項(xiàng)目七

新能源汽車的新技術(shù)與充電技術(shù)7.1鎂合金7.2碳纖維7.3表面裝飾技術(shù)7.4現(xiàn)代控制技術(shù)7.5仿真技術(shù)7.6車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)7.7充電技術(shù)

第1

頁7.1鎂合金7.1.1鎂合金的類型和特性7.1.2鎂合金的主要成型工藝7.1.3鎂合金材料在汽車上的應(yīng)用

第2

頁7.1.1鎂合金的類型和特性鎂合金是以鎂為基加入其它元素組成的合金。其特點(diǎn)是：密度小，比強(qiáng)度高，彈性模量大，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。在實(shí)用金屬中是最輕的金屬，鎂的比重大約是鋁的2/3，是鐵的1/4。鎂合金可以分為鑄鎂合金和變形鎂合金。鑄造鎂合金適宜于熔融狀態(tài)下充填鑄型，以獲得良好形狀和尺寸的毛坯；變形鎂合金適宜于塑性成型，在塑性變形中仍然能保持鎂的特性。

第3

頁7.1.1鎂合金的類型和特性鎂合金按合金組元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系（AZ系）、Mg-Al-Mn系（AM系）、Mg-Al-Si-Mn系（AS系）、Mg-Al-RE系（AE系）、Mg-Zn-Zrn系（ZK系）、Mg-Zn-RE系（ZE系）等合金。

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頁7.1.2鎂合金的主要成型工藝一般鎂合金制品成型主要分為變形（軋制、擠壓等）和鑄造兩種方法。當(dāng)前鎂合金的成型工藝主要分為壓力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造、半固態(tài)鑄造和觸變注射成型等，其中壓力鑄造仍是最主要的成型工藝。1.壓力鑄造壓力鑄造是目前最成熟、應(yīng)用最廣泛的鑄造方法，目前，鎂合金壓鑄工藝的研究熱點(diǎn)主要集中在鎂合金壓鑄件的開發(fā)設(shè)計(jì)和鎂合金壓鑄工藝的完善創(chuàng)新兩個(gè)方面。世界上鎂合金鑄件的93%是用壓鑄工藝生產(chǎn)的，鎂合金是一種非常適合高壓鑄造的金屬材料，其實(shí)際壓鑄周期比鋁合金短50%，同時(shí)比所用的模具壽命高2~3倍。

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頁7.1.2鎂合金的主要成型工藝2.低壓鑄造低壓鑄造已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)鎂合金汽車鑄件，此法可以保證平穩(wěn)充型，避免鎂合金液氧化和卷氣，還可以在鑄造過程中將加壓系統(tǒng)與鎂合金的氣體保護(hù)有效地結(jié)合起來。低壓鑄造由于其充型過程的平穩(wěn)性和良好的排氣性能，被廣泛應(yīng)用于輪轂等對(duì)鑄件缺陷較為敏感的零件制造上。

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頁7.1.2鎂合金的主要成型工藝3.擠壓鑄造擠壓鑄造是將一定量的熔融金屬液直接注入金屬模膛，在機(jī)械靜壓力的作用下，使處于熔融或半熔融狀態(tài)的金屬流動(dòng)并凝固成型，從而獲得毛坯或零件。擠壓鑄造最重要的參數(shù)是澆鑄溫度和充型壓力等，其直接影響合金本身的性能和化學(xué)成分。擠壓鑄造能提高材料利用率，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期。擠壓鑄造的鑄型溫度一般為200~300℃，充型壓力為50~150MPa。

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頁7.1.2鎂合金的主要成型工藝4.半固態(tài)鑄造半固態(tài)鑄造具有充型平穩(wěn)、無金屬飛濺、金屬液氧化少、節(jié)能、操作安全、減少鑄件內(nèi)孔洞類缺陷等優(yōu)點(diǎn)，是近年來發(fā)展起來的成型技術(shù)。通過此種方法可以獲得高致密度的鎂合金制品。半固態(tài)鑄造可分為流變鑄造和觸變鑄造，流變鑄造是將金屬從熔融狀態(tài)冷卻至兩相區(qū)成型的一種方法，觸變鑄造是將金屬從固態(tài)加熱到兩相區(qū)成型的一種方法，是目前半固態(tài)鑄造的主要工藝方法。

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頁7.1.2鎂合金的主要成型工藝5.觸變注射成型技術(shù)觸變注射成型是將具有觸變結(jié)構(gòu)的半固態(tài)鎂合金高速注射到模具中，得到近終形的金屬零件，它具有如下特點(diǎn)：鎂錠無需預(yù)熱及熔化，成型工藝簡(jiǎn)單，成本低；鑄造溫度比傳統(tǒng)壓力鑄造溫度低90~120℃；金屬無需熔融處理，避免了鎂合金熔化損害。與傳統(tǒng)的壓鑄相比，觸變注射成型無需金屬熔煉及澆鑄等過程，從而使生產(chǎn)過程更加清潔、安全和節(jié)能。

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頁7.1.3鎂合金材料在汽車上的應(yīng)用鎂是比鋁更輕的金屬材料，它可在鋁減輕質(zhì)量基礎(chǔ)上再減輕15％~20％。在輕量化的驅(qū)動(dòng)下，自1990年以來，鎂在汽車中的應(yīng)用正以年均增長(zhǎng)20％的速度迅速發(fā)展。鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用已成為汽車材料技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前，汽車上應(yīng)用的鎂合金零部件主要有兩類共60多種，如離合器外殼、變速箱體、曲軸箱等殼體類，以及轉(zhuǎn)向盤、座椅支架、儀表盤框架、轉(zhuǎn)向支架、車鏡支架等支架類。在材料的選擇方面，用于結(jié)構(gòu)件的一般以AZ系和AS系為主，而AM系鎂合金主要用于裝飾零件。

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頁7.1.3鎂合金材料在汽車上的應(yīng)用圖是某企業(yè)生產(chǎn)的鎂合金輪轂。

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頁7.1.3鎂合金材料在汽車上的應(yīng)用目前，北美和歐洲的平均單車鎂合金用量約為3.8kg，德國大眾汽車公司的帕薩特單車鎂合金用量為14kg；美國通用和福特汽車公司的單車鎂合金用量為3kg。預(yù)計(jì)在2012年單車鎂合金用量將提高至30kg，2015年達(dá)到100kg。我國鎂合金在汽車上的應(yīng)用主要有變速器箱體及殼蓋、離合器外殼及殼蓋、泵體、轉(zhuǎn)向盤、氣缸蓋罩、輪轂、儀表盤、座椅架和防護(hù)桿等零件。單車鎂合金用量平均不足1kg。鎂合金汽車壓鑄件的年產(chǎn)量不足4000t。鎂合金以其顯著的減重效果、良好的鑄造和尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良的抗振性及可回收再生等特性，已成為汽車制造業(yè)最具潛力的結(jié)構(gòu)材料。特別是大力提倡發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的今天，鎂合金是汽車輕量化中取代鋼鐵及部分鋁合金的首選材料，各國也把單車鎂合金用量作為汽車先進(jìn)性的標(biāo)志之一。

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頁7.2碳纖維7.2.1碳纖維的定義和分類7.2.2碳纖維的特性7.2.3碳纖維在汽車上的應(yīng)用

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頁7.2.1碳纖維的定義和分類1.碳纖維的定義碳纖維是一種纖維狀復(fù)合材料，含碳量超過90％以上，具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。它的強(qiáng)度比鋼大，密度比鋁小，具有極好的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能。

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頁7.2.1碳纖維的定義和分類2.碳纖維的分類碳纖維的分類有許多方法，可按原料、力學(xué)性能和狀態(tài)來進(jìn)行分類。（1）按原料分類。碳纖維按原料可分為聚丙烯腈系碳纖維和瀝青系碳纖維。其中聚丙烯腈系碳纖維具有高強(qiáng)度、高彈性率的性質(zhì)，在航空器材、體育、休閑娛樂等領(lǐng)域大范圍使用；瀝青系碳纖維具有的高彈性模量、高導(dǎo)熱性等特性是聚丙烯腈系碳纖維所達(dá)不到的，通常以長(zhǎng)纖維形態(tài)被利用。由于瀝青系碳纖維為高模量級(jí)纖維，比彈性模量高，適合于支配剛性結(jié)構(gòu)物輕量化并賦予其結(jié)構(gòu)剛性。另外，瀝青系碳纖維具有高導(dǎo)熱性、低電阻、低熱線性膨脹率及化學(xué)穩(wěn)定性好等特性。

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頁7.2.1碳纖維的定義和分類（2）按力學(xué)性能分類。碳纖維按力學(xué)性能可分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強(qiáng)度為1000MPa、模量為100GPa左右；高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型（強(qiáng)度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）；強(qiáng)度大于4000MPa的又稱為超高強(qiáng)型；模量大于450GPa的稱為超高模型。（3）按狀態(tài)分類。碳纖維按狀態(tài)可分為長(zhǎng)絲碳纖維、短碳纖維和短切碳纖維。

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頁7.2.2碳纖維的特性1.碳纖維的力學(xué)特性碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500MPa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000MPa，也高于鋼。但碳纖維材料也只是沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，其耐沖擊性卻較差，容易損傷，所以在制造成為結(jié)構(gòu)組件時(shí)，往往利用其耐拉質(zhì)輕的優(yōu)勢(shì)而避免去作承受側(cè)面沖擊的部分。碳纖維經(jīng)2500℃高溫處理（也可稱作石墨化處理）后，稱高模量碳纖維（或石墨纖維），或稱I型碳纖維；在1300℃～1700℃范圍內(nèi)處理的碳纖維稱高強(qiáng)度碳纖維，或稱II型碳纖維。碳纖維的拉伸破壞方式屬脆性破壞，即在拉斷前沒有明顯的塑性變形，這一點(diǎn)與玻璃纖維相似，然而其斷裂伸長(zhǎng)率比玻璃纖維的小。高模量碳纖維的斷裂伸長(zhǎng)率約為0.5%；高強(qiáng)度碳纖維的約為1%；玻璃纖維的約為2.6%；而環(huán)氧樹脂的約為1.7%，所以碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度能得到充分的發(fā)揮。

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頁7.2.2碳纖維的特性2.碳纖維的物理特性碳纖維的導(dǎo)熱系數(shù)較高，但隨溫度升高有減小的趨勢(shì)。碳纖維復(fù)合材料纖維軸向的導(dǎo)熱系數(shù)為0.04卡/秒?厘米?℃；垂直纖維向的導(dǎo)熱系數(shù)為0.002卡/秒?厘米?℃。碳纖維的線膨脹系數(shù)具有負(fù)的溫度效應(yīng)，即隨溫度的升高，碳纖維有收縮的趨勢(shì)。碳纖維的線膨脹系數(shù)沿纖維軸向約為：0.072×10-8～0.9×10-6/℃；垂直纖維軸向約為22×10-6～32×10-6/℃，而基體樹脂的線膨脹系數(shù)約為：45×10-6/℃，二者之間相差較大，所以碳纖維復(fù)合材料在固化后冷卻過速，或經(jīng)受高低溫度變化時(shí)易產(chǎn)生裂紋。碳纖維的比重取決于原料的性質(zhì)及熱處理?xiàng)l件，如：PAN基碳纖維經(jīng)1000℃處理后，比重為1.7g/cm3；經(jīng)3000℃處理后，比重為2.01g/cm3。此外，碳纖維具有自潤(rùn)滑性、摩擦系數(shù)較低、良好的導(dǎo)電性等特性。

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頁7.2.2碳纖維的特性3.碳纖維的化學(xué)特性碳纖維的化學(xué)性能與塊狀碳的相似，在空氣中，當(dāng)溫度高于400℃時(shí)，出現(xiàn)明顯的氧化，氧化物以CO、CO2的形式從其表面散失，這個(gè)反應(yīng)從200℃到900℃結(jié)束。在惰性氣體中，即使溫度超過2000℃，碳纖維仍具有承載能力。碳纖維除了能被強(qiáng)氧化劑氧化外，一般的酸堿對(duì)它作用很小，比玻璃纖維具有更好的耐腐蝕性。將碳纖維置于一些酸溶液中浸泡20天后，測(cè)量其彈性模量、拉伸強(qiáng)度及直徑，發(fā)現(xiàn)：在濃度50%的鹽酸、硫酸及磷酸中浸泡后均無變化；在濃度50%的硝酸中浸泡后直徑略有增大；在濃度50%的次氯酸中浸泡后直徑略為減小。此外，碳纖維還具有耐油、抗輻射以及減速中子運(yùn)動(dòng)等特性。

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頁7.2.3碳纖維在汽車上的應(yīng)用1.在汽車車身和底盤上的應(yīng)用由于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料有足夠的強(qiáng)度和剛度，是制造汽車車身和底盤等主要結(jié)構(gòu)件的最輕材料。預(yù)計(jì)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用可使汽車車身、底盤減輕重量40%~60%，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)重量的1/3~1/6。英國材料系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室曾對(duì)碳纖維復(fù)合材料減重效果進(jìn)行研究，結(jié)果表明碳纖維復(fù)合材料車身重量?jī)H為172kg，而鋼制車身重量為368kg，減重約50%。但由于碳纖維成本較高，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用有限，僅在一些F1賽車、高級(jí)轎車上有所應(yīng)用。

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頁7.2.3碳纖維在汽車上的應(yīng)用日產(chǎn)Yuki-onna概念車是一款十分環(huán)保的車型，其依靠安裝在每個(gè)車輪上的電動(dòng)馬達(dá)來行駛。該車的整體外觀呈現(xiàn)的是跑車車型風(fēng)格，其底盤采用的為碳纖維材料，如圖所示。

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頁7.2.3碳纖維在汽車上的應(yīng)用未來蘭博基尼幾乎所有的新車型車身都將使用碳纖維材料，大幅降低車身重量。

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頁7.2.3碳纖維在汽車上的應(yīng)用2010年首屆FSAE中國大學(xué)生方程式汽車大賽中，哈工大制造的賽車，車身全部采用碳纖維，整車重量只要260kg。

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頁7.2.3碳纖維在汽車上的應(yīng)用2.在制動(dòng)摩擦片上的應(yīng)用碳纖維具有環(huán)保和耐磨的特點(diǎn)，適于被應(yīng)用在高檔轎車的制動(dòng)摩擦片上，特別是在F1賽車上。例如，使用碳纖維摩擦片的賽車，能夠在50m的距離內(nèi)將汽車的速度從300km/h降低到50km/h，此時(shí)制動(dòng)盤溫度會(huì)升高到900℃以上，制動(dòng)盤會(huì)因?yàn)槲沾罅繜崮芏兗t。碳纖維制動(dòng)盤能夠承受2500℃高溫，而且具有非常優(yōu)秀的制動(dòng)穩(wěn)定性。雖然碳纖維制動(dòng)盤具有卓越的減速性能，但是目前在量產(chǎn)的汽車上使用碳纖維制動(dòng)盤卻不實(shí)際，因?yàn)樘祭w維制動(dòng)盤的性能在溫度達(dá)到800℃以上時(shí)才能夠達(dá)到最好。另外，碳纖維制動(dòng)盤的磨損速度快，成本高。

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頁7.2.3碳纖維在汽車上的應(yīng)用3.在座椅加熱墊上的應(yīng)用碳纖維汽車座椅加熱墊是碳纖維加熱應(yīng)用于汽車工業(yè)的一個(gè)突破，碳纖維加熱技術(shù)在汽車配套市場(chǎng)越來越受歡迎，它將會(huì)完全替代傳統(tǒng)的座椅加熱系統(tǒng)。目前計(jì)劃全球所有汽車制造廠商的高檔、豪華轎車都配備了這種座椅加熱裝置。碳纖維熱載荷碳纖維是一種比較高效率的導(dǎo)熱材料，熱效率高達(dá)96%，并且在加熱墊中均勻密布，保證熱量在座椅加熱區(qū)域均勻釋放，碳纖維線及溫度分布均勻，又確保了加熱墊長(zhǎng)期使用，保持座椅表面皮革平整完好。不產(chǎn)生紋路痕跡，不產(chǎn)生局部變色。溫度超過設(shè)定區(qū)間則自動(dòng)斷電，不能滿足要求時(shí)自動(dòng)通電調(diào)節(jié)溫度。碳纖維適宜人體吸收的紅外線波長(zhǎng)，具有促進(jìn)健康的保健作用，可以充分減少駕乘疲勞，增強(qiáng)舒適度。

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頁7.2.3碳纖維在汽車上的應(yīng)用4.在燃料儲(chǔ)罐上的應(yīng)用采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可以在滿足要求的條件下實(shí)現(xiàn)壓力容器的輕量化。隨著新能源汽車的開發(fā)，以氫為燃料的燃料電池電動(dòng)汽車使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制作燃料儲(chǔ)罐已為市場(chǎng)所接受。據(jù)日本能源廳燃料電池研討會(huì)信息，2020年日本將有500萬輛汽車使用燃料電池。另外，碳纖維在發(fā)動(dòng)機(jī)罩、汽車內(nèi)飾、車輪、傳動(dòng)軸、尾翼等也有應(yīng)用。

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頁7.3表面裝飾技術(shù)7.3.1表面裝飾技術(shù)的定義和分類7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝和特點(diǎn)7.1.1表面裝飾技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。

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頁7.3.1表面裝飾技術(shù)的定義和分類1.表面裝飾技術(shù)的定義傳統(tǒng)的表面裝飾是在注塑成型的塑料器件表面印上不同的圖案，而這些圖案往往會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間摩擦（尤其是接觸按鍵）而消失，且不耐劃傷，容易產(chǎn)生劃痕，即使印在透明按鍵材料上，這些圖案也不會(huì)透光，并且對(duì)于表面不平整的材料，只能用移印的辦法印上圖案，給批量生產(chǎn)帶來了不便。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)表面裝飾的要求也在不斷提高，為滿足社會(huì)的需要，人們研制和開發(fā)了新的表面裝飾技術(shù)。

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頁7.3.1表面裝飾技術(shù)的定義和分類2.表面裝飾技術(shù)的分類新的表面裝飾技術(shù)主要包括熱燙技術(shù)、模內(nèi)轉(zhuǎn)印技術(shù)、嵌片注塑技術(shù)和模內(nèi)貼片技術(shù)。這些技術(shù)可提供各種裝潢效果，如桃木、碳纖及金屬效果，因此日益受到重視而成為內(nèi)飾之新寵兒，已是現(xiàn)代汽車應(yīng)用在門踏板、空調(diào)出風(fēng)口、扶手、中央飾框、顯示面板、標(biāo)牌、散熱格珊、A—B—C柱、鍍鉻飾條、外飾條、按鍵、甚至發(fā)動(dòng)機(jī)頂蓋裝潢的優(yōu)化工藝。該技術(shù)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中沒有任何污水排放，較傳統(tǒng)的電鍍、噴涂和水轉(zhuǎn)印工藝，不會(huì)造成環(huán)境污染，多年來已廣泛應(yīng)用在奔馳、大眾、寶馬、通用、福特、豐田、奧迪等高檔車型上，近幾年，中檔車型也開始應(yīng)用。

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頁7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)1．熱燙印技術(shù)熱燙?。℉otStamping，簡(jiǎn)稱HS）就是利用燙印機(jī)輸出的熱和壓力使?fàn)C印箔的裝飾層與聚酯薄膜剝離，連同保護(hù)層一起轉(zhuǎn)印到基材上，牢固地貼緊在裝飾件表面。熱燙印工藝分為兩類：平壓式燙印和圓壓式燙印。平壓式燙印就是燙印頭上下移動(dòng)完成燙??；而圓壓式燙印則通過旋轉(zhuǎn)的燙印錕或印輪完成燙印。這種工藝是對(duì)注塑成型后的產(chǎn)品進(jìn)行平面裝飾。

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頁7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)熱燙印工藝過程如圖所示。

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7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)2．模內(nèi)轉(zhuǎn)印技術(shù)模內(nèi)轉(zhuǎn)印（In-Mold-Decoration，簡(jiǎn)稱IMD）是通過送箔機(jī)器自動(dòng)輸送定位，將已印好圖案的膜片放入金屬模具中，然后將成形用的塑膠注入金屬模具內(nèi)與膜片結(jié)合，使印刷在膜片上的圖案跟樹脂形成一體而固化成產(chǎn)品。

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7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)IMD工藝過程如圖所示。

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7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)IMD主要特點(diǎn)有：（1）生產(chǎn)時(shí)的自動(dòng)化程度高，大批量生產(chǎn)的成本較低；（2）成型與轉(zhuǎn)印同時(shí)進(jìn)行，減少工序、倉儲(chǔ)與時(shí)間的成本；（3）不需要用任何溶劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；（4）通過更換送箔器上的裝飾箔可快速變更圖案，表面裝飾變化多樣；（5）提供金屬、鐳射效果、發(fā)絲、木紋、石紋等多種圖案設(shè)計(jì)；（6）表層UV涂布可有效提高產(chǎn)品磨耗特性；（7）使這些特殊效果轉(zhuǎn)印成型后，直接呈現(xiàn)在塑膠的外觀，有效的增加產(chǎn)品的質(zhì)感及價(jià)值感；（8）開發(fā)周期長(zhǎng)，開發(fā)費(fèi)用高；（9）只能做平面或輕微彎曲表面裝飾；（10）生產(chǎn)環(huán)境必須清潔。

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7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)

3．嵌片注塑技術(shù)嵌片注塑（InsertMolding，簡(jiǎn)稱INS）是膜內(nèi)轉(zhuǎn)印以外的另一種工藝，能提供更大的延伸性或裝飾深度。這種工藝?yán)脽嵛艹尚突蚋邏撼尚?，把轉(zhuǎn)印好的ABS板材（一般是0.5mm厚）進(jìn)行三維拉伸，然后依照產(chǎn)品外型裁出嵌片；再把此嵌片準(zhǔn)確地置于注塑模腔內(nèi)，在注塑的同時(shí)把圖案轉(zhuǎn)移到部件上，注塑成品上便可以出現(xiàn)所需要的裝飾效果。它結(jié)合了轉(zhuǎn)印、真空吸塑和注塑三種工序。

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7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)

INS工藝過程如圖所示。

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7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)

IMD和INS兩種工藝有以下的區(qū)別：（1）模具不同：IMD只有一套注塑倒裝硬模；INS有成形模，沖切模和注塑模。（2）片材不同：IMD通常是PET薄膜；INS有PC、PET、ABS的片材。（3）程序不同：IMD是把已印刷好的圖案放進(jìn)注塑膜內(nèi)，對(duì)位，然后注塑，工序簡(jiǎn)潔，而且可以全自動(dòng)，減少人手；INS是先把印刷好的片材成形，然后沖切，再注塑，工序比IMD的多。

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7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)

INS的主要特點(diǎn)有：（1）比IMD技術(shù)裝飾區(qū)域更深；（2）在生產(chǎn)中可以隨時(shí)更改圖案及顏色，裝飾效果和方案更多；（3）INS最外層是FILM，油墨絲印于中間層，外表光潔美觀，越摸越光亮，具有優(yōu)良的抗刮性；（4）INS生產(chǎn)批量數(shù)量很靈活，適合多品種小批量生產(chǎn)；（5）有良好的邊緣裝飾；（6）無污染；（7）易產(chǎn)生膠片脫落、扭曲變形等情況；（8）成品率難以控制，受人為因素影響比較大，溫度難控制；（9）需要3套模具，成本增加；（10）薄膜厚度變化需要修改成型模，費(fèi)用昂貴，R角成型差，易拉破片材等。

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7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)嵌片注塑技術(shù)和模內(nèi)轉(zhuǎn)印技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品，最大不同點(diǎn)在于分型面不同，嵌片注塑比模內(nèi)轉(zhuǎn)印的分型面深，一般可拉伸到5mm左右，如圖所示。

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7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)4．模內(nèi)貼片技術(shù)模內(nèi)貼標(biāo)（In-MoldLabeling，簡(jiǎn)稱IML）在塑料裝飾市場(chǎng)出現(xiàn)了許多年，目前仍然是高速發(fā)展的技術(shù)，被用于各行業(yè)的塑料表面裝飾。這里提到的模內(nèi)貼片，其獨(dú)特之處是它的底層是ABS物料，表層是裝飾層和保護(hù)層，它適合汽車裝飾件、手機(jī)外殼、筆記本電腦外殼、白色家電及塑料包裝等。

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7.3.2表面裝飾技術(shù)的工藝與特點(diǎn)模內(nèi)貼片工藝過程如圖所示。

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7.3.3表面裝飾技術(shù)在汽車上的應(yīng)用新的表面裝飾技術(shù)，特別是IMD和INS技術(shù)正在取代傳統(tǒng)的模后涂漆、印刷、熱沖壓和鍍鉻等舊工藝，它們?cè)谄噧?nèi)外飾用中等尺寸及相對(duì)扁平的塑件中獲得了成功。今天，IMD和INS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到用于大出很多的三維塑件中，例如轎車和卡車的整體儀表板、保險(xiǎn)杠、頂棚乃至引擎蓋。近幾年來，IMD和INS技術(shù)已經(jīng)被用于汽車儀表盤和門板、內(nèi)飾條、開關(guān)、儀表前蓋和中央控制板等，并且會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。目前各式各樣的標(biāo)準(zhǔn)燙印膜可以在市場(chǎng)采購，在汽車上比較適合熱燙印工藝應(yīng)用的有散熱格珊、鍍鉻飾條、發(fā)動(dòng)機(jī)頂蓋、標(biāo)牌及按鍵等。因?yàn)榫哂斜容^明顯的成本優(yōu)勢(shì)及環(huán)保因素，燙印金屬效果比電鍍效果更佳。

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頁7.3.3表面裝飾技術(shù)在汽車上的應(yīng)用某汽車前格珊和某汽車標(biāo)牌用熱燙印的效果圖如圖所示。

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頁7.3.3表面裝飾技術(shù)在汽車上的應(yīng)用模內(nèi)轉(zhuǎn)印可以根據(jù)用戶的要求，裝飾出各種不同的圖案和效果，且具有一定的保護(hù)性。圖是利用模內(nèi)轉(zhuǎn)印技術(shù)生產(chǎn)的汽車內(nèi)飾條。

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頁7.3.3表面裝飾技術(shù)在汽車上的應(yīng)用圖是利用嵌片注塑技術(shù)生產(chǎn)的中央面板，使用同一模具，只需更換薄膜材料，就會(huì)得到不同的效果。

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頁7.3.3表面裝飾技術(shù)在汽車上的應(yīng)用

圖是某汽車綜合應(yīng)用表面裝飾技術(shù)實(shí)例。

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頁7.4現(xiàn)代控制技術(shù)7.4.1控制技術(shù)的分類7.4.2汽車控制系統(tǒng)的分類

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頁7.4.1控制技術(shù)的分類控制技術(shù)分為經(jīng)典控制技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和智能控制技術(shù)。古典控制技術(shù)使用的方法與工具主要有微分方程、付立葉變換、拉普拉斯變換、傳遞函數(shù)及頻域分析等，它只能用于線性或定常系統(tǒng)?，F(xiàn)代控制技術(shù)使用的數(shù)學(xué)工具是概率論、隨機(jī)過程、矩陣方法和變分法等，它適用于復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)可能是線性的，也可能是非線性的；可能是定常的，也可能是時(shí)變的；本質(zhì)上是“時(shí)域”的方法。智能控制是把人工智能和自動(dòng)控制相結(jié)合，它不依賴系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，算法非常簡(jiǎn)捷，在實(shí)際應(yīng)用中已顯示出它的巨大優(yōu)越性。

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頁7.4.1控制技術(shù)的分類1．PID控制PID（比例、積分、微分）控制是以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)的控制。PID控制是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用最廣泛的一種控制方式。它最大的優(yōu)點(diǎn)是不需了解被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，只要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)在線整定，即可取得滿意的結(jié)果。它的不足之處是對(duì)被控對(duì)象參數(shù)變化比較敏感。PID控制可用微機(jī)實(shí)現(xiàn)，稱為數(shù)字PID調(diào)節(jié)器。由于用軟件編程方法實(shí)現(xiàn)PID控制，參數(shù)變動(dòng)十分靈活，因而獲得廣泛應(yīng)用。

第49

頁7.4.1控制技術(shù)的分類2．最優(yōu)控制經(jīng)典控制理論不適用于多變量系統(tǒng)、時(shí)變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)在汽車工程中是大量遇到的，這就必須采用現(xiàn)代控制理論所提高的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法。這種方法既適用于單變量系統(tǒng)、定常系統(tǒng)和線性系統(tǒng)，也適用于多變量系統(tǒng)、時(shí)變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)。它是利用狀態(tài)空間表達(dá)式，確定系統(tǒng)的控制規(guī)律，使控制系統(tǒng)達(dá)到要求的性能指標(biāo)。一般采用二次型指標(biāo)最優(yōu)來確定控制率的最優(yōu)控制法。例如：ABS的最優(yōu)控制是根據(jù)ABS的各項(xiàng)控制要求，按最優(yōu)化原理求得控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制指標(biāo)。一般取車輪角速度和角加速度作為ABS的狀態(tài)變量，把附著系數(shù)和滑移率的關(guān)系曲線峰值處的車輪速度作為系統(tǒng)的期望值輸出，設(shè)計(jì)跟蹤系統(tǒng)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

第50

頁7.4.1控制技術(shù)的分類3．自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制系統(tǒng)是一個(gè)具有一定適應(yīng)能力的系統(tǒng)，它能夠認(rèn)識(shí)環(huán)境條件的變化（如負(fù)荷變化，風(fēng)、雨等氣候條件的變化等）并自動(dòng)校正控制動(dòng)作，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)或接近最優(yōu)的控制效果。圖7.17是某一半主動(dòng)懸架阻尼自適應(yīng)控制系統(tǒng)框圖。它是利用汽車懸掛質(zhì)量的影響，逐步調(diào)節(jié)懸架阻尼，直至車身垂直加速度的方均根值達(dá)到極小值作為控制的目標(biāo)量。

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頁7.4.1控制技術(shù)的分類4．滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制屬于一類特殊的非線性控制系統(tǒng)。它根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)、偏差及其導(dǎo)數(shù)值，在不同的控制區(qū)域，以理想開關(guān)的方式切換控制量的大小和符號(hào)，使系統(tǒng)在滑移曲線很小的領(lǐng)域內(nèi)沿滑移換節(jié)曲線滑動(dòng)的控制方式?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制本質(zhì)上分為兩個(gè)部分，一部分是在滑模面上的基于制動(dòng)模型的近似控制，這相當(dāng)于系統(tǒng)的連續(xù)控制，有利于消除系統(tǒng)的抖動(dòng)；另一部分是在達(dá)到滑移面之前的控制，可以保證物理滑模系統(tǒng)的相軌跡達(dá)到滑移面。滑?？刂茖?duì)被控系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感，抗干擾能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)性能好，具有很好的魯棒性和很強(qiáng)的自適應(yīng)性，但它的算法有靜差調(diào)節(jié)，很難保證靜態(tài)精度，要求動(dòng)作系統(tǒng)有較高的動(dòng)作頻率，且滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)在切換面附近切換時(shí)有抖動(dòng)，對(duì)作動(dòng)系統(tǒng)的性能及可靠性要求太高，很難實(shí)施。

第52

頁7.4.1控制技術(shù)的分類5．模糊控制模糊控制是一種新型的智能控制。它模仿人工控制活動(dòng)中人腦的模糊概念和成功的控制策略，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)，把人工控制策略用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。模糊控制不依賴系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，因而對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感，具有很強(qiáng)的魯棒性。另外，它的控制算法是基于若干條控制規(guī)則，算法非常簡(jiǎn)捷，特別適合于像汽車這一類快動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。圖是模糊控制ABS簡(jiǎn)圖。

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頁7.4.1控制技術(shù)的分類6．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是仿真人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)人工智能的一種途徑。它具有記憶過去的經(jīng)驗(yàn)和識(shí)別環(huán)境變化的能力，并為了更好地適應(yīng)環(huán)境，能夠按照一定的規(guī)律改變自己的結(jié)構(gòu)或工作程序。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)高度復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。它由大量的神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)組成，盡管每個(gè)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單和功能有限，但由大量神經(jīng)元按一定的方式連接成的網(wǎng)絡(luò)集體工作，并按一定的規(guī)則來調(diào)整神經(jīng)元間連接強(qiáng)度，卻能使系統(tǒng)具有十分強(qiáng)大的功能。其處理單元分為三類：輸入單元、隱單元和輸出單元。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的動(dòng)力學(xué)過程有兩類：第一為學(xué)習(xí)過程，第二為運(yùn)行過程。學(xué)習(xí)過程是通過一定的規(guī)則來改變連接權(quán)值，運(yùn)行過程是使輸入通過網(wǎng)絡(luò)的處理，得出一個(gè)期望的輸出。

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頁7.4.1控制技術(shù)的分類圖是某半主動(dòng)懸架神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。它有兩個(gè)子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1用于對(duì)汽車懸架系統(tǒng)進(jìn)行在線辨識(shí)。在對(duì)懸架進(jìn)行在線辨識(shí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用另一個(gè)具有控制作用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2，通過對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的權(quán)系數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整，控制器經(jīng)過學(xué)習(xí)，對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行在線控制，使懸架系統(tǒng)輸出逐漸接近于期望值。具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制的主動(dòng)懸架能很好地減小汽車振動(dòng)，提高行駛平順性和穩(wěn)定性。

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頁7.4.2汽車控制系統(tǒng)的分類1．發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制主要包括汽油機(jī)控制和柴油機(jī)控制，控制的主要目的是改善汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。汽油機(jī)控制主要有燃油噴射控制、點(diǎn)火控制、怠速控制、排放控制、進(jìn)氣及增壓控制、稀薄燃燒及缸內(nèi)直噴控制等；柴油機(jī)控制主要有各種泵油噴射系統(tǒng)控制、怠速控制、進(jìn)氣控制、增壓控制、排放控制、啟動(dòng)控制等。

第56

頁7.4.2汽車控制系統(tǒng)的分類2．底盤控制系統(tǒng)隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，底盤控制的內(nèi)容正在增多，目前底盤控制系統(tǒng)主要有自動(dòng)變速器控制、懸架系統(tǒng)控制、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)控制、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)控制、穩(wěn)定性系統(tǒng)控制、巡航系統(tǒng)控制等。其主要目的是提高汽車行駛的舒適性、安全性和動(dòng)力性。

第57

頁7.4.2汽車控制系統(tǒng)的分類3．車身控制系統(tǒng)車身控制系統(tǒng)主要包括自動(dòng)空調(diào)控制、安全氣囊控制、安全帶控制、防撞系統(tǒng)控制、燈光控制、門鎖控制、雨刷控制、防盜系統(tǒng)控制、自動(dòng)座椅控制、音響及音像系統(tǒng)控制等。其主要目的是改善司乘人員的安全性、舒適性和方便性。4．汽車信息系統(tǒng)汽車信息系統(tǒng)主要包括汽車行駛自身顯示系統(tǒng)、車載通訊系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備、語言信息等。其主要目的是讓司乘人員更多更快地獲取有關(guān)汽車各方面的信息，同時(shí)通過與車外通訊實(shí)現(xiàn)社會(huì)聯(lián)結(jié)，以獲取各種信息資料。

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頁7.4.2汽車控制系統(tǒng)的分類5．導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括電子導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)等。其主要目的是對(duì)汽車進(jìn)行定位，確定最優(yōu)行駛路線，為出行者提供靜態(tài)的或?qū)崟r(shí)的最優(yōu)出行路線信息，并在出行過程中對(duì)駕駛員適時(shí)地做出路線指引。6．娛樂系統(tǒng)娛樂系統(tǒng)主要包括數(shù)字視頻系統(tǒng)、數(shù)字音響等。其主要目的是為司乘人員提供視覺或聽覺上的享受，以減少行車中的寂寞，增進(jìn)行車安全。對(duì)于電動(dòng)汽車，還有電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)和整車控制系統(tǒng)等。

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頁7.5仿真技術(shù)7.5.1仿真技術(shù)的作用7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器

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頁7.5.1仿真技術(shù)的作用目前，以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的仿真技術(shù)在現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮著重要作用，它可以提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用等。（1）提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)強(qiáng)調(diào)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，以追求產(chǎn)品全壽命周期的綜合性能最佳為核心準(zhǔn)則。但是，產(chǎn)品在其全壽命周期內(nèi)可能遇到各種各樣復(fù)雜的工作環(huán)境，而且這些復(fù)雜的工作環(huán)境往往是人工難以復(fù)現(xiàn)的。應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，甚至可以在產(chǎn)品尚未最終設(shè)計(jì)出來之前，就考察研究它們?cè)诟鞣N工作環(huán)境下的表現(xiàn)，從而保證其綜合性能的最優(yōu)。

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頁7.5.1仿真技術(shù)的作用（2）縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)要經(jīng)歷方案設(shè)計(jì)、圖樣設(shè)計(jì)、樣機(jī)制造、工藝設(shè)計(jì)、工藝試驗(yàn)、批量生產(chǎn)這樣一系列步驟，在任何一個(gè)步驟中發(fā)現(xiàn)問題，常常要退回到前面的某一步驟重新循環(huán)。此外，樣機(jī)制作、工藝試驗(yàn)本身也要花費(fèi)很多時(shí)間，因而造成產(chǎn)品開發(fā)周期的冗長(zhǎng)。應(yīng)用仿真技術(shù)，在方案設(shè)計(jì)中可以同時(shí)對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行綜合性能的模擬預(yù)測(cè)，以便迅速確定最佳方案；在圖樣設(shè)計(jì)階段，可以通過仿真對(duì)結(jié)構(gòu)和參數(shù)是否適合產(chǎn)品綜合性能要求進(jìn)行驗(yàn)證；可以通過對(duì)制造過程、裝配過程的仿真及早在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)并解決工藝設(shè)計(jì)、加工制造中可能發(fā)生的問題。

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頁7.5.1仿真技術(shù)的作用（3）降低產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用。用計(jì)算機(jī)仿真代替樣機(jī)或?qū)嶓w模型試驗(yàn)，不僅可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，而且可以大大節(jié)省開發(fā)費(fèi)用。例如，在汽車車身覆蓋件的設(shè)計(jì)中，不僅要考慮其運(yùn)行阻力、外觀造型等因素，而且要考慮安全因素。當(dāng)汽車受到碰撞時(shí)，車身的變形應(yīng)盡可能少地危及乘員的安全。為此，每設(shè)計(jì)一個(gè)車型總要拿出一些輛車，都要從不同方向進(jìn)行撞車試驗(yàn)，驗(yàn)證車身的變形狀況，但現(xiàn)在已實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行撞車模擬試驗(yàn)。

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頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器ADVISOR高級(jí)車輛仿真器是美國能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室在基于MATLAB/SIMULIK軟件環(huán)境二次開發(fā)的一種混合前向/后向車輛模擬仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了包括整車性能、能源儲(chǔ)存系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等仿真模型外，還包括了30多種電動(dòng)汽車的數(shù)據(jù)文件和模型庫，另外，用戶還可以自定義新的結(jié)構(gòu)模型，解決在設(shè)計(jì)高效率汽車的動(dòng)力性、排放性和經(jīng)濟(jì)性等的關(guān)鍵技術(shù)問題，用戶圖形界面友好，使用方便。目前研究電動(dòng)汽車基本上都使用該軟件。

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頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器1.ADVISOR的主要功能和特點(diǎn)

ADVISOR是MATLAB/SIMULIK軟件環(huán)境下的一系列模型、數(shù)據(jù)和腳本文件，它在給定的道路循環(huán)條件下利用汽車各部分參數(shù)，能快速地分析傳統(tǒng)汽車、純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性以及排放性等各種性能。具體表現(xiàn)在：（1）能夠預(yù)測(cè)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性以及排放性等各種性能；（2）能夠了解傳統(tǒng)汽車、純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)中能量是如何流動(dòng)和轉(zhuǎn)換的；（3）可以比較多種測(cè)試循環(huán)下相同發(fā)動(dòng)機(jī)的排放情況；（4）可以評(píng)估混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量轉(zhuǎn)換裝置的控制策略；（5）可以優(yōu)化變速器的傳動(dòng)比，使燃油經(jīng)濟(jì)性最佳，等等。該軟件的開放性也允許對(duì)用戶自定義的汽車模型和控制策略做仿真分析。

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頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器ADVISOR軟件主要有以下特點(diǎn)：（1）仿真模型采用模塊化的設(shè)計(jì)思想。ADVISOR軟件分模塊建立了發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、主減速器、車軸和車輪等部件的仿真模型，各個(gè)模塊都有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)輸入/輸出端口，便于模塊間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，而且各總成模塊都很容易擴(kuò)充和修改，各模塊也可以隨意地組合使用，用戶可以在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上根據(jù)需要對(duì)一些模塊進(jìn)行修改，然后重新組裝需要的汽車模型，這樣會(huì)大大節(jié)省建模時(shí)間，提高建模質(zhì)量。（2）仿真模型和源代碼全部開放。ADVISOR軟件的仿真模型和原代碼在全球范圍內(nèi)完全公開，可以在網(wǎng)站上免費(fèi)下載。用戶可以方便地研究ADVISOR的仿真模型和工作原理，在此基礎(chǔ)上根據(jù)需要修改或重建部分仿真模型，調(diào)整或重新設(shè)計(jì)控制策略，使之更接近于實(shí)際情況，得出的仿真結(jié)果更加合理。

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頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器（3）采用獨(dú)特的混合仿真方法。ADVISOR采用以后仿真為主，前仿真為輔的混合仿真方法，這樣兩種方法優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使仿真計(jì)算量較小，運(yùn)算速度較快，同時(shí)又保證了仿真結(jié)果的精度。（4）在MATLAB/SIMULIK軟件環(huán)境下開發(fā)研制。MATLAB是世界上頂尖的可視化科學(xué)計(jì)算與數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件，其語法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)值計(jì)算高效，圖形功能完備，集成了諸多專業(yè)仿真包，而且它還提供了方便的應(yīng)用程序接口（API），用戶可以在MATLAB環(huán)境下直接調(diào)用C、FORTRAN等語音編寫的程序。MATLAB內(nèi)置的計(jì)算程序、專業(yè)的仿真工具以及與其它應(yīng)用程序的接口，會(huì)減少汽車模型的搭建和仿真計(jì)算過程中的工作量，同時(shí)也方便了熟悉不同編程語音的用戶之間的合作。

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頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器（5）能與其它多種軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真。汽車是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其仿真更是涉及機(jī)械、電子、控制等多個(gè)領(lǐng)域，工作量很大，ADVISOR軟件開發(fā)過程中也難以涉及所有領(lǐng)域，這樣就限制了它一些功能的實(shí)現(xiàn)。但ADVISOR軟件設(shè)計(jì)了開放的軟件接口，能與Saber、Simplorer、VisuaDOC、Sinda/Fluint等軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真，為用戶改進(jìn)和拓展其功能提供了方便。ADVISOR軟件也有一些缺點(diǎn)，例如，它的部件模型都是準(zhǔn)靜態(tài)的，不能預(yù)測(cè)小于十分之一秒左右時(shí)間范圍內(nèi)的一些現(xiàn)象；機(jī)械振動(dòng)、電磁振蕩等許多動(dòng)態(tài)特性也不能通過ADVISOR軟件進(jìn)行仿真。

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頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器

2.ADVISOR軟件的仿真模型

ADVISOR軟件分模塊建立了發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、主減速器、車軸和車輪等部件的仿真模型，用戶可以在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上根據(jù)需要對(duì)一些模塊進(jìn)行修改，然后重新組裝需要的汽車模型。下面以純電動(dòng)汽車為例，介紹ADVISOR軟件的仿真模型。

第69

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器基于ADVISOR建立電動(dòng)汽車主要部件及整車仿真模型，組成如圖所示。

第70

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器（1）電動(dòng)機(jī)仿真模型。電動(dòng)汽車用的交流電動(dòng)機(jī)/控制器仿真模型總成包括轉(zhuǎn)動(dòng)慣量影響子模塊、轉(zhuǎn)速評(píng)價(jià)器、轉(zhuǎn)矩限制子模塊以及溫度控制子模塊等。電動(dòng)機(jī)/控制器仿真模型能夠把需求的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為電能需求并把電能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速輸出。此模塊可以計(jì)算牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率以及對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制，并控制牽引電機(jī)的溫度；電動(dòng)機(jī)特性圖輸入控制電動(dòng)機(jī)的特性，并對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及電動(dòng)機(jī)溫度的影響進(jìn)行計(jì)算，最后得到電動(dòng)機(jī)輸出的有效驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以及電動(dòng)機(jī)輸入的能量。

第71

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器（2）蓄電池仿真模型。電化學(xué)電池動(dòng)態(tài)模型的建立一方面從分析內(nèi)在機(jī)理出發(fā)，另一方面借助試驗(yàn)測(cè)試來擬合非線性變量之間的關(guān)系，建模的基礎(chǔ)是確定電動(dòng)勢(shì)以及內(nèi)阻的特性函數(shù)。蓄電池仿真模型總成包括開路電壓和內(nèi)阻計(jì)算子模塊、功率限制子模塊、負(fù)載電流計(jì)算子模塊、SOC計(jì)算子模塊、蓄電池散熱子模塊等。蓄電池所容納的充電量被看作常數(shù)，并受到最小開路電壓的限制。電池放電過后需要重新補(bǔ)充的電量受到庫侖定律的影響，最大充電量受到電池最大開路電壓限制。當(dāng)電池完全被當(dāng)作一個(gè)已知內(nèi)阻的電壓源時(shí)，與之相連接的部件(如電動(dòng)機(jī))將被看作耗能元件。電池的輸出功率受等效電路輸出的最大功率、電動(dòng)機(jī)功率、控制器接受的最大功率的影響。

第72

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器（3）車身仿真模型。車身模型包括滾動(dòng)阻力、坡度阻力、迎風(fēng)阻力、加速阻力計(jì)算子模塊、汽車車速計(jì)算子模塊。電動(dòng)汽車的車速是評(píng)判電動(dòng)汽車的一項(xiàng)重要指標(biāo)，所以汽車車速計(jì)算子模塊在模型總成中也具有相當(dāng)重要的作用，通過該模塊計(jì)算出汽車行駛車速，從而推算出汽車的行駛阻力，根據(jù)車輪反饋而來的汽車需要的驅(qū)動(dòng)力和線性速度，計(jì)算出傳遞給汽車所需要的驅(qū)動(dòng)力以及更新下一刻車速。

第73

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器（4）主減速器和變速器仿真模型。主減速器仿真模型總成通過車輪/輪軸傳遞的主減速器輸出端需要的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以及由變速器反饋而來的有效轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，修正主減速器輸入端的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速算出主減速器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。變速器仿真模型總成由輸入輸出軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計(jì)算子模塊、變速器控制子模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量影響子模塊、轉(zhuǎn)矩?fù)p失子模塊等構(gòu)成。此模型總成通過主減速器模型傳遞的變速器需要輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以及由電動(dòng)機(jī)/控制器模型反饋而來的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，修正變速器的輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速算出變速器的輸出有效轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。主減速器和變速器仿真模型都具有傳遞和修正轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的作用。

第74

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器（5）純電動(dòng)汽車整車仿真模型。綜上所述，將各個(gè)模塊封裝連接組成純電動(dòng)汽車的整車模型如圖所示。

第75

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器3.ADVISOR軟件的操作方法ADVISOR軟件通過人機(jī)界面使得用戶在進(jìn)行仿真時(shí)操作方便，并能夠提供各種仿真結(jié)果。在ADVISOR軟件中有三個(gè)人機(jī)界面，通過它們，用戶輸入要仿真的車型和各種相關(guān)參數(shù)、仿真的實(shí)驗(yàn)方案和目標(biāo)要求，然后運(yùn)行計(jì)算，得到仿真結(jié)果。（1）仿真輸入界面。三個(gè)人機(jī)界面的布局基本相同，屏幕的左側(cè)是汽車的圖像信息，在右側(cè)窗口，用戶可以設(shè)定汽車的各種參數(shù)和需要顯示的內(nèi)容，并可控制ADVISOR軟件下一步的運(yùn)行。

第76

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器圖中汽車定義界面所示的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。

第77

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器（2）仿真設(shè)置界面。

第78

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器（3）仿真輸出界面。

第79

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器

電動(dòng)汽車仿真系統(tǒng)的基本組成如圖所示。

第80

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器前向仿真系統(tǒng)。

第81

頁7.5.2ADVISOR高級(jí)車輛仿真器后向防真系統(tǒng)。

第82

頁7.6車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

7.6.1CAN總線7.6.2LIN總線7.6.3FlexRay總線7.6.4MOST總線7.6.5電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)信號(hào)7.6.6電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

第83

頁7.6車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

車載網(wǎng)絡(luò)常見總線有：CAN、LIN、Flexray、MOST、Bluetooth等。低檔汽車只采用低速CAN總線連接少量的ECU，而高檔汽車則同時(shí)擁有不同類型的數(shù)條總線：高速CAN總線多用于實(shí)時(shí)性較高的動(dòng)力總成，如發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、變速箱等，F(xiàn)lexray總線能夠滿足更高的實(shí)時(shí)性要求，低速CAN多用于車身控制模塊和診斷模塊，MOST總線用于車載信息娛樂系統(tǒng)。以寶馬七系汽車的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為例，3條CAN總線，其中高速HS-CAN1總線用于中心控制系統(tǒng)，高速HS-CAN2總線用于輔助安全系統(tǒng)，HS-CAN用于舒適系統(tǒng)，低速CAN總線LS-CAN連接舒適系統(tǒng)；1條Flexray總線連接懸架的垂直力系統(tǒng)和橫縱向力系統(tǒng)；一條MOST總線連接信息娛樂系統(tǒng)；配合使用若干條LIN總線以及一條以太網(wǎng)總線用于上傳代碼及變量。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖所示。

第84

頁7.6車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

第85

頁7.6.1CAN總線CAN總線主要特性如下：（1）多主控制。在總線空閑時(shí)，所有的單元都可開始發(fā)送消息（多主控制）；最先訪問總線的單元可獲得發(fā)送權(quán)（CSMA/CA方式）；多個(gè)單元同時(shí)開始發(fā)送時(shí)，發(fā)送高優(yōu)先級(jí)ID消息的單元可獲得發(fā)送權(quán)。（2）消息的發(fā)送。在CAN協(xié)議中，所有的消息都以固定的格式發(fā)送。總線空閑時(shí)，所有與總線相連的單元都可以開始發(fā)送新消息。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開始發(fā)送消息時(shí)，根據(jù)標(biāo)識(shí)符（Identifier以下稱為ID）決定優(yōu)先級(jí)。ID并不是表示發(fā)送的目的地址，而是表示訪問總線的消息的優(yōu)先級(jí)。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開始發(fā)送消息時(shí)，對(duì)各消息ID的每個(gè)位進(jìn)行逐個(gè)仲裁比較。仲裁獲勝（被判定為優(yōu)先級(jí)最高）的單元可繼續(xù)發(fā)送消息，仲裁失利的單元?jiǎng)t立刻停止發(fā)送而進(jìn)行接收工作。（3）系統(tǒng)的柔軟性。與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息。因此在總線上增加單元時(shí)，連接在總線上的其它單元的軟硬件及應(yīng)用層都不需要改變。

第86

頁7.6.1CAN總線（4）通信速度。根據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，可設(shè)定適合的通信速度。在同一網(wǎng)絡(luò)中，所有單元必須設(shè)定成統(tǒng)一的通信速度。即使有一個(gè)單元的通信速度與其它的不一樣，此單元也會(huì)輸出錯(cuò)誤信號(hào)，妨礙整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。不同網(wǎng)絡(luò)間則可以有不同的通信速度。（5）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求?？赏ㄟ^發(fā)送“遙控幀”請(qǐng)求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù)。（6）錯(cuò)誤檢測(cè)功能、錯(cuò)誤通知功能、錯(cuò)誤恢復(fù)功能。所有的單元都可以檢測(cè)錯(cuò)誤（錯(cuò)誤檢測(cè)功能）；檢測(cè)出錯(cuò)誤的單元會(huì)立即同時(shí)通知其他所有單元（錯(cuò)誤通知功能）；正在發(fā)送消息的單元一旦檢測(cè)出錯(cuò)誤，會(huì)強(qiáng)制結(jié)束當(dāng)前的發(fā)送。強(qiáng)制結(jié)束發(fā)送的單元會(huì)不斷反復(fù)地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送為止（錯(cuò)誤恢復(fù)功能）。

第87

頁7.6.1CAN總線（7）故障封閉。CAN可以判斷出錯(cuò)誤的類型是總線上暫時(shí)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤（如外部噪聲等）還是持續(xù)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤（如單元內(nèi)部故障、驅(qū)動(dòng)器故障、斷線等）。由此功能，當(dāng)總線上發(fā)生持續(xù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)，可將引起此故障的單元從總線上隔離出去。（8）連接。CAN總線是可同時(shí)連接多個(gè)單元的總線?？蛇B接的單元總數(shù)理論上是沒有限制的。但實(shí)際上可連接的單元數(shù)受總線上的時(shí)間延遲及電氣負(fù)載的限制。降低通信速度，可連接的單元數(shù)增加；提高通信速度，則可連接的單元數(shù)減少。CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為當(dāng)前國際汽車領(lǐng)域主流車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，國內(nèi)主要的汽車制造商也正在積極研究開發(fā)這種技術(shù)。美國汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)基于CAN總線協(xié)議定義了A、B、C等三類車載網(wǎng)絡(luò)類型，其主要內(nèi)容如下：

第88

頁7.6.1CAN總線A類：允許在同一總線上節(jié)點(diǎn)間能進(jìn)行多路信號(hào)的發(fā)送和接收，并適用于低數(shù)據(jù)傳輸速率的情況。它主要是針對(duì)傳感器或執(zhí)行器等數(shù)據(jù)傳輸速率常為1~10kb/s的低速網(wǎng)絡(luò)，一般應(yīng)用在座椅調(diào)節(jié)、電動(dòng)門窗開關(guān)升降等車身等控制模塊之中。但是，由于速率太低，它始終無法成為各大汽車制造商共同遵循的協(xié)議。為了解決此矛盾，Motorola、BMW、Audi、VCT等公司共同成立了LIN協(xié)會(huì)，在此協(xié)議的基礎(chǔ)上推出了LIN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

第89

頁7.6.1CAN總線B類：這種是節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸多主的總線模式，它取消了冗余的系統(tǒng)組件。它適用于需要將多種功能集成在一個(gè)模塊之中的情況，一般在汽車電子控制中心、故障診斷、安全氣囊、儀表顯示等模塊中使用。這類型的總線采用的標(biāo)準(zhǔn)是低速CAN總線協(xié)議，即ISO11591，其傳輸速率在100Kb/s左右。

第90

頁7.6.1CAN總線C類：與B類的定義很類似，但它主要是針對(duì)高速率的數(shù)據(jù)傳輸。它一般在發(fā)動(dòng)機(jī)控制、懸架控制、ABS等實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中應(yīng)用。歐洲的汽車制造商基本上采用的都是高速CAN總線標(biāo)準(zhǔn)，即ISO11898，其傳輸速度通常在125Kb/s～1Mkb/ｓ之間。

第91

頁7.6.2LIN總線LIN是一種低成本、單線式、串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車分布式電子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信。LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)提供一種低速總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它能滿足CAN總線所不要求的帶寬和功能，比如傳感器和執(zhí)行器的通訊，使用LIN總線可大大節(jié)省成本。在使用LIN總線的網(wǎng)絡(luò)中，電控單元的集成是將汽車上分布的智能ECU連成一個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)，如將門上的電動(dòng)窗、集控門鎖、電動(dòng)后視鏡連成一個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)，然后再通過網(wǎng)關(guān)將這個(gè)網(wǎng)絡(luò)掛接到汽車的主體網(wǎng)絡(luò)中去，LIN總線和CAN總線可以通過網(wǎng)關(guān)來完成信，息交換。LIN的標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化了現(xiàn)有的基于多路解決方案的低端SCI，同時(shí)降低了汽車電子裝置的開發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)費(fèi)用。

第92

頁7.6.2LIN總線LIN2.1主要特性如下：（1）LIN總線的通訊基于SCI(DART)數(shù)據(jù)格式，媒體訪問采用單主節(jié)點(diǎn)，多從節(jié)點(diǎn)的方式；（2）一條LIN總線最多可以連接16個(gè)節(jié)點(diǎn)；（3）LIN采用低成本的單線連接，傳輸速度最高可達(dá)20Kbit/s；（4）不需要進(jìn)行仲裁，同時(shí)在從節(jié)點(diǎn)中無須石英或陶瓷振蕩器，只采用片內(nèi)振蕩器就可以實(shí)現(xiàn)自同步；（5）基于常用的UART/SCI硬件接口，以及相應(yīng)的軟件，或作為純粹的狀態(tài)機(jī)，從而保證較低的成本；（6）網(wǎng)絡(luò)通信具有可預(yù)期性；（7）支持多包報(bào)文傳輸；（8）支持診斷功能。

第93

頁7.6.3FlexRay總線FlexRay是戴姆勒克萊斯勒公司的注冊(cè)商標(biāo)。FlexRay聯(lián)盟推進(jìn)了FlexRay的標(biāo)準(zhǔn)化，使之成為了新一代汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。起源于“X-by-Wire”（線控操作）技術(shù)，關(guān)注當(dāng)今汽車行業(yè)的一些核心需求，包括更快的數(shù)據(jù)速率，更靈活的數(shù)據(jù)通信，更全面的拓?fù)溥x擇和容錯(cuò)運(yùn)算。因此，F(xiàn)lexRay可以為下一代的車內(nèi)控制系統(tǒng)提供所需的速度和可靠性。CAN網(wǎng)絡(luò)最高性能極限為1Mbps。而FlexRay兩個(gè)信道上的數(shù)據(jù)速率最大可達(dá)到10Mbps，雙通道總數(shù)據(jù)速率可達(dá)到20Mbit/秒，因此，應(yīng)用在車載網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)lexRay的網(wǎng)絡(luò)帶寬可以是CAN的20倍之多。FlexRay還能夠提供很多CAN網(wǎng)絡(luò)所不具有的可靠性特點(diǎn)。尤其是FlexRay具備的冗余通信能力可實(shí)現(xiàn)通過硬件完全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測(cè)。FlexRay同時(shí)提供靈活的配置，可支持各種拓?fù)洌缈偩€、星型和混合拓?fù)洹ＴO(shè)計(jì)人員可以通過結(jié)合兩種或兩種以上的該類型拓?fù)鋪砼渲梅植际较到y(tǒng)。

第94

頁7.6.3FlexRay總線另外，F(xiàn)lexRay可以進(jìn)行同步（實(shí)時(shí)）和異步的數(shù)據(jù)傳輸，來滿足汽車中各種系統(tǒng)的需求。譬如說，分布式控制系統(tǒng)通常要求同步數(shù)據(jù)傳輸。為了滿足不同的通信需求，F(xiàn)lexRay在每個(gè)通信周期內(nèi)都提供靜態(tài)和動(dòng)態(tài)通信段。靜態(tài)通信段可以提供有界延遲，而動(dòng)態(tài)通信段則有助于滿足在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的不同帶寬需求。FlexRay幀的固定長(zhǎng)度靜態(tài)段用固定時(shí)間觸發(fā)的方法來傳輸信息，而動(dòng)態(tài)段則使用靈活時(shí)間觸發(fā)的方法來傳輸信息。FlexRay不僅可以像CAN和LIN網(wǎng)絡(luò)這樣的單信道系統(tǒng)一般運(yùn)行，而且還可以作為一個(gè)雙信道系統(tǒng)運(yùn)行。雙信道系統(tǒng)可以通過冗余網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)——這也是高可靠系統(tǒng)的一項(xiàng)重要性能。

第95

頁7.6.4MOST總線汽車娛樂多媒體系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計(jì)出來并被配置到高檔汽車上。這種系統(tǒng)需要高速網(wǎng)絡(luò)來支持，而作為速率不能超過1Mb/s的CAN總線無法滿足這種網(wǎng)絡(luò)通信需求。為此，國際大汽車制造商推出了以光纖為總線傳輸媒介的MOST總線（MediaOrientedSystemsTransport面向媒體的系統(tǒng)傳輸總線）技術(shù)。這種總線的傳輸速度最高可以達(dá)到25Mb/s。MOST最初構(gòu)想始于90年代中期，作為寶馬公司、戴姆勒克萊斯勒公司、Harman/Becker公司（音響系統(tǒng)制造商）和OasisSiliconSystems公司之間的一項(xiàng)聯(lián)合；1998年，MOSTCooperation成立，由它控制總線的定義工作；2001年，MOST技術(shù)首次量產(chǎn)使用在BMW7系上；2003年，成為首個(gè)支持DVD內(nèi)容傳輸?shù)能囕d網(wǎng)絡(luò)；2004年，MOST總線用于多款量產(chǎn)車型；2006年，在美國出現(xiàn)首輛使用MOST的量產(chǎn)車；2007年，以豐田為首的日本汽車廠商對(duì)該技術(shù)的采用。

第96

頁7.6.4MOST總線MOST總線專門用于滿足要求嚴(yán)格的車載環(huán)境。這種新的基于光纖的網(wǎng)絡(luò)能夠支持24.8Mbps的數(shù)據(jù)速率，與以前的銅纜相比具有減輕重量和減小電磁干擾(EMI)的優(yōu)勢(shì)。MOST傳輸協(xié)議由分割成幀的數(shù)據(jù)塊組成，每一幀包含流數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。在物理層上，傳輸介質(zhì)本身是有塑料保護(hù)套、內(nèi)芯為1mm的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）光纖，OEM供應(yīng)商可以將一束光纖像電線一樣捆成光纜。光纖傳輸采用650nm（紅色）的LED發(fā)射器（650nm是PMMA光譜響應(yīng)中的低損耗“窗口”）。數(shù)據(jù)以50Mbaud、雙相編碼的方式發(fā)送，最高數(shù)據(jù)速率為24.8Mb/s。MOST的定義是非常普通的，允許采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括星形和環(huán)形，大多數(shù)汽車裝置都采用環(huán)形布局。一個(gè)MOST網(wǎng)絡(luò)中最多可以有64個(gè)結(jié)點(diǎn)。一旦汽車接通電源，網(wǎng)絡(luò)中的所有MOST結(jié)點(diǎn)就全部激活，這對(duì)低功耗、停電模式設(shè)計(jì)是一大重點(diǎn)，包括系統(tǒng)處在該種狀態(tài)下的功耗量以及如何進(jìn)入狀態(tài)。MOST結(jié)點(diǎn)在通電時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)是直通（Pass-through），即進(jìn)入的數(shù)據(jù)從接收器直接傳送至發(fā)射器，以保持環(huán)路的暢通。

第97

頁7.6.5電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)信號(hào)以太陽能電池作為輔助動(dòng)力源的電動(dòng)汽車為例，其車載網(wǎng)絡(luò)中的電子設(shè)備主要包括：車載顯示單元（DCU）、車身控制模塊（BCM）、電池組管理系統(tǒng)（BMS）、電機(jī)控制單元（ISU）、太陽能電池板控制單元（SPCU）等。根據(jù)觸發(fā)條件的不同，CAN網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘?hào)可以分為事件型、周期型、混合型3種傳輸模式。電動(dòng)汽車的信號(hào)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)汽車，雖然總線上信號(hào)量較多，但是可以按照發(fā)送的性質(zhì)將其分為兩類：突發(fā)性數(shù)據(jù)和周期性數(shù)據(jù)，而不同性質(zhì)的CAN信號(hào)用不同的接收方式保證其可靠性和實(shí)時(shí)性。周期性信號(hào)：電池組管理系統(tǒng)（BMS）、電機(jī)控制單元（ISU）、太陽能電池板控制單元（SPCU）等模塊中的信號(hào)大多為周期性傳遞的，信號(hào)傳遞速度快，從接收到處理完成的時(shí)間間隔需要盡可能的小，不能超過信號(hào)的發(fā)送周期，如果不能及時(shí)處理信號(hào)的情況發(fā)生則很可能造成數(shù)據(jù)堵塞，甚至可能會(huì)影響動(dòng)力系統(tǒng)的控制性能。

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頁7.6.5電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)信號(hào)突發(fā)性信號(hào)：車載顯示單元（DCU）、車身控制模塊（BCM）、智能空調(diào)模塊（HVAC）等模塊發(fā)送的信號(hào)多為突發(fā)性信號(hào)。這些信號(hào)多為一些按鍵數(shù)據(jù)和對(duì)一些開關(guān)量的控制，特點(diǎn)是信號(hào)發(fā)送頻率不固定且對(duì)數(shù)據(jù)到達(dá)的先后順序沒有特別的要求。電動(dòng)汽車的車載電子設(shè)備有兩種不同性質(zhì)的CAN總線數(shù)據(jù)流，因此合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以減少微處理器（MCU）的負(fù)載、提高控制系統(tǒng)的性能；反之，不合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)加大MCU的負(fù)載，降低系統(tǒng)性能，甚至造成CAN報(bào)文丟失，影響控制精度。

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頁7.6.6電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要指CAN總線網(wǎng)絡(luò)的硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整車網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響整車控制系統(tǒng)的性能。電動(dòng)汽車的整車控制系統(tǒng)在控制方式上采用分布式控制，總線上各控制器節(jié)點(diǎn)無主從之分，各控制器之間通過信號(hào)的傳遞實(shí)現(xiàn)控制。將信息交換比較密集并且具有相同數(shù)據(jù)性質(zhì)的ECU放在一個(gè)子網(wǎng)中，即采用雙子網(wǎng)結(jié)構(gòu)，不僅滿足了電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)成本低、易實(shí)現(xiàn)。然后，根據(jù)各子網(wǎng)控制系統(tǒng)的要求確定每個(gè)子網(wǎng)的CAN總線通信速率，根據(jù)通信速率采用合適的總線控制器，兩個(gè)子網(wǎng)之間通過網(wǎng)關(guān)連接實(shí)現(xiàn)信息共享。

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頁7.6.6電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示。

第101

頁7.7電動(dòng)汽車充電裝置電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)能否得到快速發(fā)展，充電技術(shù)是關(guān)鍵因素之一。智能、快速的充電方式成為電動(dòng)汽車充電技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。蓄電池充電裝置是電動(dòng)汽車不可缺少的系統(tǒng)之一，它的功能是將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)車車載蓄電池的電能。

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頁7.7.1電動(dòng)汽車對(duì)充電裝置的要求（1）安全性。電動(dòng)汽車充電時(shí)，要確保人員的人身安全和蓄電池組的安全。（2）使用方便。充電裝置應(yīng)具有較高的智能性，不需要操作人員過多干預(yù)充電過程。（3）成本經(jīng)濟(jì)。成本經(jīng)濟(jì)、價(jià)格低廉的充電設(shè)備有助于降低整個(gè)電動(dòng)汽車的成本，提高運(yùn)行效益，促進(jìn)電動(dòng)汽車的商業(yè)化推廣。（4）效率高。高效率是對(duì)現(xiàn)代充電裝置最重要的要求之一，效率的高低對(duì)整個(gè)電動(dòng)汽車的能量效率具有重大影響。（5）對(duì)供電電源污染要小。采用電力電子技術(shù)的充電設(shè)備是一種高度非線性的設(shè)備，會(huì)對(duì)供電網(wǎng)及其它用電設(shè)備產(chǎn)生有害的諧波污染，而且由于充電設(shè)備功率因數(shù)低，在充電系統(tǒng)負(fù)載增加時(shí)，對(duì)其供電網(wǎng)的影響也不容忽視。

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頁7.7.2電動(dòng)汽車充電裝置的類型電動(dòng)汽車充電裝置的分類有不同的方法。總體上可分為車載充電裝置和非車載充電裝置。車載充電裝置是指安裝在電動(dòng)汽車上的采用地面交流電網(wǎng)或車載電源對(duì)電池組進(jìn)行充電的裝置。包括車載充電機(jī)、車載充電發(fā)電機(jī)組和運(yùn)行能量回收充電裝置。它將一根帶插頭的交流動(dòng)力電纜線直接插到電動(dòng)汽車的插座中給電動(dòng)汽車充電。車載充電裝置通常使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便的接觸式充電器，也可以是感應(yīng)充電器。它完全按照車載蓄電池的種類進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)性較強(qiáng)。非車載充電裝置，即地面充電裝置，主要包括專用充電機(jī)、專用充電站、通用充電機(jī)、公共場(chǎng)所用充