第23章汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

第二十二章汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第二十二章電子儀表與防盜系統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)12電動(dòng)汽車智能汽車34第一節(jié)車載網(wǎng)絡(luò)1.1總線與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.1.1汽車總線與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述目前汽車總線有CAN、LIN、FLEXRAY、MOST（MediaOrientedSystemsTransport媒體信息傳送網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)）等。CAN總線是德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mbps，距離可達(dá)10km。FLEXRAY是汽車總線系統(tǒng)中最高級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，它突出的特點(diǎn)是：在提高數(shù)據(jù)傳輸率的條件下，能夠滿足汽車安全要求的可靠性指標(biāo)。1.1.2典型車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理1.上海大眾POLOCAN-BUS總線。Polo應(yīng)用兩條最穩(wěn)定的CAN-BUS總線技術(shù)——控制系統(tǒng)和舒適系統(tǒng)，保障車子運(yùn)行中的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和安全性并實(shí)現(xiàn)對(duì)車內(nèi)空調(diào)，網(wǎng)關(guān)、組合儀表等車內(nèi)舒適系統(tǒng)的控制?？刂葡到y(tǒng)CAN總線的組成舒適性系統(tǒng)控制CAN總線的組成POLOCAN總線連接形式2.畢加索轎車采用的車載局域網(wǎng)VAN。畢加索VAN總線連接的控制單元（ECU）有：智能控制盒BSI、自動(dòng)空調(diào)、收放機(jī)、CD機(jī)、組合儀表和多功能顯示屏、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、報(bào)警裝置等。各控制單元在車上的分布:圖1智能控制盒BSI1.1.3車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用舉例大眾、奧迪車系。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的寶來(lái)、奧迪A4和A6、上海大眾帕薩特、POLO等廣泛采用了CAN總線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。神龍富康畢加索采用了車載局域網(wǎng)VAN數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。本田雅閣轎車采用了多路集中控制系統(tǒng)MICS（MultiplexIntegratedControlSystem），其中車身采用控制器局域網(wǎng)CAN技術(shù)。第二節(jié)智能汽車先進(jìn)的車輛系統(tǒng)，包括導(dǎo)航系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、安全氣囊、視覺(jué)增強(qiáng)、自動(dòng)巡航和自動(dòng)避撞系統(tǒng)等自動(dòng)停車Autoparking電子收費(fèi)自動(dòng)避撞系統(tǒng)安全車距計(jì)算車外安全氣囊智能汽車系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)車輛能夠自動(dòng)探測(cè)車輛危險(xiǎn)狀況，自動(dòng)檢查駕駛員工作狀況，在必要時(shí)（如車輛起火或駕駛員打瞌睡時(shí)）給出警報(bào)車輛配備有視覺(jué)增強(qiáng)功能，在夜間、惡劣天氣情況、車輛轉(zhuǎn)彎、進(jìn)入或離開(kāi)交叉口以及倒車等特殊情況下，確保車輛及其他交通參與者的安全GPS功能車輛定位無(wú)線移動(dòng)通訊駕駛員可以用無(wú)線通訊獲取當(dāng)前交通信息等。無(wú)線通訊可以采用GSM、廣播副載波、尋呼系統(tǒng)及短距離信標(biāo)等實(shí)現(xiàn)第三節(jié)電動(dòng)汽車電動(dòng)車歷史1873年英國(guó)人RobertDavidson首次在馬車的基礎(chǔ)上制造出一輛電動(dòng)三輪車，它由鐵鋅電池（一次電池）提供電力，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。它比內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車發(fā)明早13年。進(jìn)入20世紀(jì)，電動(dòng)汽車由于電池技術(shù)進(jìn)步緩慢，在性能、價(jià)格等方面都難以與燃油汽車競(jìng)爭(zhēng)。然而，燃油汽車的發(fā)展也帶來(lái)了一系列的環(huán)境問(wèn)題，60年代末，美國(guó)政府就曾公開(kāi)指出：汽車是公眾健康的重大威脅。此后于1966年和1967年，美國(guó)通用（GM）、福特（Ford）等汽車公司分別開(kāi)發(fā)了新型電動(dòng)汽車，電動(dòng)汽車進(jìn)入了現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期。90年代，在能源和環(huán)境的雙重壓力下，電動(dòng)車的研究開(kāi)發(fā)再次進(jìn)入一個(gè)活躍期。新材料、新技術(shù)的發(fā)展，為電動(dòng)車的發(fā)展注入了新的活力。

美國(guó)通用汽車公司于90年代初開(kāi)發(fā)的EV1電動(dòng)車，如圖所示，車身結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料制成，32塊鉛酸電池作為主能源，車體自重1000kg，三相感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。EV1的最高時(shí)速可達(dá)到128km/h，一次充電可以行駛144km，已成為90年代電動(dòng)車的經(jīng)典之作。電動(dòng)汽車家族GMEV1

RangerEV

TOYOTA

RAV4EV

Fiat

ZicFiat

CinquecentoElettra

EV6460NEV6580GMEV1車身結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料制成，32塊鉛酸電池作為主能源，車體自重1000kg,三相感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。EV1的最高時(shí)速可達(dá)到128km/h，從靜止加速到96km/h的時(shí)間小于9s，一次充電可以行駛144km，目前已成為90年代電動(dòng)車的經(jīng)典之作?？諝庾枇ο禂?shù)0.19

余電15%時(shí)充電時(shí)間：

220V/6.6kw充電機(jī)約需3小時(shí)；

推出時(shí)間：1996.12FordRangerFord公司于1998年以小型卡車Ranger為樣車推出的一款鉛酸電池電動(dòng)汽車。0—80km加速：12.5秒最高車速：120km/h最大續(xù)航里程：131km

TOYOTARAV4EVRAV4EV是TOYOTA公司推出的這一款電動(dòng)汽車是在平衡整車性能和環(huán)境效應(yīng)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的5座城市用舒適型電汽車Fiat

ZicFiat公司于1994年推出該車的樣車。車身采用鋁合金結(jié)構(gòu)，重量減少40%。該車的設(shè)計(jì)從概念到實(shí)車上路僅用了24個(gè)月。Fiat

CinquecentoElettraFiat的這一款Cinquecento同時(shí)裝有常規(guī)內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)，是世界首創(chuàng)。CinquecentoElettra是一種零排放四座城市型汽車。國(guó)家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目，由清華大學(xué)汽車系電動(dòng)車組與廣東益威電動(dòng)汽車有限公司及廣東粵海汽車改裝廠于1995年共同開(kāi)發(fā)。經(jīng)專家評(píng)定，這一款四座電動(dòng)輕型客車性能優(yōu)良，行駛安全、舒適，實(shí)用性強(qiáng)。國(guó)家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目，十六座輕型電動(dòng)客車。于1995年由清華大學(xué)汽車系電動(dòng)車組研制成功。市內(nèi)時(shí)速可達(dá)50～60公里，每充一次電可以跑200公里，在充電站快速充電一次需3個(gè)小時(shí)左右。車銷售價(jià)格為10萬(wàn)元環(huán)保型混合電能超級(jí)電容電動(dòng)汽車比亞迪純電動(dòng)E6，4WD奇瑞S18

最高車速可以達(dá)到120Km/h，一次充電續(xù)駛里程可以達(dá)到120Km-150Km；搭載了336V40Kw大功率電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；40Ah高性能磷酸鐵鋰電池；海馬Me海馬Mpe被譽(yù)為“中國(guó)第一輛純電動(dòng)乘用車”的新車，其基本型將以11.98萬(wàn)元的價(jià)格投放市場(chǎng)，最高車速可達(dá)110km/h，充滿電后續(xù)駛里程可達(dá)300公里，百公里的耗電約為12度哈飛賽豹，鋰離子純電動(dòng)汽車，最高車速130km/h，一次充電續(xù)駛里程達(dá)到180公里熊貓純電動(dòng)汽車采用40Ah鋰離子電池，雙轉(zhuǎn)子直流差速電機(jī),340伏系統(tǒng)電壓，最高車速率65公里，續(xù)航里程80公里，完全充電時(shí)間5小時(shí)，快速充電時(shí)間1小時(shí)。永磁同步交流電機(jī)和鋰電池，其最高時(shí)速可達(dá)120公里/小時(shí)，最大行駛里程為150公里，百公里能耗僅為10KWH（10度電），電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車與普通燃油汽車的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電池組電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)的基本功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制，對(duì)于不同的電機(jī)，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也有所不同。直流電機(jī)控制系統(tǒng)交流異步電機(jī)永磁無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的心臟，它主要由電動(dòng)機(jī)和減速器構(gòu)成，其主要功能是使電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并將能量傳遞到車輪使車輛行駛。目前，電動(dòng)汽車常用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有：交流異步電動(dòng)機(jī)，永磁無(wú)刷電機(jī)，直流永磁有刷電機(jī)，直流它勵(lì)電機(jī)，直流串勵(lì)電機(jī)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等。目前比較流行的電機(jī)有：交流異步電動(dòng)機(jī)、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)和直流永磁有刷電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究方向高可靠性，高性能，高效率，低成本電動(dòng)汽車要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡可能的簡(jiǎn)潔、可靠，所以目前的交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，無(wú)速度傳感器、無(wú)位置傳感器的交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是發(fā)展方向之一。最高效率控制在電動(dòng)汽車上顯得特別重要。在異步電機(jī)控制中，某個(gè)轉(zhuǎn)矩可看成由定子電流的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量產(chǎn)生的，優(yōu)化這兩個(gè)分量的組合可使定子電流減小，從而獲得最高效率控制。

電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量，控制系統(tǒng)參數(shù)的自動(dòng)整定是高性能控制系統(tǒng)的一個(gè)標(biāo)志。當(dāng)運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化后，系統(tǒng)各種參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，從而會(huì)偏離最佳運(yùn)行狀態(tài)。參數(shù)自動(dòng)辨識(shí)、自動(dòng)整定功能可使控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整在最佳狀態(tài)。電池組電池組是電動(dòng)汽車的能源，電池性能的優(yōu)劣直接影響電動(dòng)汽車的行駛性能，目前電動(dòng)汽車廣泛應(yīng)用的電池有：鉛酸蓄電池，鎳氫蓄電池，鎳鎘蓄電池等。其中鎳氫蓄電池性能最優(yōu)，但價(jià)格昂貴；鉛酸蓄電池性能最差，但價(jià)格低廉，目前為電動(dòng)汽車廣泛應(yīng)用。奔馳A級(jí)e-cell混合動(dòng)力車（HEV）HybridElectricVehicle是將電力驅(qū)動(dòng)與輔助動(dòng)力驅(qū)動(dòng)結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮二者各自的優(yōu)勢(shì)及二者相結(jié)合產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)的車輛工作原理混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、輔助動(dòng)力系統(tǒng)和電池組等部分構(gòu)成。

發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過(guò)控制器輸送到電池或電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)汽車。當(dāng)車輛處于啟動(dòng)、加速、爬坡工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組和電池組共同向電動(dòng)機(jī)提供電能；當(dāng)車輛處于低速、滑行、怠速的工況時(shí)，則由電池組驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電池組缺電時(shí)則由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組向電池組充電。串聯(lián)式適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速工況，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整在最佳工況點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)調(diào)整電池和電動(dòng)機(jī)的輸出來(lái)達(dá)到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動(dòng)機(jī)避免了怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，減少了廢氣排放。它的缺點(diǎn)是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機(jī)械效率較低，很難達(dá)到明顯降低油耗的目的，目前主要用于城市大客車，在轎車中很少見(jiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動(dòng)又可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)汽車加速爬坡時(shí)，電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠同時(shí)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，一旦汽車車速達(dá)到巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動(dòng)機(jī)維持該速度。電動(dòng)機(jī)既可以作電動(dòng)機(jī)又可以作發(fā)電機(jī)使用，以平衡發(fā)動(dòng)機(jī)所受的載荷，使其能在高效率區(qū)域工作。但是由于發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪采用機(jī)械連接，在城市工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)并不能總是運(yùn)行在最佳工況點(diǎn)，車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性比串聯(lián)時(shí)要差。由于沒(méi)有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以直接通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械效率損耗與普通汽車差不多，因此得到比較廣泛的應(yīng)用。并聯(lián)式代表車型——本田思域混合動(dòng)力版混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，根據(jù)助力裝置不同，它又分為發(fā)動(dòng)機(jī)為主和電機(jī)為主兩種。由于混聯(lián)方式是串聯(lián)和并聯(lián)的結(jié)合體，因此它也結(jié)合了串聯(lián)式可使發(fā)動(dòng)機(jī)不受汽車行駛工況的影響，始終可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工作區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行，并可選用功率較小的發(fā)動(dòng)機(jī)以及并聯(lián)式可由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)或各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車的特點(diǎn)，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)雜的工況下使系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)工作，所以更容易實(shí)現(xiàn)排放和油耗的控制目標(biāo)?；炻?lián)式的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。混聯(lián)式代表車型——豐田普銳斯

HEVHomeGMEV1

TOYOTACoaster

TOYOTA

Prius

GMEV1

EV1串聯(lián)式混和動(dòng)力汽車使用重整汽油作為燃料，燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)達(dá)到21.1km/L,其排放已經(jīng)降低到1/10ULEV的水平。TOYOTACoaster以1.5升汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為輔助動(dòng)力系統(tǒng)的大型客車，有25個(gè)座位TOYOTA

PriusPrius混和動(dòng)力汽車為五座雙開(kāi)門(mén)，使用無(wú)鉛汽油作為燃料的EFI發(fā)動(dòng)機(jī)的前驅(qū)動(dòng)轎車。S11長(zhǎng)安杰勛混合動(dòng)力車

奇瑞A5ISG宇通ZK6126HGZ1混合動(dòng)力公交車奔馳E級(jí)柴電混合動(dòng)力燃料電池車獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生電能的過(guò)程不生產(chǎn)任何污染物，而且氫作為一種能源，盡管是以水這樣的化合物存在，但是取之不盡。這對(duì)于節(jié)約礦物資源并減少二氧化碳排放十分重要。工作原理燃料電池燃料電池分類堿性燃料電池（AlkalineFuelCell，AFC）磷酸型燃料電池（PhosphoricAcidFuelCell，PAFC）質(zhì)子交換膜燃料電池(ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC)燃料電池的發(fā)展趨勢(shì)降