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2018-12-04

汽车工程师 2018年4期
关键词:锂离子电池自动

新闻

大众无人驾驶概念车日内瓦车展亮相

大众I.D.Vizzion概念车在日内瓦车展上亮相,这款无人驾驶概念车采用全息界面,配有温度控制系统,可根据人体体温调节温度。该车的设计非常长,前后悬置较短;驱动器、转向盘和导航会在驾驶时自动调节,方便乘客坐在后座享受出行乐趣。它旨在提供舒适的乘客体验和高效的空气动力学性能。这款车使用生物识别面部扫描来识别乘客并满足他们的座位和娱乐偏好。内饰的玻璃窗可以通过电子手段变黑,变得“近乎不透明”。

通过一副特殊的增强现实眼镜(微软的Hololens),乘客可与汽车互动。该款车还配有人工智能,可以“识别、评估以及解读各种模式”并改善行驶性能。基于欧洲标准,其续驶里程将达到413英里(约665 km)。

罗杰斯公司推出电动汽车电池衬垫材料组合

罗杰斯公司推出了一系列PORONR聚氨酯电动汽车(EV)电池衬垫材料的产品组合,旨在为锂离子电池的缓冲与隔振提供一整套解决方案。

PORON聚氨酯本身能够在一定压缩范围下产生稳定的反弹应力,其压缩曲线显示出该材料在承受长期压缩和温度时的优势,这一点对于确保电池寿命内的稳定性至关重要。同时,PORON聚氨酯还通过减振和保护敏感部件延长了电动汽车电池的寿命。

BISCOR硅胶泡棉是用于密封和保护电池外壳的理想解决方案。由于部件和路面杂物的损坏会造成电击或爆炸,由BISCO硅胶材料制成的衬垫使其免受水、灰尘和杂物进入,同时还具有优秀的耐温和抗紫外线性能。

ARLONSecureR硅胶导热粘合剂为电源模块的使用提供一整套绝佳的导热、物理和电气绝缘性能,使电池材料产品组合更加完善。Secure硅胶导热粘合剂在固化过程中与基材在接触面产生化学粘合,从而产生耐热、耐湿和耐冲击的强粘性,不再需要机械固定件,简化设计并提出长期可靠的解决方案。

超级电容器材料缩短电动汽车充电时间

布里斯托尔大学和萨里大学的研究人员发现了一种新型超级电容器材料,相比传统电动车8~12 h的充电时间,该材料能将充电时间显著缩短至10min。这种新材料的能量储存密度可以达到180 W/kg,这比大多数普通电动汽车电池100~120 W/kg的能量储存密度高很多。

研究人员表示,这种改善最终可能会给电动车带来相当大的里程提升,从而开启低成本电能储存技术的新篇章。

Waymo发布技术专利申请防自动驾驶乘客晕车

Waymo发布的一项技术专利申请中,详细描述了一套可防止自动驾驶乘客晕车的精密系统。

该系统可为乘客选择合适的路径。比如,对于晕车相对敏感的乘客,系统会为其选择一条相对不那么拥堵的道路,提供较为舒适的乘坐体验;对于赶时间的乘客,系统会选择最快的路线,但行程可能会有些匆忙。

该系统还会在某些特殊时刻提醒乘客不要向下看或者在行程中不要阅读。对于晕车较为严重的乘客,系统还会推荐其坐在特定的座位上,缓解其症状。Waymo还将检查某些线路上自动驾驶汽车加速和摇晃的情况,确定乘客晕车的可能性。

美国研发锂铁氧化物充电电池

阿贡国家实验室与美国西北大学的沃尔弗顿小组开展合作,共同研发了锂铁氧化物充电电池(锂离子铁氧化物电池)。相较于常见的钴酸锂电池(锂钴氧化物充电电池),其锂离子的移动量更大,这是由于其电容量较大,从而延长了电动车的续航时间。

他们主要运用了2种新策略:用铁元素替代钴元素、迫使氧元素参与化学反应。通过数值计算,研究人员发现了新配方,且该配方的化学反应是可逆的。首先,用铁元素替代钴元素,因为铁元素是化学周期表中价格最便宜的一款金属元素。随后,通过运算,他们发现了锂、铁及氧离子的正确平衡配比,使氧离子与铁离子能同时推动可逆反应,不会引起氧气脱出。更重要的是,该款电池一开始就有4个锂离子,而非1个,将提升电池的容量。而铁与氧将驱动电池发生反应,实现4个锂离子在电池阳极与阴极间的往复移动。

桑德兰大学研制石墨烯增强材料汽车部件

英国桑德兰大学的科学家在探索如何利用石墨烯为汽车市场打造更轻、更强、更安全和更节能的部件。

研究人员将石墨烯嵌入聚合物中,与传统的碳纤维或玻璃纤维等结构材料混合,作为汽车的保险杠材料进行测试。通过添加石墨烯,可以减小结构部件的厚度。添加了石墨烯的复合材料非常轻且坚固,冲击测试结果显示,其比传统复合材料可以多吸收40%的能量。并且,该材料也更稳定,当受到冲击时,断裂过程中能以受控的方式吸收能量。

为自动驾驶汽车计算机配上“神经系统”

英伟达和Aquantia发布了一套为自动驾驶数据开发的超高速连接系统。英伟达为自动驾驶汽车打造的DRIVE Pegasus和Drive Xavier AI平台将被运用到 Aquantia的Multi-Gig网络中,它们将能跟上各个传感器之间的巨大信息流。

这套网络将支持10 Gbit/s以太网连接,2家公司为此尽可能地将部件之间的延迟最小化。除了速度,10 Gbit/s以太网还能支持大量LIDAR、摄像头、雷达以及其他传感技术部件所需的宽带要求,此外,考虑到道路安全,自动驾驶汽车还将需要支持冗余。

在互联上冗余同样也必不可少。这样,当主系统出现问题的时候就能有一个备用系统以便确保汽车能够安全停下来等待维修。Aquantia认为,Multi-Gig以太网虽然对于汽车领域来说相对较新,但这却赋予了它比竞争对手更大的优势。

宝马与EC Power签订专利协议合作低温锂电池加热技术

宝马与美国的EC Power公司就低温锂离子电池技术——全气候电池技术(ACB)签订了知识产权协议。

当环境温度低于冰点时,大多数锂离子电池的运行会受到影响,为此,车企需要为电动及混动车辆配置额外的加热器,提升其车载电池的温度。EC Power的专利技术可创建自动加热功能,在低温环境下为电池加热,使其能够在冰点以下的环境中保持正常运行。通过创建一个电化学接口,只需20 s就能使电池内部温度从-20℃加热至0℃,只需30 s就能使电池内部温度从-30℃加热至0℃,分别消耗3.8%与5.5%的电池容量。既可以提前加热电池,也可以在驾驶中启用该功能。

该款快速自动加热功能还能实现电动车在低温环境下的快速充电,因为该款电池的电芯采用了定制材料,且无需使用外部电源。

DSD等企业研发油量模拟软件欲提升电动车续驶里程

DSD,Altair,FluiDyna 3家企业共同研发并强化了FluiDyna的计算机建模技术——nanoFluidX,旨在大幅提升其对润滑油流的分析能力。nanoFluidX还利用了光滑粒子流体动力学(SPH)方法论,相较于传统方式,该技术不仅提升了分析精度,还将模拟时间从之前的数周缩短为数天。

DSD采用nanoFluidX降低传动装置内的损耗,从而提升电动车的续驶里程。DSD还与Altair,FluiDyna公司共同攻克技术难题,进一步研发并增强软件功能,使其更适于解决变速箱内的牵引力及流体可视化难题。

可视化的提升使得DSD进一步提升其热管理能力,主要通过提升油量的方式来达成,且不会发生高压旋喷及风阻损失。此外,还能在变速箱内创建隔离式油室,导流板可从该位置将油直接引入行星齿轮轴承及行星齿轮轴等位置,上述位置通常难以妥善完成上润滑油操作。

Lunewave计划打造雷达传感器助力无人驾驶汽车

雷达传感器是自动驾驶汽车的关键部件,相当于汽车的“眼睛”,可探查周边环境中的目标物,并通知汽车采取妥善的应对措施。Lunewave正在研发一款毫米波雷达传感器系统,其基本原理是利用电磁频谱的上频率,可提供多项先进的功能,如:远程高清探查功能,其视场为360°(全景),即使在恶劣天气下,其功能也不会受到削弱。这类功能通常要借助多款传感器的配合,然而,Lunewave的传感器可有效降低车企生产的复杂性及成本,还有望加速自动驾驶汽车的配置。

东芝超级电池成功研发

东芝对外宣布已成功研发出新一代车用锂离电子电池(SCiB),其以钛铌氧化物为负极材料,锂离子存储量是以石墨为负极材料锂电池的2倍。

目前,传统的电动车锂电池平均需要30min才能充到80%的电量,而该电池除了充电6min就能达到90%的电量并行驶320 km之外,在充放电5 000次之后,依旧可以保持90%以上的电池容量。相对于传统锂离子电池在低温情况下容易出现充电慢的情况,该电池在-10℃的低温环境中也可以实现快充,-30℃依旧可以正常使用。

韩科院新技术提升SOFC稳定性

决定固体氧化物燃料电池(SOFC)性能的核心要素是阴极,阴极中通常使用的是钙钛矿型氧化物,而阴极工作所需的高温氧化状态会导致其产生表面偏析现象,比如氧化锶在钙钛矿型氧化物表面积聚,从而导致其性能下降。

韩国科学技术院(简称韩科院)研究团队使用计算化学和试验数据观察到,钙钛矿电极晶格的锶原子周围呈局部压缩状态,削弱了Sr-O的粘结强度,促使了锶表面偏析。因而,该团队确认钙钛矿型氧化物的应变分布变化是导致锶表面偏析的主要原因。

基于该发现,他们在氧化物中掺杂了不同尺寸的金属质材料,控制阴极材料中的晶格应变范围,并有效抑制了锶表面偏析。该技术只需在材料合成期间添加少量的金属原子,无需任何额外的程序。

闭合硼酸盐或成固态锂电池电解质材料

目前,可供选择的固态电解质材料太少,该类材料需十分纤薄并确保锂离子能在正负极之间有效移动。科学家发现在锂电池电解液中,若采用硼原子代替碳原子,能够提升锂离子的流动性。

新研究发现闭合硼酸盐材料的锂离子流动率较快。其含有带正电荷的无水氯化锂和带负电荷的闭合硼酸阴离子。该研究表明,闭合硼酸阴离子可快速完成其位置的重新调整,在固态基质内徘徊,按特定的优先定向进行交替位移。

若向闭合硼酸阴离子添加碳,就会生成所谓的偶极子,后者将排斥附近碳原子内的锂离子。随着阴离子的疾驰,碳原子将面向不同的位置,每次都将迫使固态基质内的锂离子移动到附近区域。由于该类盐内均为疾驰的阴离子,从而导致锂离子的流动速度变得非常快。

该款材料的机械强度及循环特性较高,电化学性能稳定,更易加工,未来或许会被用于替代当下的固态电解质材料。

丰田研发新款耐热电动机实现钕金属用量减半

钕磁体被用于电动车的高输出电动机中,在维持高矫顽磁性及耐热性方面,钕发挥了重要作用,但这类稀土磁体的价格通常十分高昂。丰田研发出新款耐热电动机,该电动机用磁体将钕金属的用量降低了一半。

新磁体中不含稀土金属铽和镝,部分钕用资源更多、更便宜的镧和铈元素替代。丰田在早前设计的基础上,将磁体颗粒的用量降低了10%,还采用了双层高性能粒面,从而维持其在高温下的矫顽磁性。丰田提升了磁体颗粒表面的钕浓度,同时还降低了粒芯内的浓度,从而大幅降低了钕的总用量。

新磁体将被用于电动车用电动机、发电机及电动转向装置等设备中。该研究成果有助于降低稀土元素的用量,从而降低稀土资源供货中断及价格飙升的风险。

Motiv推出EPIC纯电动车用底盘

Motiv Power Systems计划为2018款车型引入电动智能底盘(EPIC)纯电动车用底盘。作为ICE底盘的简易替换件,该类产品可用于各类中型车身件应用中,包括:厢式货车、仓栅式货车、校车、班车、工作车及特种车辆。EPIC纯电动车底盘系列可获得地区性及国家补贴项目,其中包括大众的结算资金。

新款EPIC底盘产品系列在续驶里程、动力及汽车承载量方面提供多种功能,近乎实现无声操作和动力的平稳传输。凭借Motiv的智能电源控制技术,各EPIC底盘还提供通用充电兼容性,确保远程资通信及车载诊断系统运行,实现充电的灵活性及车队与驾驶员间的互联性。

三菱电机新摄像头为无镜汽车铺路

三菱电机基于专有的Maisart AI技术,开发出一项高性能的车载摄像头技术,能够提高即将到来的“无镜汽车”的驾驶安全性。

该技术采用了全新计算视觉认知模型,模型中相对简单的算法可获得实时性能的系统资源,可模仿人类的视觉行为,从而迅速聚焦视野范围内的适当区域。相对于传统的摄像系统,三菱所提出的技术能够将物体检测范围从30 m扩展到100 m,还可将物体检测精度从14%提高至81%。从而使驾驶员能够提前接收预警,以有效防止事故发生,特别是当驾驶员改变车道时。

新款激光雷达扫描方案助力自动驾驶研发

Innoviz Technology公司发布了一款基于微机电系统(MEMS)的激光雷达扫描方案——InnovizPro,其可提升自动驾驶汽车的测试效果,有助于新一代的自动驾驶项目研发。

该款车用级激光雷达的最大探测距离为150 m,可提供高精度的分辨率,其3D稠密点云准确性高。即使在黑夜中、强光、多变的天气或高速行驶时,该款设备的探测精度依然极高。

该传感器大幅降低了产品成本,尺寸也小于市面上的同类产品。此外,其符合汽车业内有关产品性能、可靠性、成本、紧凑型设计及产品成熟性的各种要求。

车用级激光雷达传感器愈发受到车企的欢迎,后者纷纷采用该款设备来研发自动驾驶汽车。事实上,2017—2023年车用级激光雷达传感器市场的年增幅预期值为235.3%。

Empa利用双(氟磺酰)亚胺钠溶液研发经济型锂电池

瑞士国家联邦实验室(Empa)的研究人员研发了新方案,旨在解决以下难题:确保含电解质的盐类为液态形式,同时确保其达到高浓度,且不含“多余的”水分。

研究人员在试验中采用了双(氟磺酰)亚胺钠(简称sodiumFSI)。该盐类可溶解于水中,7 g的sodiumFSI与1 g的水可兑成一份透明溶液。在该液体内,所有的水分子都围绕在水合物内带正电荷的钠离子周围,几乎没有呈自由状态的水分子出现。

研究人员发现,该盐溶液的电化学稳定性高达2.6 V,是其他含水电解质数值的2倍多。对于研发价格可负担且安全的电芯而言,该发现或许是关键。该材料价格不贵,相较于常规锂离子电池,sodiumFSI电芯更为安全,制造也更方便。

经一系列压力循环测试后,研究人员正在分开测试该款电池的阳极及阴极,未来还将对整块锂电池进行充放电测试。若测试最终取得成功,该款“经济型”电池将变得触手可及。

SK电讯利用5G网络完成自动驾驶汽车测试

SK电讯宣称,旗下的2辆自动驾驶汽车在长达2 km的赛道上完成了车联网路测,利用其超高速5G网络完成了交通信息的实时交换。该测试旨在帮助汽车行业推动自动驾驶汽车及车联网技术的发展,从而为5G时代下完全自动驾驶汽车的到来提供技术支持。

2辆测试车可感知外部环境并规避障碍物,在经过学校区域时会减速。若路面上突然出现酷似儿童的实物模型,在探查到该目标物后,受测车甚至会停车。当测试车与其他车辆的间距拉大时,还会提速,保持一定的车间距离。

TomTom发布个性化信息系统及停车服务应用

TomTom发布了新款AudioTraffic个性化信息系统,该系统可被用作应用程序编程接口(API),采用该款API后,研发人员能够轻易地将音乐流媒体服务、互联网电台、语音辅助及车载信息娱乐系统等多款流行应用整合到其产品中。

AudioTraffic系统可提供精准的交通信息,且所提供信息与车辆行驶的特定路线相关。由于可提供语音服务,避免了驾驶分神等问题,确保用户的双手始终放在转向盘上,并始终关注路面情况。

此外,该公司还拓展了旗下街边停车服务在整个欧洲的应用。该款预见性服务采用了先进的分析技术,可提升驾驶员找到空车位的概率,还能缩短寻找空车位的平均耗时。该系统还支持全城范围内的停车概率分析,提供免费停车位的位置。该款应用与公司的另一款应用——街外停车信息服务相得益彰,后者主要负责提供停车库及停车场的空车位信息。

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