汽车的未来---电动化(图文)

更新日期:2022年07月25日

       众所周知, 汽车工业已经发展了数百年。以前, 它以内燃机和变速器技术为主。但近年来, 电控、电驱动等电子设备越来越受到各厂商的关注。得益于微电子技术的快速发展和大功率电子器件的不断进步, 车载娱乐、照明和多传感器的应用显着增加, 产品的可靠性大大提高。行业相关分析师估计, 未来几年整个汽车行业的应收账款将超过 800 亿美元。同时, 自动驾驶技术也在努力研发预警系统, 通过行车稳定性控制、驾驶员疲劳监测等多种手段保障驾乘人员的安全。随着人工智能技术的出现, 人们对使用高速信号的车载物联网系统产生了浓厚的兴趣。目前有三大需求:自动驾驶、新能源和车载娱乐系统。无人驾驶是迄今为止人类面临的最大挑战之一。利用预先设定的程序和道路信息来控制车辆在道路上的状态, 不仅减轻了驾驶员的负担, 还减少了交通事故的发生。拯救更多生命。来源:(MEMS技术最典型的应用是基于陀螺仪和加速度计等传感器的安全气囊和驾驶辅助系统。(利用超微型制造技术将微电子和微传感器的机械特性相结合), 一种高度集成的芯片, 具有高生产效率高、体积小、成本低, 符合性能标准, 可靠性高, 能快速有效地被设计人员采用。技术广泛应用于汽车驾驶、车身安全等模块。现在, 加速度计测量三轴方向的加速度, 可以识别重力、振动、冲击等各个方向的力;并且测量的信息也可以是热量和电容, 并且有一些测量电容的方法更适合车辆碰撞检测和安全气囊激活。图片来源:另一方面, 陀螺仪还可以测量角速度(转轴速度, 现在很多民用消费都用到了, 比如智能手机。目前比较流行的4轴传感器和陀螺仪方案也用在汽车电子上。用于保证车身的稳定性和动态平衡。陀螺仪的原理是基于特殊加工的音叉结构, 沿一定方向连续振荡。当对传感器施加力时, 作用力音叉上产生的科里奥利力是其微单元结构发生变化, 产生与角速度成正比的变化, 可以将其转换为电信号, 然后传递给制动系统进行制动或激活安全气囊。因此, 加速度计广泛用于汽车的安全气囊和车身悬架;而陀螺仪则用于车身稳定控制系统和导航系统。离子设备。由于其灵敏度高、体积小,

在汽车上得到了广泛的应用。随着纳米的出现, 更高灵敏度的传感器仍在不断的研发中。 (电磁兼容汽车行业和自动驾驶的快速发展(高级辅助驾驶趋势持续推动汽车电子发展, 面对日益复杂的工作环境值得关注新的电磁兼容)需求正在越来越受到大家的关注。随着电子系统越来越复杂, 系统对关键部件的可靠性和抗电磁干扰性能的要求也越来越高。图片来源:目前汽车无线通信系统的频率越来越高, 对于每个子系统模块, 其抗干扰能力都需要更强。虽然电子元件的制造尺寸越来越小, 但其制造公差也不容忽视, 因为公差内的波动很可能导致设备不稳定。这时, 再加上干扰, 在某些情况下可能会出现问题。 , 所以(国际电工协会制定了严格的国际标准来控制它们, 目前的国际标准是25。这个标准要求测试区域的电磁噪声水平比最低水平低6分贝左右。另一个测试标准为114524(, 可用于检测窄带电磁场对零部件的干扰。这些标准适用于车体内部的电子元件系统。车辆噪声对于燃油车来说, 低频噪声的来源几乎是都来自内燃机气缸的爆燃。工程师们也一直在研究降低这种低频噪音的技术。目前, 基本上是使用更高效、气缸数更多的发动机来降低它们产生的低频噪音, 而工程师们也使用主动噪声控制系统。(或主动噪声控制(以消除噪声(主动噪声控制技术) ogy是一种信号处理技术, 通过降低噪声信号的有效幅度来降低噪声, 从而提高室内环境的信噪比;主动噪声控制技术基于相干性)声学原理, 使用车载放大器和麦克风以及数字信号处理消除噪音。这些消噪系统都是由一套音频设备组成, 发出一个幅度相同但相位相差180(反相)的波, 而且由于波在复合过程中具有相消干涉的物理性质, 所以有源噪声控制系统通过混合信号输入噪声, 通过控制算法分析声波波形并产生一组异相波到换能器, 然后破坏性地干扰内部噪声。当然这些系统是重依赖于系统(集成、内存及相关软件部分, 需要实时处理以实现快速响应和完整的反馈控制电路。通常一个典型的音频系统带有 3 到 6 个机舱麦克风可以覆盖 30250 范围内的噪声。照明在汽车行业, 发光二极管广泛应用于远光灯、刹车指示灯和转向灯, 各种亮度和发光功率e大相径庭, 主要取决于车灯的用途, 因此车辆需要设计不同的调光控制电路。控制电路主要采用脉宽调制(PWM)技术来调节电流的脉宽, 从而调节光的亮度。通常, 调光系统还需要注意集成电路在需要不同亮度时需要输出不同的电压。这部分控制电路一般分为Buck和buck-boost电路, 使照明系统更加紧凑和智能。主流照明方案需要恒定电流才能产生连续光, 因此输出电压波动和容差对控制系统参数最为关键, 因此功率纹波是该领域的难点。此外, 有必要考虑到大量的其他因素, 如温度、湿度、电源电压范围和电磁兼容性(等)。这些因素与汽车电子中最重要的要求是可靠性有关。汽车电子元件必须满足过压和欠压的要求。 、过流、反极性短路、短路大电流和极端温度条件下的高可靠性, 往往需要增加很多必要的保护电路来防止出现更大的问题。所以相对简单的控制电路也需要在温度、湿度和持续振动等恶劣条件下使用。手势识别手势控制是一种比较新的控制方式, 它是借助车载电子摄像头在2或3个空间内使用(飞行时间技术识别控制指令来控制一些应用。该技术是发射红外线射线来识别目标, 然后接收反射信号, 并计算信号的飞行时间来构造运动物体的动作。当然,

市场上也有基于机器视觉的解决方案:通过识别场景中的图像, 测量每个像素的位置是通过边缘检测来捕捉的, 视觉图像识别的使用也容易受到光源的影响, 不同的光子在被相机捕捉到的时候会有一些泊松分布过程, 在某些情况下, 光子会发生转换to Electronics 也是一个随机的过程, 同时手势识别技术还涉及到乘客的眼球运动, 想象一下如果我们要打开后雨刷或者tur n 在车载收音机上, 我们只需要看一下对应的按键就可以实现想要的功能, 而这些控制算法都是实时解码带来的功能;不仅如此, 眼控还可以检测到无论驾驶员是否疲劳, 现代眼动追踪系统都能快速提醒驾驶员注意休息, 避免车祸。激光雷达激光雷达是一个老生常谈的问题。它的原理很简单, 但是要构建一个功能齐全的系统还是很困难的。雷达都使用发射和接收原理:到物体的距离(光速飞行时间2)通过测量信号飞行时间来计算信号的距离。目前雷达发射的波长基本上都在830到940之间, 用一个透镜来扫描反射的激光, 这种做法带来了一个很复杂的情况:发射的激光可以向不同的方向反射, 比如我们用激光看一棵树, 有的光会从树叶反射回来,

也有一些会穿透到后面的平面再反射回来, 会造成很大的麻烦。从技术上讲, 激光雷达和普通雷达很相似。当然, 雷达识别无线电波而不是激光。扫描可以识别大量的 3 数据, 可以使用适当的软件将其转换为 3 图像。兰博基尼跑车, 图片来源:电动汽车 Worldwide Electric车辆是建设可持续未来的关键部分。电动汽车 它利用电能驱动发动机缸体产生轮胎的转动, 使车辆向前行驶。他们需要一个转换器, 通常为 12 转和 36 转, 用于控制电路供电;还有一个用于驱动电机的转换器;而且该系统还用于充电, 当然, 该系统还可以在车辆制动时回收电能, 也就是市场上所说的再生制动, 将动能转化为电能。市场上的电动汽车主要分为三种:纯电动汽车、插电式混合动力汽车和混合动力电动汽车。纯电动汽车只有电池组作为能源, 没有汽油机等系统, 将电能储存在大容量电池中。因此, 汽车的所有能源都来自电池组, 在行驶过程中不会排放任何有害气体。插电式混合动力车内部有两个系统, 基本上在没有汽油发动机的情况下运行 1070。目前, 所有新能源汽车的设计者都在努力提高其能量转换效率。热管理和能量损失的高可靠性也是一个主要挑战。输电系统功率、转换效率、工作温度和散热等一系列问题, 都是新开发时必须考虑的方面。在电动汽车的众多部件中, 核心是电池和电机系统。现在各大厂商都在讨论电动车的续航, 也就是充满电的续航里程。目前, 新的无线电池管理系统(正在开发中)将进一步提高电池的安全性和可靠性。锂离子电池是电动汽车电池中最引人注目的一种, 但在使用时也需要特别注意。电池过放是极其危险的(主要是因为对电池的损坏比较大, 所以在制造过程中尽量避免停电。
       同时还要对多个电池组进行实时监控, 所以覆盖范围、电池管理系统的持续时间和可靠性是一个很大的考验, 市面上几乎所有的电动汽车都在减速时使用再生制动给电池充电, 有些制造商将配备一定数量的太阳能电池板, 也可以通过太阳能、热能和其他压电机械能等能源作为电能来源之一。
       同时, 还有另一种方式可以将车内的振动能量转化为电能。目前业界正在开发超低功耗微控制器, 就是为了降低系统的整体功耗水平, 让通过各种能量转换的电能发挥更大的作用, 而这种无源能量收集系统可以有一个对汽车的续航里程和成本有相当大的影响。我们已经看到, 电池应该是未来电动汽车的核心, 电池的设计和方向将决定电动汽车的发展。目前锂离子电池面临两个重要问题:一是材料本身的化学性能, 二是其电性能。因此,

在电池的整个生命周期中, 一个好的电池管理和监控系统对电池来说是非常重要的, 而现在无线电池管理系统的出现将整个系统提升到了一个更高的层次, 因为它不仅消除了复杂的布线, 降低了系统的复杂性, 为了降低系统的复杂性, 还引入了模块化的方法来设计电池组。
       当一个电池组整体出现问题时, 可以检查电池模块的哪一部分出现故障, 然后正确更换并重新使用。电池管理单元(除了计算电池的性能和寿命外, 还可以指定电池组的最佳用电范围, 从性能、安全和寿命等方面进行管理, 系统具备所有控制和诊断功能, 不仅可以控制车辆各个模块的耗电量, 甚至还可以管理电费账单。一个完整的电池管理系统可以概括为:保护电池安全可靠地工作, 管理和监控车辆各部分的电量消耗, 通过平衡车辆的耗电量和剩余电量来优化最终里程。因此, 电动汽车越来越受欢迎, 不仅因为其结构简单、能效高(内燃机汽车的能效为16%, 而电动汽车的能效为85%), 还因为其超-高能量再生。通过灵活性延长电池寿命。可以说, 在可预见的未来, 电动汽车的被动能量收集技术将是研究的前沿领域。电动汽车的另一个​​发展领域是无线充电, 设想放置在车库和公共停车场上, 从更长远的角度来看, 在公共停车场上建造大量充电板, 当电动汽车在路上行驶时, 可以进行无线充电。但这是极其困难的, 政府建设这样的公共设施有很多困难。无论负载的类型和容量如何, 无线充电技术都是通过发射器和线圈将电能传输到负载接收端, 一般工作频率在105205​​之间。来源:新一代氢能源新能源汽车的目标电动汽车为了环保, 纯电动汽车兼顾了各类优点, 但充电时间过长, 几乎不用于长途出行, 因此人们开发了氢能来解决这个问题。氢燃料汽车将化学能转化为汽车机械能,

氢气可以在内燃机中直接燃烧, 称为氢内燃机;或者它可以与氧气反应提供能量, 称为燃料电。池车。近年来, 燃料电池汽车引起了众多厂商的关注。整车由电动机驱动, 内部有发电装置(通过氢的化学反应, 将化学能转化为电能。氢动力汽车对环境的影响是微乎其微的, 因为它不产生任何污染物, 只产生水蒸气, 所以非常环保。而且, 氢是地球上最丰富的化学元素, 但它在自然界中并不以元素的形式存在, 必须通过不同的方法产生。在氢能的过程中也存在一定的污染, 目前氢能的获取方式主要有两种:提取和电解, 前者因为涉及到提取、运输和提炼, 对环境影响巨大。原油;而后者的电解是通过水的电解引起的化学反应将水分解成氢原子和氧原子的过程。呃电解水没有其他污染物, 需要大量的能量, 而能量获取的过程或多或少会带来污染。总之, 与电动汽车一样, 氢能对可持续和绿色未来做出了重要贡献。
       两者(氢能和电力获取、运输和分配的基础设施成本)仍然需要解决。汽车产业链中的任何一个环节都需要共同进步, 因为任何一个小领域都关系到整个汽车产业的未来。小编:我的果果超可爱编译自:

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