课件1 - 电动汽车发展

项目一、工作安全与行业发展,xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx,xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx,学习导航,学习目标,1.掌握新能源汽车的发展现状；2.掌握节能技术在电动汽车中的运用现状与发展；3.掌握车联网的定义与车联网的作用；4.掌握车联网系统的组成与工作原理；5.掌握自动驾驶的技术路线；6.掌握自动驾驶关键零部件工作原理；7.掌握车联网通信技术类型；8.掌握车联网大数据采集方法；9.通过课堂交流能够增强人与人之间的交流沟通技巧。,此处贴入教材的封面所有ppt需要设置为阅读权限后公布。,1.1.1电动汽车安全简述,学习导入,问题：为什么要发展包括电能驱动在内的新能源汽车？CO2排放量是气候变暖的主要原因，以中国为例，CO2的排放量占了全球排放量的21%，美国20%，在环境方面，调查研究表明，平均而言大气污染的42%来源于交通运输。电动汽车自问世以来可以分为纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)。,Batteryelectricalvehicle,Hybrid-ElectricVehicle,FuelCellElectricVehicle,1.1.1电动汽车安全简述,请探讨：电动汽车比较传统燃油汽车有哪些优势？,1.1.1电动汽车安全简述,请探讨：电动汽车比较传统燃油汽车在结构上有哪些不同？,1.2.1新能源汽车技术的发展历史,电磁感应定律的发现，,早在1831年法拉第（MichaelFaraday）发现了电磁感应定律，从而促进了电动机和发电机的发展，使电力交通成为可能；1833年到1834年，法拉第从实验得出了电解定律，这是电荷不连续性的最早的有力证据。法拉第提出了场的概念，他反对超距作用的说法，设想带电体、磁体周围空间存在一种物质，起到传递电、磁力的作用，他把这种物质称为电场、磁场。1852年，他引入了电力线(即电场线)、磁力线(即磁感线)的概念，并用铁粉显示了磁棒周围的磁力线形状。场的概念和力线的模型，对当时的传统观念是一个重大的突破。,1.2.1新能源汽车技术的发展历史,电动汽车的发明,美国人托马斯达文波特ThomasDavenport于1834年制造出第一辆直流电机驱动的电动搭载不可再充电电池的三轮纯电动汽车1899年，德国人波尔舍发明了一台轮毂电动机，以替代当时在汽车上普遍使用的链条传动。随后开发了LohnerPorsche电动车，该车采用铅酸蓄电池作为动力源，由前轮内的轮毂电动机直接驱动，这也是第一部以保时捷命名的汽车。1912年靠电力驱动的汽车逐步退出市场。进入90年代，纯电动汽车重新回归2006年Tesla发布Roadster跑车代表了电动汽车的真正回归。,Roadster,中国“三纵三横”长远计划的出台,请思考：“三纵三横”分别指的是什么？“十五”期间，国家设立了电动汽车重大科技专项，专项确定了“三纵三横”的研发布局,1.2.2汽车工业面临的能源与环境问题,中国环境大气污染情况分析,1.2.2汽车工业面临的能源与环境问题,我国新能源汽车技术发展路线,1.2.2汽车工业面临的能源与环境问题,1.2.3新能源汽车的分类,20112020年发展规划明确的新能源汽车范围是哪几种车型？,新能源汽车包括有：纯电动汽车(包括太阳能汽车)混合动力汽车、燃料电池汽车、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等。,1.2.3新能源汽车的分类,新能源汽车,1.2.3新能源汽车的分类,混合动力电动汽车有哪几种类型？,1.2.3新能源汽车的分类,串联式混合动力汽车动力系统,请思考并简述串联式混合动力汽车动力传递的过程。,串联式混合动力汽车动力系统流程,1.2.3新能源汽车的分类,典型的并联混合动力汽车动力传动,请思考并简述并联混合动力汽车动力传动传递的过程。,1.2.3新能源汽车的分类,典型的混联式混合动力电动汽车动力传动,请思考并简述混联式混合动力电动汽车动力传动传递的过程。,1.2.3新能源汽车的分类,混联的类型了解,单轴联合式并联混合动力,串联混合动力电动汽车的结构,开关式混联式混合动力汽车,功率分流式混联式混合动力汽车,1.2.3新能源汽车的分类,混合动力的代表作,1.2.3新能源汽车的分类,纯电动汽车，是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶。,1.2.3新能源汽车的分类,典型的纯电动汽车,1.2.3新能源汽车的分类,燃料电池电动汽车是指动力系统主要由燃料电池发动机、燃料箱（氢瓶）、电机、动力蓄电池等组成，采用燃料电池发电作为主要能量源，利用燃料电池，将燃料中的化学能直接转化为电能实现动力驱动的新型汽车。燃料电池的主要构成组件为：电极、电解质隔膜与集电器等。请说说燃料电池的工作原理和电极、电解质隔膜与集电器的作用是什么？,燃料电池电堆的原理,1.2.3新能源汽车的分类,燃料电池动力系统,1.2.3新能源汽车的分类,DCDC与燃料电池的输出控制,燃料电池混合动力有燃料电池和动力电池两个动力源，需要考虑整车需求功率在各个动力源之间的分配问题，即能量管理问题。,实训1：调查节能技术在车辆中的使用情况,网络调查,使用手机或电脑通过网络查找列出全球为了减少废气的污染，都有哪些汽车使用了节能技术。请将车辆的出现的时间、品牌、型号、产地一一列明。通过网络查找列出全球为了减少废气的污染，都有哪些汽车使用了节能技术。请将车辆的出现的时间、品牌、型号、产地一一列明。柴静在她的穹顶之下的演说中阐述了雾霾，根据研究表明，汽车尾气的污染占比为20-50%，一起说一说你们的看法。,总结，探讨、交流、评价,实训1：调查节能技术在车辆中的使用情况,学习导航,1.2.1车身轻量化方法,请思考并说出轻型材料在新能源汽车中使用的意义是什么？,多元化材料结构优化车身,全铝合金车身,碳纤维车身,1.2.1车身轻量化方法,请探讨并说出车身轻量化方法有哪些？,轻量化和小型化不同，它是指同一台车在同样尺寸或同一种车型在同样的汽缸容量的前提下重量的减轻。在减轻车身自身重量的情况下，既要保持车身原有的性能不受影响，又要保证车身行驶的安全性、耐撞性、抗振性及舒适性。,1.2.1车身轻量化方法,请探讨并说出车身轻量化生产与设计必须要解决哪些问题？,1.2.2电动汽车车身轻量化材料的应用,电动汽车车身轻量化材料有哪些材料？,复合材料具有密度小、比强度和比刚度较高、耐腐蚀、耐疲劳、易成型、易修复、节能、抗震、材料稠密性好等特点。,1.2.2电动汽车车身轻量化材料的应用,高强度钢的应用,高强度钢在轻量化材料中弹性模量高、刚性好、耐冲击性好、抗疲劳强度高等特点。缺点是耐腐蚀性差。选用高强度钢板、减少料厚的办法来获得更好的碰撞性能和耐久性能，同时又减少车身重量。,先进的制造工艺,使用基于新材料加工技术而成的轻量化结构用材，如采用激光切割、激光焊接、液压成型、模压成型等新技术。连续挤压变截面型材、内高压成形（液压胀形）、半固态成形、金属基复合材料板、激光拼焊板成形等以达到轻量化目的。主要包括：结构设计技术、材料科学技术及制造工艺技术。,1.2.2电动汽车车身轻量化材料的应用,实训1：分析实训车辆节能优化措施,现场观察并分析车辆的节能优化措施,查看车间的实训车辆，指出车辆的节能技术上都在哪些地方采取了节能优化措施。思考：在现有的传统燃油动力技术基础上可以改进的措施主要有哪些方面?如何保证在降低车身的重量之后的行驶稳定性能。,学习导航,1.3.1车联网定义,请思考：智能驾驶在我们的生活与驾驶中改变了什么？,1.3.1车联网定义,请简述：什么是车联网？,1.3.1车联网定义,请思考：无人驾驶是怎么实现的？,1.3.1车联网定义,智能驾驶基本要求,1.3.1车联网定义,无线在智能驾驶中的应用,1.3.1车联网定义,车联网技术与功能概览,1.3.1车联网定义,车联网应用架构案例,1.3.1车联网定义,为实现智能驾驶，车联网综合了哪些电子信息技术？都有哪些不同的作用？,车联网需要综合现有的电子信息技术，将每一辆汽车作为一个信息源，通过无线通信手段连接到网络中，进而实现对全国范围内车辆的统一管理。,1.3.1车联网定义,程序运行空间概念的实现条件有哪些？,智能驾驶车辆软件模块逻辑架构图,1.3.1车联网定义,车载智能终端能够精确感知自身状态和行车环境信息，一方面通过网络将这些感知的信息上传，为云处理平台提供实际数据，保证云处理平台服务的正确性，另一方面通过网络获取其它车辆信息、路况信息和天气信息。请思考：系统具体功能有哪些？,1.3.2智联终端系统的组成,整个系统由智能终端、处理中心、监控中心和其它数据提供中心四部分组成。智能终端安装于每辆车中，属于后装式设备，由感知模块(GPS接收器、摄像头、陀螺仪、加速度传感器)、信息处理模块、通信模块(通信模块，RFID无线射频模块)、报警模块组成。其中GPS接收器通过无线电的方式接收卫星定位数据，通信网络经移动基站接入Internet。,智能终端数据处理,1.3.2智联终端系统的组成,系统整体逻辑层次结构可以分为四个层次，是哪四个层次？,(1)感知层：(2)通信层：(3)业务处理层：(4)应用层：,1.3.2智联终端系统的组成,汽车自主驾驶与人类驾驶员驾驶汽车的主要区别有哪些？,自动驾驶侧重于强调驾驶动作是由机器来完成的，因此所有由机器来产生驾驶动作的系统都可以称为自动驾驶，其包括有遥控驾驶、半自主驾驶和自主驾驶等。自主驾驶特指综合利用自身所具有的感知、决策和操纵能力，独立地进行汽车驾驶工作，而不需要人类帮助。一个理想的汽车自主驾驶系统应该像人类驾驶员一样，能对车辆运动及环境变化做出实时的判断，实时地改变车辆运动，完成车辆驾驶任务。,1.3.2智联终端系统的组成,自主驾驶系统要完全替代人类驾驶员还面临着很多困难，有哪些技术瓶口？,科学还不具备使机器具有同人类一样智慧的能力，决策和对错综复杂的行驶环境的感知和理解能力是制约自主驾驶技术的两个瓶颈。,1.3.2智联终端系统的组成,世界各国智能驾驶技术发展,1.3.2智联终端系统的组成,请说说谷歌智能驾驶的技术理念有哪些？,当前有关自动驾驶的技术路线主要有两条：一个以谷歌为代表，以高精度地图为核心研发无人驾驶，然后再辅以激光雷达3D扫描技术。,智能驾驶重要零部件的组成与位置,1.3.2智联终端系统的组成,世界各大公司智能驾驶技术路线,1.3.2智联终端系统的组成,ADAS技术说明,1.3.2智联终端系统的组成,1.3.3智能驾驶关键零部件技术,请思考：毫米波雷达有哪些工作特征？,智能驾驶利用安装于车上的各种传感器（摄像头、雷达、激光和超声波等），收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险，从而提高安全性。,1.3.3智能驾驶关键零部件技术,请思考：激光雷达有哪些工作特征？,激光雷达3D点云示意图,激光雷达工作原理图,1.3.3智能驾驶关键零部件技术,请思考：摄像头类型有哪些？有哪些技术特征？,1.3.3智能驾驶关键零部件技术,请思考：红外夜视有哪些技术特征？,1.3.3智能驾驶关键零部件技术,算法决策。请思考：视觉算法三个阶段每阶段的识别范围是什么？,决策系统主要是对传感器采集的信息进行认知判断并对汽车下一步动作做出预判，核心是算法。不同类型的传感器,由于收集的信息类型差异比较大,所以对信息的处理和认知方式也有所不同，激光雷达、毫米波雷达等主动式传感器对算法依赖程度较低，算法较为简单；摄像头等被动式传感器对算法依赖程度较高。视觉算法拥有识别行人、拥有辨别颜色、识别图案等优点，在ADAS技术路线中必不可少。视觉算法分为三个阶段，依次对应智能驾驶的辅助驾驶、高度自动驾驶、完全自动驾驶。,1.3.4车联网通信技术,电控执行,智能驾驶车辆网络控制,1.3.4车联网通信技术,环境感知,利用有关的环境传感器和定位定向传感器来确定车辆与道路、障碍的相互关系，以及车辆相对于全局导航坐标系的位置、速度、方向等信息。这些信息是驾驶控制系统进行决策控制的基础。一般常用的环境传感器包括：磁轨、可见光摄像机、激光雷达、毫米波雷达、全球定位系统、惯性导航系统、里程仪等。,1.3.4车联网通信技术,驾驶控制,驾驶控制模块应能完成自主驾驶任务中除环境感知之外的所有功能，包括任务规划、行为决策、车辆操作等。这些任务从时间跨度、空间广度，以及所要利用信息的种类和范围等方面往往是不同的。,1.3.4车联网通信技术,例如：每次产生的车辆操纵命令只会在产生一个新操纵命令之前的几十毫秒内影响车辆运动，而一个换道机动的决策则会影响到车在未来几秒甚至几十秒内的运动，并使车辆产生一个明显的侧向位移。在地面上运动的汽车可以看作一个刚体，用其质心的空间坐标及其空间姿态等六个坐标就可以近似地描述其运动过程，然而其动力学过程是非常复杂的。,1.3.4车联网通信技术,请说说：IEEE802.11p和3GPPC-V2X分别有哪些技术特征？,目前，车联网通信技术分为IEEE802.11p（DSRC专用短程通信使用的底层无线通信技术）和3GPPC-V2X（基于蜂窝网的V2X无线通信技术）两种。,1.3.5车联网大数据应用,LTE-V2X系统提供了两个什么样的工作场景？,LTE-V2X系统的空中接口分为两种，一种是Uu接口，需要基站作为控制中心，车辆与基础设施、其他车辆之间需要通过将数据在基站进行中转来实现通信；另一种是PC5接口，可以实现车辆间数据的直接传输。,1.3.5车联网大数据应用,5G系统,5G系统的关键能力指标都有极大提升。5G网络传输时延可达毫秒级，满足车联网的严苛要求，保证车辆在高速行驶中的安全；5G峰值速率可达以1020Gbit/s，连接数密度可达100万个/km2，可满足未来车联网环境的车辆与人、交通基础设施之间的通信需求。,1.3.5车联网大数据应用,基于5G系统的Wi-Fi无线局域网运用,Wi-Fi无线局域网（WLAN）实时定位系统（Wi-FiRTLS）结合无线局域网络(WLAN)、射频识别(RFID)和实时定位等多种技术，广泛地应用在有无线局域网覆盖的区域，实现复杂的人员和物品定位、监测和追踪任务，并准确搜寻到目标对象，实现对人员和物品的实时定位和监控管理。,1.3.5车联网大数据