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信息速递

2020-11-25

汽车工程师 2020年7期
关键词:电池车辆系统

新型硅片可提高激光雷达系统性能

激光雷达是一种利用不可见光脉冲激光束来测量距离的遥感方法。激光光束会从其路径上的物体反射回来,传感器会收集这些反射信号,从而实时创建周围环境的精确3D 图像。然而,这些3D 成像系统体积庞大、价格昂贵,而且很难满足新兴应用的尺寸要求。

科罗拉多大学的研究人员研发了一种没有运动部件或电子元件的新型硅片,可以提高激光雷达系统所需的分辨率和扫描速度。新方法同时沿着2 个维度(而不是一个维度)来生成3D 图像。由于光束很容易通过改变颜色来控制,因此可以同时控制多个相控阵,以产生更大的孔径和更高分辨率的图像。这种扁平的小芯片有望取代又大又笨重的激光雷达系统。

本特勒推出电加热催化转化器

欧盟对车辆排放的要求越来越严格,EU-7 排放标准最迟将于2025 年生效。该排放标准要求汽车制造商进一步大幅降低车辆的污染物。德国本特勒公司利用其电加热催化转化器,就可以让汽车制造商在车辆冷启动时完全去除污染物排放。

此种电加热催化转化器能够确保排气系统在车辆冷启动时,迅速达到最佳操作温度。最终,几乎100%的污染物都可从废气中清除。这一点在污染物排放测试中至关重要,特别是考虑到在未来的驾驶周期中,冷启动阶段会被施加更多质量。本特勒的电加热催化转化器由一个金属堆叠结构组成,该结构被焊接到涡轮增压器和传统催化转化器之间的排气系统中,适用于汽油、柴油或混合动力等各种内燃机车型。

卡巴斯基开发安全的自动驾驶控制器

卡巴斯基实验室成功将其新的汽车KasperskyOS 集成到由AVL 开发的 ADAS 电子控制单元(ECU)中。

该ADAS ECU 基于AVL 新的ECU 平台,具有2 个高性能芯片系统处理器,1 个安全控制器,提供巨大的连接能力,包括连接到摄像头、激光雷达和其他相关组件。该硬件平台还支持控制器局域网和汽车以太网标准,允许车内设备之间的安全通信。

作为安全特性的一部分,KasperskyOS 保证无论是在发布时未被注意到的,还是通过系统更新插入的未申明功能,都不会被利用,也不会影响自动驾驶汽车的性能。安全操作系统旨在保护ADAS 组件之间的通信,并保护自动驾驶汽车的所有功能。这些系统会定期更新,所有电子元件之间的交互都由KasperskyOS 内部的安全策略引擎卡巴斯基安全系统所控制。该系统监测程序启动、每个组件之间的通信,以及组件与操作系统之间的通信。

高端GPU 可用于智能汽车显示屏

英国 Imagination Technologies 公司推出XS 系列图形处理单元(GPU),用于驾驶辅助和3D 图形显示等汽车应用。其XS 系列GPU 专为高级驾驶辅助系统(ADAS)设计,可以处理与安全至关重要的图形任务,同时仍能够对干扰做出反应,包括向驾驶员发送警报。例如,在碰撞事故即将发生时,发出一个闪烁的红灯图形。

由于安全警示灯必须在任何时候都可发挥作用,因此GPU 能够保护出现警示灯的那部分屏幕,确保不会出现因性能问题使警报无法显示。该公司表示,其XS 系列GPU 是首个符合汽车行业ISO 26262 标准的 IP。

日本研发新方法可用阳光分解水分子制氢

很多科学家都在寻求利用氢气取代汽车汽油,以减缓全球变暖的速度。日本科学家研发了一种分解水分子的方法。利用阳光分解水分子,制造氢气。

在该项新研究中,研究人员重新审视了钛酸锶的使用,并采用了几种新技术,以更好地将钛酸锶用作光催化剂。第1 种方法是通过提高晶体的结晶度以及减少晶格中化学缺陷的数量,以抑制电荷重组;第2 种是通过选择性地在晶体表面沉积助催化剂,以进一步抑制电荷重组;第3 种是通过在由铬化合物制成的保护管套中覆盖铑助催化剂,防止不良副作用的发生。

采用此类方法,再改进该技术,实现了更高的外部量子效率分数(用于分裂水分子的光催化剂的光子所占比例)。当利用辐照光进行测试,将该技术与光催化剂一起使用时,外部量子效率分数达到了96%。

自我修复橡胶可用于制造汽车轮胎

澳大利亚研究人员发现了一种新型橡胶和催化剂,结合使用可实现更低的能耗,生产出灵活、可修复、具可持续性的物体,如汽车轮胎。

此种新型橡胶材料由廉价且储量丰富的工业废料硫、菜籽食用油、石油炼制而成的双环戊二烯(DCPD)制成,在一种胺催化剂的帮助下,可在数分钟内,甚至在室温下,完全得到修复并恢复到原来的强度。此种新型橡胶在受损后可以无缝得到修复,也可被回收再利用。在某些情况下,被用于导致橡胶自我修复的胺催化剂会在几分钟内触发反应,而且都在室温下进行。

支付宝已覆盖95%充电桩使充电更便捷

根据中国电动充电基础设施促进联盟数据,目前,我国充电桩总数已超过126.7 万台。国家提出新基建号召后,充电桩数量还在快速增长。

最近,支付宝公布最新数据,已覆盖全国95%充电桩网络。通过芝麻信用分,用户不需要充值,就可以直接充电。2019 年,支付宝上线“蚂蚁充电”小程序,聚合多家充电桩平台。目前,特来电、星星充电、联行科技、快电等充电服务平台,均已接入支付宝。电动车主不需要再下载很多App,打开支付宝,就能使用绝大多数充电桩。和阿里旗下其他服务一样,蚂蚁充电也接入了支付宝风控体系。用户通过芝麻信用分审核,就可以直接使用充电服务,充完电再付款,不需要先充值再充电。有朝一日,充电会像加油一样便捷。

Valens 新芯片组可实现8 Gbit/s 车载连接

Valens 推出了新型芯片组,能够将车载连接速度提至8 Gbit/s。其VA7 000 汽车芯片组系列可以提供“超高速连接”,同时具有最有弹性的物理层(PHY),以实现无错误连接和高抗电磁干扰。适用于高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)。

VA7 000 是一个基于硬件的解决方案,针对没有软件堆栈的非对称连接进行优化,确保实现高性能、简化的体系架构,降低线束的复杂性以及系统总成本。此外,该方案还可聚集其余附加协议(I2C、GPIOs 以及时钟与帧同步),同时确保零延迟,为对时间敏感、高吞吐量的高级计算机的流量处理提供支持。

比亚迪升级电机安装支架更轻更安全

近日,比亚迪汽车推出一款新型电动汽车电机安装支架,比同等铝质支架轻40%以上,该款电机安装支架采用巴斯夫高性能材料玻纤增强型聚酰胺UltramidRA3WG10 注塑而成,具有较高的机械承载能力,即使在持续载荷情况下,也不容易在机舱内发生蠕变。

此外,该支架还能根据机舱内的安装条件,承受较高的弯曲力矩。这款新型安装支架还提高了车辆的减振性能,并可以为支架中的橡胶件提供隔热保护,延长使用寿命。

苹果获泰坦项目专利

苹果获得几项“泰坦项目”(Project Titan)专利,包括一款新型制动系统、一款新型安全系统,以及一款车辆充电系统。

1)制动系统控制状态转换。该项专利包括一种控制车辆的方法,其中包括在机器人控制状态下操作制动系统、确定制动系统要执行紧急停车操作、确定所有状态输入条件得到满足后进行紧急停车操作、在紧急停车状态时,利用制动系统让车辆减速等。

2)基于安全气囊的乘员安全系统。该项发明包括一个乘员安全系统,其中配有传感器,能够对即将发生的碰撞发出信号,还配有一堆充气约束装置(安全气囊)。该项专利适用于非传统车辆,在座椅相对设置的车辆中,如果发生碰撞,能够提升乘员的安全性。

3)充电站。该专利描述的系统和方法能够在无需操作员手动将车辆连接到充电站的情况下,实现电动汽车充电。例如,充电站可以包括一个采用了1 个或多个被动升降台安装的充电插头。该升降台在与车辆结构接触时可以改变位置,而且车辆充电插座的一侧可以通过手动控制或自动控制,让车辆与充电插头对齐。

起亚线控离合器技术可减少3%CO2 排放

起亚(Kia)公布了其新型线控离合器技术的细节,该技术能够让使用配备轻混和启停系统的传统手动变速箱成为可能。起亚修改了用于驱动手动车辆离合器的传统液压系统,此类车辆的离合器直接连接到汽车的离合器踏板上,而起亚的智能手动变速箱(iMT)在踏板和液压系统之间放置了一个模块。让iMT 控制离合器啮合,而无需考虑驾驶员的输入,与电子线控系统很像,能够让车辆计算机来控制油门。系统可以根据实际情况开启或关闭离合器,允许使用通常与手动离合器不兼容的轻混和启停技术。

尽管踏板由计算机控制,但是也保留了与传统手动踏板一样的操作和让驾驶员参与的功能。使用该技术能够减少约3%的CO2排放。

中国科学家利用铜离子制高能量镁电池

中国科学院青岛生物能源与过程研究所的研究人员离打造具有可行性的高能量输出镁电池又近了一步。该项研究可将电动汽车电池中的锂用镁取代,而镁离子是一种富含铜的电荷载体,是一种导电性极高的材料,以让电流自由流动,输出高能量。

地球上镁的储量远远高于锂。镁电池由于镁储量丰富,因而可以降低成本。此外,即使在室温下,与锂电池相比,镁电池也能提供更高的能量和功率密度。由于镁不是一种易于形成枝晶、导致电池内部结构发生故障的材料,因而也更安全,可以避免电池爆炸和火灾的风险。但是,在充电过程中,高密度的镁离子在电解液中的扩散会变慢。此外,镁离子与阴离子之间的化学键很难打破,导致充放电循环特别差。为解决该问题,研究人员在阴极中采用了另一种电荷载体——铜,其可溶解在电解液中,并在电极上形成金属铜涂层,使得电解液由镁、铜离子和硼阴离子(BCM)构成。铜的导电性高,因而电流可以自由流动,由此产生高能量。在实验室中,镁/铜电池在经过200 次充放电循环后,仍保持了80%的原始容量,表现出良好的性能。

MIT 利用电动汽车电池存储太阳能电力

美国麻省理工学院(MIT)的一项研究表示,可重新使用旧电动汽车(EV)电池,用于存储大型太阳能发电厂产生的电力。而且此类“二次生命”电动汽车电池的成本仅为购买价的60%。

研究人员使用了半经验模型(包括一些之前准备好的计算),来估计电池的退化程度,并得出结论,将储能设备聚集在一起,以15%~65%的电量运行,可以延长其二次生命。这一发现对之前的一些假设提出了挑战,即在开始阶段,以最大容量运行的电池能够提供最大的价值。

宝马气味检测新专利聚焦驾驶员心理状态

宝马新专利是一种通过检测气味特征,从而获取驾驶员心理状态的功能。资料显示,通过在座椅以及靠背、头枕或车辆顶棚放置气味传感器,检测由人体释放到环境空气中的气味物质以及内部环境气味特征。根据所记录的气味特征来识别气味特征变化,并与用户心理状态变化相关联。当用户心理状态出现变化如疲劳等,系统将激活按摩或其它辅助功能,改善用户驾驶状态。宝马此次申请的专利开辟了一种全新的方式,或许可以在其他方面进一步提升道路安全。

高性能镁合金可显著降低车辆碳排放

多国研究人员共同开发了一种工程镁合金。这种合金的性能得到显著改善,可以替代钢和铝合金,用于汽车和航空零部件。

研究小组制备出一种抗屈不对称性几乎为零和高延展性的镁合金,这种新型工程合金强度高,延展性好,可在较高的应变速率下实现超塑性,从总体上减少制造时间、精力和成本;而且,此类合金很轻,有助于降低汽车的碳排放量,因为轻型汽车需要的运行燃料较少,更加节省燃料。

在这项研究中,科学家们使用一种含有钆、钇和锆等稀土元素的镁合金,经过热机械加工技术(严重塑性变形和老化处理),得到这种镁合金的超晶粒版本。此后,该团队在超细晶粒镁合金中设计了纳米沉淀物和热稳定的超细金属间化合物。该团队制备的镁合金,在强度延性和高应变率超塑性的综合表现方面,是所有镁合金中最好的。

新型单片铁氧体磁珠为汽车电源应用降噪

日本村田制作所推出了全球最小的单片铁氧体磁珠——BLM18SP_SH1 series,可用于汽车电源应用,以达到抑制噪声的目的。

由于利用了内部电极制造技术的新结构设计,新系列产品实现了高效的阻抗以及大电流化的低电阻。此外,商用产品的尺寸为1.6 mm× 0.8 mm,与传统产品相比,基础面积减少了50%,为制造商设计汽车电源电路提供了更大的自由度,并通过更小型的车载部件为更复杂的自动驾驶提供支持。

丰田冲压式电镀机可降低环境影响

丰田汽车公司开发出冲压型电镀技术。该技术使用一种聚合物膜(固态电解质膜),使金属离子可以通过膜体并进行电镀,而且只镀至必要区域,如同邮票一样。

在电子零件制造过程中,可以利用该技术进行电镀,在基片上形成铜、镍和其他金属镀层。在传统电镀工艺中,需要多个大槽来浸渍待镀基片,为了浸没整个基片,还必须使用大量的镀液,造成浪费。同时需要配备相关设备,以清除排放到空气中的有毒物质,并处理大量废液。这种新型冲压式电镀机无需浸渍工序,可使废液大幅减少(减至约1/30),并减少CO2排放量(减至约1/3),大大减少对环境的影响。通过该技术,还可缩短电镀时间。

中日科学家利用POP 制备燃料电池电解质

中日科学家成功开发了一种通用的合成设计,将多孔有机聚合物(POP)用于燃料电池电解质。

为了保护环境,清洁的能源系统必不可少,其中聚合物电解质燃料电池备受关注,这种电池必须能够把一个氢分子分解成带正电荷的质子和带负电荷的电子。为此,需要具有高质子导电性的高分子材料,只让质子通过材料,不让电子通过,从而产生电流。

研究人员将合成步骤分为2 步。首先,合成一种POP 聚合物。然后,采用后磺化方法,通过孔隙引入磺酸基。在湿度95%RH 和温度分别为25 ℃和80 ℃的条件下,该聚合物表现出卓越的电导率,分别为2.7×10-2S/cm 和1.0×10-1S/cm。研究结果表明,磺化POP 聚合物的结构,为开发高质子导电材料结构设计提供了一种简单而普遍的方法。

科学家研发高性能环保超级电容器

最近,多国科学家合作,设计了一款高性能、环保、可伸缩的超级电容器,有望用于可穿戴电子产品。

通常,超级电容器会使用有机溶剂来增加能量密度,但是此类溶剂很危险,不环保,与具有更高导电性的水系电解质相比,还会降低功率密度。科学家们成功改进了超级电容器原型的体积电容性能、高能量密度和功率密度。经过1 000 次的拉伸循环后,拉伸率小于50%时,性能没有发生改变。为了确保更低的成本以及更好的环境效益,采用了基于氯化钠(NaCl)的电解质。此外,利用3D 打印或其他先进制造技术则可以进一步降低该电容器的制造成本。

瑞典与中国合制“黄油状”夹层固态电池

瑞典与中国西安交通大学的科学家研发了一种由可被涂抹开、类似黄油的材料制成的夹心层,可将固态电池的电流密度提高10 倍,同时提升电池的性能和安全性。

与现今的锂离子电池不同,固态电池拥有固态电解质,因此不含对环境有害或易燃的液体。然而,固态电池类似于一个干干的三明治。一层金属锂就像是一片面包,一层覆在其上面的陶瓷物质类似于配料,上述两层很难贴合。两国科学家研究的材料是一种柔软、可涂抹开、“类似黄油”的物质,由陶瓷电解质的纳米颗粒LAGP 与离子液体混合而成。该液体包裹了LAGP 颗粒,让夹心层具有保护作用。此种夹心层可以让电池更加稳定,从而能够承受更高的电流密度,重要的是很容易在电池的锂金属阳极上涂覆软膜,犹如在三明治上涂黄油一样。

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