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2016-12-07

汽车工程师 2016年1期
关键词:电池车辆汽车

新型锂-空气电池提升能量密度延长循环寿命

美国和韩国的科学家共同展示了基于超氧化锂(LiO2)而开发的锂-空气电池。该电池的问世将为基于LiO2而开发的高能量密度电池开创先河,同时也给储氧材料等化合物的其他用途提供了可能。

锂-空气电池形成的LiO2和过氧化锂(Li2O2)均可以作为放电产品的重要组成部分。与Li2O2不同,LiO2可以很容易地分解成锂离子和氧离子,从而提升工作效率及延长电池循环寿命。另外,理论计算结果显示,某些形式的LiO2寿命较长。

科学家称,基于LiO2而开发的电池至少在理论上可以制成由一个封闭系统组成的锂-空气电池。开放系统往往需要不断地从外部环境中摄取氧气,而封闭系统则不需要,后者也可以使电池使用更安全,也更高效。理论上讲,锂-空气电池能量密度可以达到当前市面上可充电锂电池的10倍,电池工作效率则高达90%,充电次数也达到2 000次。

丰田展示新开发地图绘制系统完善自动驾驶汽车地图服务

丰田在2016年国际电子消费展上展示了一套全新的地图绘制系统。该系统主要收集各种数据并将其发送至中央数据中心,从而形成一整套功能体系。该系统可以精确识别道路分界线、道路边缘或者其他道路特征,也可以将收集到的信息通过三维激光扫描仪进行手动编辑。丰田通过消除数据收集过程中的手工编辑部分,进一步降低了成本并缩小误差限度。

配备基于摄像头和GPS而设计的地图绘制系统后,自动驾驶汽车也能够提供更精确的地图数据。该系统可以用于配备摄像头的量产车上,对于汽车制造商和消费者而言,其并不会带来额外的成本,对环境的影响也保持不变。地图绘制系统解决方案能让自动驾驶汽车遵守正常交通法规的同时为驾驶员提供更安全的驾驶体验。

MIT研发汽车自我除雪技术

麻省理工学院(MIT)的研究人员研发出一种透明的高分子膜,运用该材料制造的车辆前挡风玻璃能够存储太阳光能,在需要对玻璃除雪时再将光能释放出来以提高玻璃温度,达到融雪的目的。这样汽车便拥有了自我除雪的能力。

该材料的奥秘是在生产过程中利用了一种能够长期维持稳定的分子结构。在遇到阳光照射之后,材料中的分子结构将会形成另外一种固有状态,在遇到某种特别的刺激后便能够恢复初始状态,而从一种固有状态恢复到初始状态的过程能够释放热量。

福特自动驾驶汽车采用新型激光雷达传感器

福特为其第3代自动驾驶汽车配备了由美国Velodyne公司提供的激光雷达传感器,该传感器被称作“固态混合超级冰球”,因尺寸和外形类似冰球而得名。

目前激光雷达传感器探测范围一般在100 m左右,而新型激光雷达传感器可达200 m,能够应对不同驾驶条件,也有利于福特加快研发“虚拟驾驶员”软件。由于采用了轻量化及流线型设计,传感器可以更好地适配车辆,安装也更加灵活方便(可安装在后视镜处)。尽管福特将激光雷达传感器的数量从4个减至2个,也能通过有针对性的探测视野而获得很多有用的数据。

激光雷达通过发射激光短脉冲来精确扫描车辆周边环境,并可以确定与障碍物之间的距离,最终将车辆周边状况以高清3D图像的形式实时显示出来并反馈给车主。

福特新技术专利曝光后车轮可秒变独轮车

福特汽车公司早前向美国专利商标局申请的一项新专利遭到曝光,该专利名为“可与汽车接合的机动式独轮车”。根据专利文件,汽车4个车轮中的任意一个车轮都可以被移除,然后改造成一辆采用电力驱动的独轮车。独轮车轮毂中安装了一台电动机用于驱动汽车前进,这也意味着汽车本身必须是一辆电动车。电动独轮车安装有电池组、悬挂系统、传感器和电控单元,同时还配备了踏板、座椅及扶手架,从而可以确保正常行驶。

在现实生活中需要使用独轮车时,需事先将汽车停放在某一区域,锁定悬挂并使用千斤顶将汽车抬起,然后卸下左后侧车轮,拔下电源和数据线,连接至独轮车机械装置中。

舍弗勒展示48 V电气系统

尽管当前市面上大部分混动车的工作电压超过300 V,不过舍弗勒依然坚持开发48 V车载电气系统,以生产能够在低速条件下行驶的电动车。

舍弗勒目前开发了传动辅助装置(TDA),它是一款并联式混动系统。该系统由传动系统和48 V MGU之间的可选功率流组成,取消了传统带式驱动,转而被连接至动力系统,完成能量回收操作,并减少了CO2排放。

舍弗勒还基于奥迪TT开发了一款概念车,该车配备了48 V ISG(启动发电一体机)、12 kW电机及锂电池等。当内燃机转速较低时,通过电机的电子助力功能确保在没有涡轮迟滞的情况下维持足够的扭矩,并完成能量回收,用于为车灯、收音机或座椅调节等电气部件供电。

大陆推出新一代动态eHorizon技术

德国大陆集团在2016年国际消费电子展(CES)上展示了新一代动态eHorizon技术。该技术主要是通过利用云数据来预测前方路况,最终降低汽车油耗并提升行车安全。

大陆之前的静态eHorizon技术利用汽车内置静态地图所提供的特定数据,使得平均油耗降低了3%左右。而大陆动态eHorizon技术则使用云数据来增强后端数字地图服务,以提供精确的实时信息。该技术也可以将限速、信号灯、建筑工地及道路障碍物等道路信息直接用于汽车电子,或者在预测到可能发生危险的情况下及时向驾驶员发出警告,这既有助于优化动力传动系统,也能够让汽车变得更加智能、安全、清洁及高效。

新型ACB电池可实现自加热解决冬季EV耗电问题

美国宾夕法尼亚州立大学研究人员开发出一种全新的锂电池(ACB),当气温处于0℃以下时,该电池可以实现自身加热,而不需要依靠外部加热装置或电解质添加剂。由于其加热所消耗的电池能量微乎其微,因此可有效解决冬季电动车电池不耐用带来的续航里程短的问题。

当ACB电池对自身进行加热时,仅需20 s便可将温度从-20℃提升至0℃,而从-30℃加热至0℃则在30 s之内即可完成,2种温度环境下所消耗的电量分别为3.8%和5.5%。当处于-30℃的温度环境下,电池荷电状态(即剩余电量)在50%左右时,ACB自加热电池单元产生的放电量可达到1 061 W/kg,再生电量达到1 425 W/kg,释放的电量约为普通锂电池单元的6.4~12.3倍。

研究人员指出,ACB电池可以让发动机启停技术发挥更大的作用,并提升5%~10%的燃油经济性。

Webasto高压电加热系统可应对电动汽车冬季充电问题

新能源汽车采用的蓄电池在低温下普遍存在效率大幅降低的问题,导致车辆续航里程缩短,甚至无法充电。为此,多家汽车厂商均在其新推出的新能源车型上配备了Webasto高压电加热系统。

该系统除了可对车厢进行供暖外,还可实现对车辆动力电池组的温度管理。车辆在冬季进行充电时,Webasto高压电加热系统会在接通电源后启动,对电池组进行加热,以提高充电效率。在行车前,该系统可将电池组预热至最佳工作温度,以充分发挥电池的效率。

系统采用先进的薄膜系统,使电热的转化效率可以达到99%,几乎无任何损耗。相比传统的PTC类供暖设备来说,其耗电量明显较少。

研究人员研制出“超级结实”的轻质金属

加州大学洛杉矶分校的研究人员研发出一种与碳纤维类似的新型材料,该材料是由86%的密集镁和14%的分散碳化陶瓷硅纳米颗粒构成。其质轻但刚度质量系数极具优势,且弹性很高,即使是在高温下的表现也非常优异。这就使其成为了一种非常理想的结构性材料,可在飞机、建筑、汽车,甚至航天器的研发中发挥重要作用。

该材料的基本组成并不特殊,但难题在于如何将纳米颗粒稳定地分散在融化状态的镁材料中。研发人员称已研发了一套可控制造途径,除了镁材料,还同时适用于其他材料。

奥迪展示未来内饰解决方案虚拟仪表盘功能升级

在2016年国际消费电子展(CES)上,奥迪展示了其新内饰解决方案。其仪表盘采用了一块14.1英寸(35.8 cm)触摸屏,该屏幕采用了主动矩阵有机发光二极体面板(AMOLED)技术。

奥迪还在中控台配备了2款较大尺寸显示屏,集成了MMI多媒体信息娱乐系统,用户只需轻轻按压屏幕选择特定的功能即可启动;其中上方显示屏主要用于导航和音响系统操作,而下方显示屏则主要提供空调系统调节功能。

MMI系统基于奥迪自主开发的新一代模块化信息娱乐平台MIB2设计,后者采用了最新的LTE移动通信标准,能够以300 Mbit/s的最快速率将数据下载到汽车系统中。另外,该技术还支持移动电话VoLTE功能,从而缩短电话连接时间,提高语音质量。

丰田率先实现路车间及车车间通信

丰田从2015年开始在日本国内建设路车间及车车间通信系统。路车间及车车间通信计划作为安全驾驶辅助系统的高级封装“Safety Sense P”的选配功能。

路车间通信系统的通信频段在日本使用日本总务省专为ITS(智能交通系统)分配的760 MHz频带。在十字路口右转时,系统将利用道路上设置的雷达和摄像头等,检测对面车道的直行车辆和准备过马路的行人,一旦发现可能发生碰撞,会提醒右转车辆的驾驶员注意;在亮起红灯的十字路口,如果车辆没有减速,道路端将向车辆发送“注意信号灯”等警告信息,在车辆的仪表板上显示。

车车间通信系统包括利用雷达追踪前方车辆的功能“雷达巡航控制”和紧急车辆接近通知功能。当启用雷达巡航控制时,车辆将通过无线传输,获取前方车辆的减速和加速信息,可以比以往更稳定地进行加减速。在与急救车等紧急车辆接近时,不用频繁观察后方,仪表板上会出现“前方100 m有紧急车辆”等字样。驾驶员可以集中注意力正视前方,实现安全驾驶。

宝马研发新技术取代传统汽车后视镜

在2016年的CES展上,宝马展示了i8 Mirorless concept概念车。最明显的变化是车内和车身两侧的后视镜被3个摄像头替代。3个摄像头中,有2个位于车身两侧后视镜位置,第3个位于后挡风玻璃位置。汽车内置的软件将3个摄像头拍摄的高清画面进行拼接,然后在原来车内后视镜的大屏幕上进行展示。

3个传统的后视镜在被摄像机替代后,摄像机将会提供更宽广的视野,避免盲区,并且通过车载互联技术,能够更容易地发现危险情况,以此来减少交通事故。此外,摄像头比传统后视镜的体积更小,可以让车辆拥有更好的空气动力学。

伟世通展示SmartCore座舱主机控制系统

伟世通在2016年CES展上展示了其SmartCore主机控制系统,该系统整合了汽车座舱之前采用的独立仪表盘、抬头显示器以及高级驾驶员辅助系统,将其集成在单芯多域控制系统中,用户可以通过一套易于操作的人机交互系统进行访问。

得益于新型可扩展灵活框架的采用,SmartCore可满足各个汽车细分市场的需求。根据信息输出技术以及各类应用软件和控制装置,该系统平台可以按照不同层次区分。例如低端车型仅配备基本仪表盘或入门级信息娱乐系统,而中高端车型则配备多块显示屏,包括集成信息娱乐系统的中控台显示屏、抬头显示器、后排娱乐系统显示屏等。

丰田采用平板卫星通信技术

丰田公布了一款用于测试的Mirai氢燃料电池车,该车采用了Kymeta公司的平板卫星通信技术,从而提升数据传输及获取能力。

传统卫星通信模块往往依赖于笨重的卫星天线接收器,而Kymeta开发的平板卫星通信模块(安装在汽车顶篷内)则采用了液晶技术,并以电子追踪的方式搜索卫星信号。相比信号塔或WiFi信号传送器,利用卫星通信技术来传送数据的优势为:1)大容量卫星通讯系统可以传输大量数据,传输速率更快且比因特网连接更安全;2)不同于基于信号塔的信号连接,卫星连接具有较强的连续性和稳定性,并且覆盖范围也更广(覆盖各国边界及偏远地区)。

布雷博线控制动系统采用机电传感技术

意大利制动器系统制造商布雷博推出线控制动系统。该系统的运用既可以应对政府日趋严格的排放法规及燃油经济性指标,同时也能够更加轻松地整合至半自动/自动驾驶汽车中。

该系统采用了1个中央电控单元和4个独立的制动模块,还配备了独立的电池为制动系统供电。系统响应时间是90 ms,更快的响应时间意味着系统可以在自动刹车方面做出改进,从而对基本的碰撞缓解系统和更高级的自动驾驶系统加以完善。虽然布雷博并未在前侧制动系统中使用液压装置,但整体电气化操作可以确保前后制动活塞自由伸缩,这是因为电路完全受电机和电控单元控制。可伸缩活塞间隙为0.2 mm,完全消除了刹车盘摩擦面上的阻力,在城市工况下可提升10%的燃油经济性。如果需要做到系统控制的精确性,那么线控制动系统还可以被校准,以提高电动车和混动车的再生制动效率,最终降低油耗及减少CO2排放量。布雷博已经对线控制动系统完成测试,累计安全行驶里程达到50万km。

新能源汽车补贴政策将逐步调整

伴随着汽车行业的快速发展,新能源汽车产业一系列问题逐渐暴露,例如高端产品和核心技术缺少重大突破、出现部分企业骗取财政补贴等现象。财政部部长在2016中国电动汽车百人会论坛上表示,新能源汽车的补贴政策将会进行调整,提高补贴门槛,逐年下降补贴比例直至补贴完全退出,同时加强现阶段监管,对骗补和寻租行为给予严厉打击。一系列措施旨在建立市场化的扶植机制,提升企业研发动力。

美国橡树岭国家实验室研究小组阐释低温压燃汽油发动机喷油原理

为在压燃式发动机中使用低温燃烧(LTC)技术来减少NOx和颗粒物排放,同时提升燃油经济性,美国橡树岭国家实验室研究小组提出在压燃式汽油发动机中运用LTC技术的方案。为阐释燃油分层对汽油发动机压缩点火的影响,研究人员选择了3种具有代表性的燃油喷射操作策略:局部喷油、中度喷油和重度喷油。采用燃油加注系统CFD仿真分析法,对发动机气缸内在循环闭阀期间做功的过程进行分析,以说明不同燃油分层之间的差异。

由于较高的压缩比和稀薄空气/燃料比,所有燃油喷射操作策略均取得了较高的热效率;权衡燃油分层和燃烧效率,理想状态为实现较高的燃烧效率,空气稀薄区域也会带来更低的燃烧温度;在局部喷油和中度喷油策略下,由于减少了热传递损失,工作流体的热力学特性得以充分发挥,因此也取得了较高的热效率;由于局部燃烧温度较高,因此燃油分层过度可能会比预混合操作策略带来更多的NOx排放量;在压燃式发动机中使用LTC技术产生的烟灰及其他颗粒物微乎其微,原因是燃油喷射行为在燃料燃烧开始之前已经停止;为了尽可能使发动机噪声降至最低值,优化燃料分层技术显然至关重要。

大众发布BUDD-e电动概念车

大众发布了旗下BUDD-e电动概念车。该车看起来像一辆小货车,每次满充后的EPA认定可行驶里程为375 km,每次15 min就能充满80%的电量。其反映了大众汽车转向电动汽车策略。该车摒弃了传统的按键开关设计,驾驶员面前排着3块定制显示屏,支持手势、触摸和语音控制。驾驶员只要一挥手,车门就能自动打开;驾驶员只要说“BUDD-e,把空调调低一点”,BUDD-e就会把空调调低一点。

博格华纳为中国紧凑型SUV生产新型电子水泵

博格华纳将为中国紧凑型SUV提供电子水泵(ATCP)。该产品专为多种乘用及商用汽车设计,提供功率不同的产品,支持各类中小型应用。当发动机运转时,集成控制器直接与发动机控制器对话,维持能使发动机保持最佳状态的流速,根据具体的应用需求,在0~100%范围内实现动态变化。当发动机关闭时,ATCP将热能传输到加热器中心(或热交换器),使得辅助系统保持最佳的工作温度。该系列产品采用无刷式直流发电机和浮动转子设计,具有优越的性能和较低的工作噪声。创新的无泄漏设计无需进行表面或接缝封装,有效提高了此类高磨损产品的使用寿命。

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