編著者：王芃郭玉靜韓穎丁繼斌龐宏磊邱亞宇胡瀛洲出版社：機械工業(yè)出版社AI+汽車技術應用理論與實踐案例解析目錄AI+汽車基礎案例AI+電動汽車(EV)案例AI+ADAS案例AI+汽車檢測與診斷案例AI+汽車綜合應用案例任務1車輛行駛阻力AI實現(xiàn)任務2車輛1/4動力學模型AI實現(xiàn)課程介紹緊跟前沿趨勢適應“AI+汽車”發(fā)展浪潮，呈現(xiàn)最具代表性的應用場景與實現(xiàn)路徑。18個實戰(zhàn)案例剖析真實項目，將抽象算法與工程實踐結(jié)合，展現(xiàn)技術落地完整過程。注重實戰(zhàn)應用規(guī)避復雜公式與編程，通過圖解和工具實戰(zhàn)，幫助讀者快速理解核心邏輯。AI驅(qū)動·智駕未來從入門到精通，開啟你的智能汽車技術之旅。AI在汽車領域的應用概述智能駕駛(ADAS/自動駕駛)環(huán)境感知、決策規(guī)劃、控制執(zhí)行。新能源汽車(EV)電池管理、電機控制、充電優(yōu)化。汽車診斷與維護故障預測、智能診斷、遠程監(jiān)控。智能座艙與車聯(lián)網(wǎng)語音交互、個性化推薦、OTA升級。任務1：車輛行駛阻力AI實現(xiàn)任務目標理解汽車行駛過程中需克服的四類阻力（滾動、加速、坡道和空氣阻力），并通過AI工具進行仿真實現(xiàn)。主要內(nèi)容行駛阻力理論基礎基于DeepSeek的AI仿真實現(xiàn)仿真結(jié)果分析阻力類型物理本質(zhì)存在條件典型占比滾動阻力輪胎彈性遲滯損失任何工況低速：60%-80%空氣阻力流體動力學壓力差任何工況高速：≥70%坡道阻力重力沿坡道分力坡道行駛視坡度而定加速阻力質(zhì)量慣性效應變速工況加速時占主導地位表1-1汽車行駛阻力分類與特性滾動阻力定義滾動阻力主要源于輪胎在接觸區(qū)域的彈性變形，當輪胎滾動時，接觸區(qū)域的橡膠分子經(jīng)歷周期性的壓縮與伸展。產(chǎn)生原因接觸區(qū)非對稱變形，壓縮能量大于恢復能量。能量損失轉(zhuǎn)化為與行駛方向相反的阻力。輪胎與路面、輪胎內(nèi)部摩擦也貢獻部分阻力。影響因素路面、車速、胎壓、載荷、溫度加速阻力定義加速阻力是車輛加速時必須克服的慣性阻力，符合牛頓第二定律，即物體保持其運動狀態(tài)的特性。產(chǎn)生原因需克服平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣性，通過旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ進行等效。影響因素車輛質(zhì)量、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)、加速度。坡道阻力定義計算公式Fi=G×sinα(α為坡道傾角)當α<15°時,Fi≈G×i(i為坡度)影響因素車輛重量(G)、坡度(i)汽車坡道行駛受力分析坡道阻力是車輛在坡道上行駛時必須克服的重力分力，其大小取決于車輛重量和坡度大小。空氣阻力定義空氣阻力是車輛行駛時與空氣相互作用產(chǎn)生的阻力，由多個部分組成，其大小主要與車速的平方成正比。組成部分壓力阻力(55%~65%)誘導阻力(15%~20%)干擾阻力(10%~15%)摩擦阻力(5%~10%)計算公式Fw=?×Cd×A×ρ×v2影響因素:Cd(風阻系數(shù)),A(迎風面積),ρ(空氣密度),v(車速)汽車空氣動力學示意圖AI仿真實現(xiàn)-滾動阻力仿真參數(shù)滾動阻力系數(shù)f=0.018法向載荷G=1500kg車速v=30km/h(勻速行駛)AI指令一輛轎車質(zhì)量為1500kg，滾動阻力系數(shù)為0.018。車速v=30km/h；勻速行駛。作為一個汽車理論方面的專家，請生成瀝青、混凝土和砂石路面的車速、輪胎氣壓、載荷以及溫度與滾動阻力系數(shù)的關系曲線，以html格式輸出。仿真結(jié)果-滾動阻力圖1-1車速與滾動阻力系數(shù)的關系曲線圖1-2輪胎氣壓與滾動阻力系數(shù)的關系曲線圖1-3載荷與滾動阻力系數(shù)的關系曲線圖1-4溫度與滾動阻力系數(shù)的關系曲線仿真結(jié)果分析-滾動阻力路面類型影響瀝青路面<混凝土路面<砂石路面車速影響低速平緩，高速時急劇上升輪胎氣壓影響氣壓不足會顯著增加滾動阻力載荷影響載荷增加導致阻力增大，影響相對線性溫度影響低溫時橡膠變硬，輪胎變形能耗增加高溫時橡膠軟化，滾動阻力降低。AI仿真實現(xiàn)-加速阻力仿真參數(shù)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ=1.10加速度a=0.8m/s2車輛質(zhì)量m=1200kg初速度v=30km/hAI指令一輛轎車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ=1.10，加速度a=0.8m/s2，車輛質(zhì)量m=1200kg，初速度v=30km/h；混凝土路面。作為一個汽車理論方面的專家，請生成車輛加速度、車輛質(zhì)量、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)、不同擋位與行駛阻力的關系的曲線，以html格式輸出。仿真結(jié)果–加速阻力圖1-5加速度與行駛阻力關系圖1-6車輛質(zhì)量與行駛阻力關系圖1-7旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)與行駛阻力關系圖1-8不同擋位與行駛阻力關系仿真結(jié)果分析–加速阻力加速度與行駛阻力關系：行駛阻力隨加速度線性增加；車輛質(zhì)量與行駛阻力關系：行駛阻力與車輛質(zhì)量成正比；旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)與行駛阻力關系：旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)δ反映了旋轉(zhuǎn)部件對加速阻力的影響。不同擋位與行駛阻力關系：低擋位(如1擋)由于傳動比較大，發(fā)動機轉(zhuǎn)速高，旋轉(zhuǎn)部件影響大，導致行駛阻力較大；高擋位(如5擋)傳動比小，旋轉(zhuǎn)部件影響減小，行駛阻力降低。AI仿真實現(xiàn)-坡道阻力仿真參數(shù)車輛質(zhì)量m=1500kg行駛車速v=15km/h坡度條件：小、中、大坡度行駛狀態(tài)：上坡、勻速路面類型：混凝土路面AI指令作為一個汽車理論方面的專家，請生成坡度-坡道阻力，車輛總重-坡道阻力關系曲線。質(zhì)量m=1500kg，車速v=15km/h；混凝土路面，上坡，勻速行駛。坡度：小坡度，中坡度，大坡度的以html格式輸出。仿真結(jié)果–坡道阻力圖1-9坡度-坡道阻力關系曲線圖1-10車輛總重-坡道阻力關系曲線仿真結(jié)果分析–坡道阻力坡度與坡道阻力的關系：坡道阻力與坡度百分比呈線性正比關系；車輛總重與坡道阻力的關系：坡道阻力與車輛質(zhì)量呈線性正比關系；在相同坡度下，質(zhì)量增加25%，坡道阻力也相應增加25%；坡度分類影響：小坡度(0-5%)坡道阻力0-735N，中坡度(5%～10%)坡道阻力735-1470N，大坡度(>10%)坡道阻力>1470N；實際駕駛影響：大坡度下，發(fā)動機需要顯著增加輸出功率以維持勻速；對于1500kg車輛在15km/h速度下，10%坡度需要額外約5.9kW功率克服坡道阻力。AI仿真實現(xiàn)-空氣阻力仿真參數(shù)車速v：0km/h至120km/h空氣阻力系數(shù)Cd：0.27,0.35,0.75迎風面積A：2.1m2,2.3m2,2.9m2AI指令汽車車速v從0km/h提高到120km/h。作為一個汽車理論方面的專家，請在同一坐標系生成迎風面積-空氣阻力關系曲線。以html格式輸出。仿真結(jié)果–空氣阻力圖1-11不同Cd的車速-空氣阻力關系曲線仿真結(jié)果分析-空氣阻力車速影響空氣阻力與車速平方成正比，高速時阻力急劇增加。迎風面積影響迎風面積越大，空氣阻力越大，直接影響能耗。阻力系數(shù)影響Cd值對阻力影響顯著，流線型設計能有效降低Cd值。實際意義解釋跑車比SUV更節(jié)能，以及減小迎風面積的重要性。跑車與SUV風阻對比示意圖驅(qū)動力-行駛阻力平衡仿真參數(shù)滾動阻力系數(shù)f=0.015旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ=1.10加速度a=0.7m/s2車輛質(zhì)量m=1500kg風阻系數(shù)Cd=0.27AI指令作為一個汽車理論方面的專家，請生成1到5擋的驅(qū)動力-行駛阻力曲線。以html格式輸出。滾動阻力系數(shù)f=0.015，δ=1.10，加速度a=

0.7m/s2，車輛質(zhì)量m=1500kg，車速v從0km/h加速到100km/h，小坡度，Cd=0.27。仿真結(jié)果–行駛阻力圖1-12不同擋位的車速-驅(qū)動力關系曲線圖1-13車速-行駛阻力關系曲線仿真結(jié)果分析–行駛阻力核心分析驅(qū)動力特征:低擋大驅(qū)動力，高擋高車速。行駛阻力:滾動、空氣、加速阻力構(gòu)成。換擋策略:理想換擋點為相鄰擋位驅(qū)動力曲線交點。最高車速:由最高擋驅(qū)動力與總阻力曲線交點決定。任務一總結(jié)與展望總結(jié)學習了AI在汽車領域的四大應用方向。掌握了汽車行駛阻力的理論基礎和AI仿真方法。通過案例分析，深入理解了各阻力的影響因素。未來展望AI技術將在汽車領域得到更廣泛、更深入的應用。持續(xù)關注AI工具發(fā)展，提升自身實踐能力。任務2：車輛1/4動力學模型AI實現(xiàn)一、應用場景

汽車是一個復雜的振動系統(tǒng)，需根據(jù)需求進行化?？砂哑囓嚿砗喕癁橐粋€剛體（含駕駛座椅和駕駛?cè)耍?，把車身與車輪之間的部分簡化為含彈簧和阻尼元件的減震系統(tǒng)，把車輪簡化為質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)，如果僅考察單個懸架系統(tǒng)，就把汽車簡化成了如圖2-1所示的1/4動力學模型。圖2-1車輛1/4振動模型二、核心理論——動力學微分方程非簧載質(zhì)量（車輪）的動力學方程m???+c?(??-??)+c?(??-??)+k?(x?-x?)+k?(x?-x?)=0描述車輪在路面激勵、輪胎力和懸架力作用下的運動狀態(tài)。簧載質(zhì)量（車身）的動力學方程m???+c?(??-??)+k?(x?-x?)=0描述車身在懸架傳遞的力作用下的運動狀態(tài)。關鍵力的計算車輪動載荷F?F?=k?(x?-x?)+c?(??-??)影響車輛抓地力，是評價操控性的重要指標?；奢d質(zhì)量振動輸入F?F?=k?(x?-x?)+c?(??-??)影響乘員舒適性，是評價平順性的重要指標。三、AI實現(xiàn)——仿真場景參數(shù)設置車輛1/4動力學模型參數(shù)序號參數(shù)參數(shù)值單位1非簧載質(zhì)量\(m_1\)45kg2簧載質(zhì)量\(m_2\)200kg3輪胎剛度\(k_1\)190000N/m4懸架剛度\(k_2\)18000N/m5輪胎阻尼\(c_1\)400N?s/m6懸架阻尼\(c_2\)1600,4600,7800N?s/m7激勵類型隨機路面輸入-仿真變量與激勵源懸架阻尼\(c_2\)研究不同阻尼對系統(tǒng)響應的影響，設置低、中、高三個典型值。隨機路面輸入激勵源設定為隨機路面輸入，以模擬車輛在真實道路上的行駛工況。所有參數(shù)均基于典型乘用車配置，旨在確保仿真結(jié)果的真實性與參考價值。三、AI實現(xiàn)——仿真提示詞設計1.DeepSeek仿真提示詞汽車懸架阻尼分別為1600N.s/m，4600N.s/m，7800N.s/m，輪胎剛度190000N/m，輪胎阻尼400N.s/m，懸架剛度18000N/m，彈簧上質(zhì)量200kg，非簧載質(zhì)量45kg，隨機輸入。在同一坐標系畫出振動位移、速度、加速度曲線和頻率-幅值曲線。以html格式輸出。2.提示詞設計邏輯明確模型參數(shù)清晰列出所有已知的質(zhì)量、剛度、阻尼等參數(shù)。定義變量與激勵明確研究變量（如懸架阻尼）和系統(tǒng)輸入條件。指定輸出要求清晰說明所需結(jié)果、格式及可視化方式。AI智能仿真核心四、仿真結(jié)果——位移與速度響應1.隨機輸入下的位移響應（圖2-2不同懸架阻尼的車身位移響應曲線）2.隨機輸入下的速度響應（圖2-3不同懸架阻尼的車身速度響應曲線）四、仿真結(jié)果——加速度與幅頻響應3.隨機輸入下的加速度響應（圖2-4不同懸架阻尼的車身加速度響應曲線）4.隨機輸入下的幅-頻響應（圖2-5不同懸架阻尼的頻率-幅值響應曲線）四、仿真結(jié)果分析與總結(jié)阻尼類型響應特征性能表現(xiàn)低阻尼(1600N·s/m)振動幅值大，衰減慢舒適性差，但輪胎接地性好，有利于操控。中阻尼(4600N·s/m)振動幅值適中，衰減均衡，共振峰抑制最好在舒適性和操控性之間取得了最佳平衡。高阻尼(7800N·s/m)振動幅值小，但高頻振動傳遞多車身姿態(tài)穩(wěn)定，操控性強，但濾振效果變差。核心結(jié)論阻尼是關鍵：懸架阻尼是調(diào)節(jié)車輛平順性與操控