公司發(fā)布了一項名為“Apollo（阿波羅）”的新計劃，旨在向汽車行業(yè)及自動駕駛領(lǐng)域的合作伙伴提供一個開放、完整、安全的軟件平臺，幫助他們結(jié)合車輛和硬件系統(tǒng)，快速搭建一套屬于自己的完整的自動駕駛系統(tǒng)。

2017年12月，北京市交通委聯(lián)合北京市公安交管局、北京市經(jīng)濟信息委等部門，制定發(fā)布了《北京市關(guān)于加快推進(jìn)自動駕駛車輛道路測試有關(guān)工作的指導(dǎo)意見（試行）》和《北京市自動駕駛車輛道路測試管理實施細(xì)則（試行）》兩個文件，為自動駕駛汽車的實際道路測試提供了政策支持和法律保障。

2017年12月2號上午，由海梁科技公司攜手深圳巴士集團(tuán)、深圳福田區(qū)政府、安凱客車、東風(fēng)襄旅、速騰聚創(chuàng)、中興通訊、南方科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京聯(lián)合大學(xué)共同打造的自動駕駛客運巴士——阿爾法巴（見圖5-21）正式在深圳福田保稅區(qū)的開放道路進(jìn)行線路的信息采集和試運行。圖5-21阿爾法巴自動駕駛客運巴士2．

自動駕駛技術(shù)的原理

2014年，為了區(qū)分不同層級的自動駕駛技術(shù)，國際汽車工程師學(xué)會（SAE）發(fā)布了自動駕駛的六級分類體系，現(xiàn)已被絕大多數(shù)主流自動駕駛技術(shù)的研究者視為通行的分類原則。

SAE標(biāo)準(zhǔn)將自動駕駛技術(shù)分為0級、1級、2級、3級、4級、5級共6個級別。0級為人工駕駛，具有一定的環(huán)境感知功能，但駕駛員還需對車輛進(jìn)行全面操作；1～5級依次逐級遞增，5級規(guī)定車輛必須可以應(yīng)對所有工況，在所有路況和環(huán)境下安全行駛。1）

技術(shù)等級汽車自動駕駛技術(shù)的硬件部分主要包括視頻攝像頭、雷達(dá)傳感器、激光測距器、主控電腦等裝置。汽車通過激光測距器探測周圍的道路、車輛位置和障礙物等信息，雷達(dá)傳感器作為補充可對激光測距器的探測盲點進(jìn)行探測；視頻攝像頭為汽車提供附近的交通環(huán)境；主控電腦對所有的探測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸類，并通過電子地圖對前方的道路進(jìn)行導(dǎo)航，控制汽車自動行駛直至到達(dá)預(yù)定目標(biāo)。汽車自動駕駛技術(shù)集自動控制、體系結(jié)構(gòu)、人工智能、視覺計算等眾多技術(shù)于一體，是計算機科學(xué)、模式識別和智能控制技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，涉及整車制造、零部件供應(yīng)商、地圖系統(tǒng)、自動駕駛平臺、機器學(xué)習(xí)及AI、車聯(lián)網(wǎng)、視覺傳感器、芯片等眾多領(lǐng)域。2）

組成及原理

汽車自動駕駛技術(shù)已出現(xiàn)多年，其基本功能已經(jīng)實現(xiàn)，目前人們要做的主要工作，是在面對復(fù)雜多變的交通狀況時，如何降低出錯率，提高汽車行駛的安全性和穩(wěn)定性（這也正是自動駕駛技術(shù)的核心）。汽車完全自動駕駛的實現(xiàn)依賴以下幾個方面技術(shù)的發(fā)展。

高精度地圖：需要精確到每一條車道，是自動駕駛規(guī)劃路線的基礎(chǔ)，精度可達(dá)厘米級，可對車道線、路牙等進(jìn)行精確定位。

5G網(wǎng)絡(luò)：車輛之間（V2V）、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間（V2I）的通信方式，是自動駕駛技術(shù)的關(guān)鍵，具有傳輸速度高、穩(wěn)定性強、低延遲等特點，是汽車通信的優(yōu)質(zhì)平臺。2016年9月，奧迪、寶馬、奔馳、愛立信、華為、英特爾、諾基亞及高通共同成立“5G汽車聯(lián)盟”，可見5G在未來汽車領(lǐng)域的重要地位。

傳感器：車輛感知周圍環(huán)境的硬件配置，伴隨汽車自動駕駛的全生命周期。其中，車載攝像頭是實現(xiàn)眾多預(yù)警、識別類高級駕駛輔助功能的基礎(chǔ)；毫米波雷達(dá)是車載探測距離一般在150～250m之間，可以滿足汽車在高速行駛時的探測需求，自適應(yīng)巡航（ACC）、自動緊急剎車（AEB）的首選傳感器；激光雷達(dá)（見圖5-22）可獲得高精度的角度、距離和速度信息，而且激光直線傳播、方向性好、光束窄，彌散性非常低，但造價不菲。

道路場景分割：在自動駕駛領(lǐng)域至關(guān)重要，主要應(yīng)用在自動駕駛中的可行駛區(qū)域劃分、自動駕駛路徑規(guī)劃、高精地圖構(gòu)建以及輔助駕駛的AR導(dǎo)航。圖5-22自動駕駛汽車上的激光雷達(dá)3．

應(yīng)用前景汽車自動駕駛技術(shù)是衡量一個國家科研實力和工業(yè)水平的一個重要標(biāo)志，在國防和國民經(jīng)濟領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價值。汽車自動駕駛技術(shù)不僅可以避免人類主觀操作失誤（如疲勞駕駛、酒駕、追逐競速等）引起的事故，還能優(yōu)化出行秩序、提高出行效率。與此同時，自動駕駛汽車的應(yīng)用可大幅度降低公路運輸?shù)倪\營成本，對出租車、公交車、運輸貨車及駕駛培訓(xùn)等相關(guān)行業(yè)產(chǎn)生重大影響。汽車自動駕駛技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用勢必徹底改變我們的出行方式。2017年12月，工信部和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會共同發(fā)布了《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，文件指出，到2020年，初步建立能夠支撐駕駛輔助及低級別自動駕駛的智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系；到2025年，系統(tǒng)形成能夠支撐高級別自動駕駛的智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系。全球知名經(jīng)濟咨詢機構(gòu)環(huán)球透視（IHS）汽車部門預(yù)測，截至2035年，全球?qū)碛薪?400萬輛自動駕駛汽車，而全自動化汽車的推出速度會相對較慢。預(yù)計至2035年自動駕駛汽車全球年總銷量將由2025年的23萬輛上升至1180萬輛，而無人駕駛的全自動化汽車將于2030年左右面世。還預(yù)測，到2050年之后，幾乎所有汽車將是自動駕駛汽車或自動駕駛商務(wù)汽車。以往在科幻大片中才能見到的無人駕駛汽車似乎離我們的現(xiàn)實生活越來越近了。5.2.2車聯(lián)網(wǎng)

車聯(lián)網(wǎng)（InternetofVehicles，簡稱IOV）是由車輛的位置、速度和路線等信息構(gòu)成的巨大交互網(wǎng)絡(luò)，是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，在車與車（V2V）、車與路（V2R）、車與網(wǎng)（V2I）、車與人（V2H）之間，進(jìn)行無線通信和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，是能夠?qū)崿F(xiàn)智能化交通管理、智能動態(tài)信息服務(wù)和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò)，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通系統(tǒng)領(lǐng)域的典型應(yīng)用。通過GPS（全球定位系統(tǒng)）、RFID（射頻識別系統(tǒng)）、傳感器、攝像頭、圖像處理等裝置，車輛可以完成自身環(huán)境和狀態(tài)信息的采集；通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，所有的車輛可以將自身的各種信息傳輸匯聚到中央處理器；通過計算機技術(shù)，大量車輛信息可以被分析和處理，從而計算出不同車輛的最佳路線、及時匯報路況和安排信號燈周期。1．

概念

2013年8月27日，由中國汽車工程學(xué)會發(fā)起成立的“車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”在北京正式成立。該聯(lián)盟由包括15家整車廠在內(nèi)的共30家單位組成，成員涵蓋了汽車制造商、移動通信運營商、硬件設(shè)備制造商、軟件服務(wù)提供商及有關(guān)科研院所。該聯(lián)盟旨在通過聯(lián)合各相關(guān)行業(yè)的力量，協(xié)同攻關(guān)、協(xié)調(diào)發(fā)展，在推進(jìn)Telematics（遠(yuǎn)距離通信與信息科學(xué)）車載應(yīng)用服務(wù)之外，重點推動車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于汽車安全性與經(jīng)濟性等性能提升的應(yīng)用。2015年1月22日，百度官方正式宣布，百度車聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略將于2015年1月27日正式發(fā)布。至此，包括騰訊、阿里巴巴、百度在內(nèi)的中國互聯(lián)網(wǎng)三巨頭已全部加入車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)爭奪戰(zhàn)。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)生態(tài)組成如圖5-23所示，主體架構(gòu)可分為車載終端、云計算處理平臺、數(shù)據(jù)分析平臺3大部分。2．

架構(gòu)圖5-23車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)生態(tài)組成

車載終端：是具有車內(nèi)通信、車間通信、車網(wǎng)通信的泛在通信終端；主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、無線發(fā)送模塊組成；用來采集車輛實時運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對車輛所有工作信息和靜、動態(tài)信息的采集、存儲及數(shù)據(jù)發(fā)送，同時還讓汽車具備IOV尋址和網(wǎng)絡(luò)可信標(biāo)識等能力。

云計算處理平臺：云架構(gòu)的車輛運行信息平臺，生態(tài)鏈中包含了ITS、物流、客貨運、危特車輛、汽修汽配、汽車租賃、企事業(yè)車輛管理、汽車制造商、4S店、車管、保險、緊急救援、移動互聯(lián)網(wǎng)等環(huán)節(jié)；負(fù)責(zé)處理海量車輛信息，對數(shù)據(jù)進(jìn)行“過濾清洗”。

數(shù)據(jù)分析平臺：負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行報表式處理，供管理人員查看；實現(xiàn)車輛自組網(wǎng)及多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的通信與漫游；在功能和性能上保障IOV的實時性、可服務(wù)性與網(wǎng)絡(luò)泛在性，同時還是公網(wǎng)與專網(wǎng)的統(tǒng)一體。車聯(lián)網(wǎng)需要虛擬化、安全認(rèn)證、實時交互、海量存儲等云計算功能，其應(yīng)用系統(tǒng)也是圍繞車輛的數(shù)據(jù)匯聚、計算、調(diào)度、監(jiān)控、管理與應(yīng)用的復(fù)合體系。2010年11月12日至27日廣州亞運會期間，80多臺安裝著G－BOS設(shè)備終端（見圖5-24）的蘇州金龍智慧客車投入服務(wù)，這是亞運歷史上首次出現(xiàn)的“3G”客車。標(biāo)志著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正式走向社會視野。2015年1月27日，百度宣布推出車聯(lián)網(wǎng)解決方案CarLife，借此全面布局車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。百度CarLife是一款跨平臺車聯(lián)網(wǎng)解決方案，在車機端，無論是Linux，QNX還是Android，CarLife都可以適配；在用戶端，CarLife可以支持Android和iOS智能操作系統(tǒng)，能夠覆蓋到95%以上的智能手機用戶。CarLife用戶只需通過數(shù)據(jù)線或者wifi將手機連接到車載系統(tǒng)上，就可以在駕駛過程中使用各種應(yīng)用。奧迪、現(xiàn)代、上海通用三大汽車廠商都與百度簽訂了車聯(lián)網(wǎng)方面的戰(zhàn)略合作協(xié)議。3．

現(xiàn)狀及應(yīng)用前景圖5-24G－BOS設(shè)備終端2012－2020年中國智能交通發(fā)展戰(zhàn)略》提出，到2020年，中國智能交通發(fā)展的總體目標(biāo)是：基本形成適應(yīng)現(xiàn)代交通運輸業(yè)發(fā)展要求的智能交通體系，實現(xiàn)跨區(qū)域、大規(guī)模的智能交通集成應(yīng)用和協(xié)同運行，提供便利的出行服務(wù)和高效的物流服務(wù)，為本世紀(jì)中葉實現(xiàn)交通運輸現(xiàn)代化打下堅實的基礎(chǔ)。車聯(lián)網(wǎng)主要包括智能交通和車載信息服務(wù)兩個應(yīng)用領(lǐng)域，美國、日本、歐盟發(fā)展較早。中國車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)起步較晚，但隨著政策、經(jīng)濟、社會、技術(shù)環(huán)境的持續(xù)利好，車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將迎來巨大的發(fā)展空間。預(yù)計到2020年市場規(guī)模將達(dá)到2000億元。中國車聯(lián)網(wǎng)市場進(jìn)入高速增長階段，產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)以下特點。（1）平臺運營商是車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)。車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈包括地圖數(shù)據(jù)、車載設(shè)備、整車制造、車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)四個環(huán)節(jié)，其中車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)是整個產(chǎn)業(yè)鏈的核心，它又包括技術(shù)提供商、平臺運營商、網(wǎng)絡(luò)運營商、應(yīng)用服務(wù)商等環(huán)節(jié)。地圖數(shù)據(jù)、平臺運營商、應(yīng)用服務(wù)商將成為重要的價值增長點。（2）智能汽車、技術(shù)融合、服務(wù)創(chuàng)新成為車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢。車聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)、云計算將深度融合，車聯(lián)網(wǎng)能夠搜索車輛本身信息、車輛位置信息、駕駛員信息、天氣情況、交通狀況等數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析，能夠獲取深層次的洞察；車聯(lián)網(wǎng)移動云服務(wù)也將得到廣泛應(yīng)用。隨著生態(tài)系統(tǒng)的健全，車聯(lián)網(wǎng)將提供更加多樣化的服務(wù)，并向O2O與汽車后市場滲透，跨界合作和服務(wù)創(chuàng)新日益顯著。

（3）地圖數(shù)據(jù)、智能車載產(chǎn)品、車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)是未來的投資重點。以百度、阿里巴巴和騰訊為代表的國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)除了積極開發(fā)操作系統(tǒng)之外，還重點布局個性化軟件和汽車后市場服務(wù)。以四維圖新為代表的地圖數(shù)據(jù)廠商正在積極整合多元化數(shù)據(jù)資源，以鞏固其在上游環(huán)節(jié)的地位。汽車部件生產(chǎn)企業(yè)和IT企業(yè)重點通過開發(fā)智能車載產(chǎn)品，切入車聯(lián)網(wǎng)市場。5.2.3汽車智能化隨著汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車智能化技術(shù)正在逐步得到應(yīng)用。汽車智能化技術(shù)使汽車的操縱越來越簡單，動力性和經(jīng)濟性越來越高，行駛安全性越來越好，這是未來汽車的發(fā)展趨勢。目前正逐步應(yīng)用于汽車的智能控制技術(shù)主要有以下幾種。百度公司2018年1月發(fā)布的Apollo小度車載系統(tǒng)是全球首款人車AI交互系統(tǒng)，具備人車對話、人臉登錄、疲勞監(jiān)測、智能安全、AR導(dǎo)航、車家互聯(lián)（V2H）、個性化服務(wù)等多項AI核心能力。它既能“聽懂”車主的需求，幫主人點歌、查美食、購買電影票；又能“看懂”主人的面容顏值，基于人臉識別技術(shù)讓主人刷臉登錄；同時還能精準(zhǔn)檢測司機的駕駛狀態(tài)。1．

人車AI交互系統(tǒng)2．

智能座艙自2017年起，智能座艙成為汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。法國佛吉亞公司于2018年推出了汽車座艙中的“變形金剛”——一套全面整合的未來智能座艙（見圖5-25），具有多功能的結(jié)構(gòu)和智能化系統(tǒng)，為不同的駕駛情境打造安全和定制化的用戶體驗。座艙內(nèi)部的座椅、儀表板、方向盤、中央扶手等都變得極具動態(tài)化。這也是佛吉亞對未來自動駕駛大規(guī)模應(yīng)用后，智享車上生活的一個創(chuàng)想。智能座艙為專業(yè)駕駛者打造了可通過傳感器獲取健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的交互型座椅面套，依托派洛特（ParrotAutomotive）跨平臺系統(tǒng)的聲控技術(shù)，可定制個性化的車載信息娛樂系統(tǒng)以及排放數(shù)據(jù)實時監(jiān)測系統(tǒng)。圖5-25佛吉亞推出的未來智能座艙3．

智能玻璃智能化汽車玻璃（見圖5-26）有許多種類：包括防光防雨玻璃、電熱融雪玻璃、影像顯示玻璃、防碎裂安全玻璃、調(diào)光玻璃，以及光電遮陽頂篷玻璃等，下面簡單介紹其中幾種。圖5-26智能化汽車玻璃

防光防雨玻璃：采用新材料及新表面處理方法制造，雨水落到玻璃上會很快流走且不留水珠，無需刮水器刮水。玻璃內(nèi)表面反射性低，儀表板及其他飾物不會反射到風(fēng)窗玻璃上，駕駛?cè)艘暰€不受干擾。

具有影像顯示功能的玻璃：在風(fēng)窗玻璃上的某一部分涂上透明反射膜，在膜片上可根據(jù)需要顯示從投影儀傳來的儀表板上的圖像和數(shù)據(jù)，便于駕駛?cè)擞^察，駕駛?cè)嗽谛熊嚂r勿需低頭查看儀表。影像顯示智能玻璃如果與紅外線影像顯示系統(tǒng)配合，可使駕駛?cè)嗽陟F天看清前方2km左右的物體。

光電遮陽頂篷玻璃：在轎車行駛或停車時，能自動吸收、積聚、利用太陽能來驅(qū)動車內(nèi)風(fēng)扇，還可對轎車蓄電池進(jìn)行連續(xù)補充充電。4．

智能控制技術(shù)自動駕駛技術(shù)的背后，實際上是電控自動變速器（ESA）、制動防抱死系統(tǒng)（ABS）、電控汽油噴射（EFI）、怠速控制（ISC）、車輛橫向穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（VSC）等智能控制系統(tǒng)與汽車感知系統(tǒng)和主控電腦的高效整合。汽車電子機電一體化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化是目前汽車智能控制系統(tǒng)的主要特點。其中，機電一體化和集成化進(jìn)展很快，如發(fā)動機管理系統(tǒng)和自動變速器控制系統(tǒng)已經(jīng)集成為綜合控制的動力傳動系統(tǒng)。5.3新理念5.3.1汽車設(shè)計理念5.3.2汽車運營理念5.3.3汽車服務(wù)理念5.3.1汽車設(shè)計理念綠色汽車融合了新能源、新材料、新工藝等眾多先進(jìn)技術(shù)，追求保護(hù)環(huán)境，提高汽車安全性，容易被廣大消費者接受。它對汽車生產(chǎn)基地、汽車能源、汽車尾氣的要求，對汽車從成產(chǎn)、銷售到廢品回收的整個過程的要求，以及對環(huán)境、生產(chǎn)技術(shù)、安全等方面的要求，都依據(jù)最新的國際標(biāo)準(zhǔn)。1．

綠色汽車搭載眾多互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、AI技術(shù)、仿生技術(shù)的未來汽車或許更像一個機器人。生物識別、動態(tài)感知、智能操控、深化學(xué)習(xí)等功能的逐步實現(xiàn)，以及各功能的模塊化組合，將使未來汽車像現(xiàn)在的智能手機一樣普及但又極具個性化。2．

智能汽車舉個例子

如圖5-27所示為日產(chǎn)公司推出的Pivo2概念車。其風(fēng)格可愛，移動靈活，是一款人性化創(chuàng)新理念的環(huán)保型電動城市交通工具。人工智能界面儀表盤上的“輔助駕駛機器人”可識別駕駛員面部表情，進(jìn)而判斷出駕駛員的狀態(tài)。它不僅可以提供汽車駕駛操作所需信息，還可以與人對話交流。Pivo2概念車可自由調(diào)整輪胎的位置，采用了能將機械連接轉(zhuǎn)化為電信號的“ByWire”技術(shù)和內(nèi)輪電機。車廂可360°旋轉(zhuǎn)，車輪可90°旋轉(zhuǎn)以使汽車能夠橫向行駛，因此就無需擔(dān)心泊車和駛?cè)胝铩４送?，其輪胎的全新運動方式也提高了