基于汽车智能化的高新技术研究

罗锦锋

（信阳职业技术学院汽车与机电工程学院，河南 信阳 464000）

引言

汽车从最初发明到目前，经历了许多次技术上的大改进，汽车上的许多零部件早已跟多年前的汽车不相同了。我们人类对舒适、安全、享受的需求从而推动汽车科技的发展，从当前汽车技术发展的现状来看，汽车智能技术：例如，自动驾驶技术、新能源技术和车联网技术成为了当今发展主流。那么要实现上述技术的发展，以现在的汽车技术而言，仍然有很多地方要去攻破和改进。例如：外后视镜电子化和超大尺寸平视显示器技术、电动全轮驱动系统和手机远程操控技术、地图数据规模化采集和无线充电技术、驾驶员注意力系统和地下数据探测技术、线控制动和镁合金零部件技术等。上述技术会为汽车自动驾驶、新能源动力和车联网的发展提供支撑。下面我们就重点谈谈这些汽车“黑科技”。

1 汽车外后视镜电子化和超大尺寸平视显示器技术研究

对于汽车来说用摄像头代替外后视镜有这些好处，汽车电子后视镜能够提供更宽的视域、更低的空气阻力，它和数字图像增强技术联合使用，可以很好的弥补低能见度下的成像。

对于现有的汽车光学后视镜，镜面的曲率、形状和大小固定不变的，依靠后视镜司机是没有办法判断后车的距离是多少，只能发现是有车还是没车。从某种程度上讲，后视镜的视野范围和精确度是一对矛盾，为了能使驾驶员更加准确地判断后车车距，是可以通过减小部分视野范围的。在摄像头后视系统中，驾驶员可以实时切换后视镜的显示视角，可以在常规视角、广角、长焦角度三个视角间切换。视角画面通过车载计算机程序处理矫正之后，视角畸变幅度远小于目前汽车光学后视镜的。对于车内后视镜可以应用流媒体后视镜。流媒体后视镜由于取景的位置更靠后，能够有效增加可视角度，另外，由于没有车尾立柱的阻挡，流媒体后视镜的视野范围远远超过目前汽车光学车内后视镜。

另外，电子外后视镜减小了传统后视镜整套系统的体积。可以很好的降低整车的风阻。由于摄像头的体积远远小于一面光学镜片，电子后视镜的风阻将有很大的提升，这对于汽车的油耗和风噪都有很好的改善。其实在研发摄像头后视镜之前，汽车研发人员就已经研究可行技术，来降低外后视镜的风阻，他们给后视镜安装一个适合空气动力学的外壳。当安装有外壳后，从主驾驶位置看副驾驶的后视镜，后视镜镜片和A 柱之间的区域会被外壳所阻挡。这样就会产生一定的盲区。会给驾驶带来一定的不方便之处。所以汽车外后视镜电子化会给驾驶员带来很大的实用价值。

汽车驾驶平视显示器利用光学反射原理，将重要的驾驶信息，投射到汽车前挡风玻璃上面。然而，现有的汽车平视显示器的眼动范围都较小，如果驾驶员视线转移得过大，所显示的车辆驾驶信息会部分或全部消失。然而，基于全息技术的创新方案，使得平视显示器具有更大的眼动范围，更便于司机观察。让驾驶员即使是在发生移动，或者低于或高于平均高度的时候，也可以看到显示的信息。全息汽车驾驶平视显示器，它采用全息光学元件实现的驾驶员眼动范围要大很多。全息技术，不是依赖传统的光学器件，而是制造出一种超薄的光学器件，最终可以直接应用到挡风玻璃上。全息光学元件包括一种光反应材料的特殊薄膜，它安装在汽车挡风玻璃上。而安装在驾驶室仪表板上的激光投影仪可以激活这种光反应特殊薄膜，并能够在薄膜上显示驾驶信息，例如导航、车辆行驶速度和各种安全警报等信息。全息光学元件平视显示器与驾驶员辅助系统相结合，能够在汽车挡风玻璃上指出道路上的行人、障碍物、动物或其它危险。

2 汽车电动全轮驱动系统和手机远程操控技术研究

汽车传统四驱结构中，汽车通过发动机、变速器、分动器、传动轴以及差速器等实现前后轮四轮驱动。实现发动机动力的分配和传递。在电动全轮驱动系统中，依靠轮毂电机提供动力，电动四驱能够取消发动机、变速器、分动器、传动轴以及差速器等传动零件，减轻汽车整体重量，同时提高空间利用率。以汽车底盘前后都安装有电机的电动汽车为例，能通过车载ECU 的控制，实现前驱、后驱以及电动全轮四驱的模式。电动全轮四驱在技术上还有许多可以提升的方面。安装在四轮同时驱动的“轮毂电机”或许将会是电动全轮驱动的最终形态。轮毂电机安装在汽车车轮内，由电机和减速器组成，直接驱动车轮，大幅提升传动效率。在轮毂电机电动概念车上，四个车轮均装有轮毂电机，可以以汽车自身为圆心自转，也可以像横向移动方便停车入库。具有强大的可操控性和高实用性。轮毂电机电动全轮驱动给电动车移动性和驾驶性带来提升，进一步发挥电动车的灵巧优势。

汽车上的车载设备通过无线通信技术，对信息网络平台中的所有车辆动态信息进行有效利用，在汽车运行中提供不同的功能服务，这种通信叫做车联网，车联网能够为实时的为汽车之间的间距提供技术保障，降低汽车发生刮撞事故的几率；车联网可以帮助驾驶员实时导航，并通过与其它车辆的网络系统通信，提高交通运行的效率。汽车车联网可以将手机与汽车连接起来，能够使用手机做为遥控器，远程控制汽车，可以构建汽车与人的安全互联。车联网已经同无人驾驶等新兴技术成为汽车行业未来的发展方向。驾驶员可以通过手机的蓝牙解锁车辆，手机预约为自己的爱车充电等功能。现在很多汽车制造商也开始在车辆上安装近场通信，能够提供很多汽车周边服务信息。

3 汽车地图数据规模化采集和无线充电技术研究

据有关数据调查研究，目前使用专用车辆绘制道路地图的做法并没有实现规模化，使用服务型车辆来参与地图数据的采集，将会使地图数据规模化采集。运用垃圾清扫车、扫雪车、洒水车、警车等服务型车辆，使他们具备采集数据所必要的传感器，按照他们日常路线行驶采集地图数据，并将采集到的数据上传到云端，使地图数据规模化采集，可以节省地图数据采集的成本开支，还能够采集到更加可靠的地图数据。此外，还可以利用全景背包采集，可采集步行街、景区、沙滩等环境的全景图像。而针对公共场所，例如商场、酒店、机场、展览馆、医院等场所的室内采集需求，采用全球领先的点云系统全景采集技术，可同时采集室内点云数据、WiFi 等数据。地图数据规模化采集所有采集车均可完成自动驾驶辅助系统级别地图数据采集，依托图像识别等人工智能可实现对全景图像自动化处理，远超传统模式下的数据生产力。在未来，每一辆汽车都有能成为地图实时更新的数据终端，利用图像收集车况信息，利用云端平台实时快速更新。无论是收集数据的速度，还是地图更新速度都提升了好几个量级。高精度地图的质量对于智能自动驾驶的功能和安全有着重要的影响。

无线充电技术可以缩短电动汽车的充电时间，在安装了这种无线充电装置后，电动车司机可以利用无线充电，提高电动车的续航里程。驾驶人员只需把车停在充电板上方即可，当汽车靠近装有感应充电装置的停车场时，会自动同充电站进行身份验证。汽车人机界面系统会引导驾驶员将汽车停好并且确认开始为车辆充电。电源通过地面充电板无线传输到电动汽车底部的接收板进行充电。该无线充电系统包含一个接收板、电力电子设备、控制器，以及人机界面系统。它可使电动汽车充电速率最高达到12 千瓦，在12 千瓦的充电速率下，每充电1 分钟可以提供行驶一公里的电量。另外，如果无线充电系统监测到汽车底部的两个充电板之间有异物进入，充电会立马停止。无线充电利用磁场将能量从电板传递到车辆上，它的使用效率与普通充电桩形式的充电模式一样高。

4 汽车驾驶员注意力系统和地下数据探测技术研究

主动监测驾驶员注意力系统是一个高科技的系统，这套系统能分辨驾驶员注意力是否集中，在驾驶员注意力不集中之前予以安全警示。该套系统的传感器由安装在仪表板上的一组LED 发光二极管组成，发光二极管发出红外光监控驾驶员的眼睛，由于红外光波长在人眼睛可视范围之外，因此驾驶员看不到传感器光线。监控驾驶员的驾驶状态，在驾驶员注意力不集中之时予以警示是提高汽车行驶安全的根本。

汽车高频探地雷达能像扫描指纹一样探测地下管网、岩石和根系的情况，以帮助汽车驾驶员了解其所在的具体位置。这套地下数据探测系统能够在沙尘天气下进行导航，同时它也可以帮助高度自动化的汽车在道路上行驶，而无需依赖不断变化的地面地标，特别是这些地标可能被雪、雨或雾所遮掩。

5 汽车线控制动和镁合金零部件技术研究

汽车线控制动系统是智能汽车的重要组成部分，是车辆 提升安全和节能性能的必需，线控制动系统采用电子机械装置替代液压管路，线控制动系统由执行器、ECU、驾驶员意图感知部件等组成。目前汽车线控制动系统的技术研发的热点难点主要包括：由于去除了备用制动系统，需要有很高的可靠性，必须采用比汽车线控制动系统更可靠的总线协议，即具有容错功能的协议；由于制动能量需求较大，一般要开发42V/48V 高电压系统；制动器需要具有更好的耐高温性能，同时质量轻、成本低；汽车线控制动系统需要更好的抗干扰能力，抵制车辆运行中遇到的各种干扰信号。

新能源汽车使用更加轻质的材料就成为实现轻量化的重要手段。镁合金在未来实现汽车轻量化方面前景可观。镁合金作为汽车制造材料的优点是镁合金密度小，且比强度高若将同等强度的镁合金与铝合金或与碳钢比较，镁合金较铝合金及碳钢更轻，这说明镁合金具有比强度较高的优势。因此，在不降低强度的前提下，使用镁合金作为汽车制造材料能够显著降低汽车的整备质量。这样既达到了汽车轻量化的目标，又符合汽车安全性方面的要求。

6 结论

我们要通过制造“更好的汽车”创造“美好社会”的初心和愿景，在外后视镜电子化和超大尺寸平视显示器技术、电动全轮驱动系统和手机远程操控技术、地图数据规模化采集和无线充电技术、驾驶员注意力系统和地下数据探测技术、线控制动和镁合金零部件技术等技术为核心构建全方位的汽车智能技术综合力，一起为实现汽车社会更加智能化的目标做出贡献。