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2020-11-23

汽车工程师 2020年3期
关键词:自动传感器汽车

IpVenture推出车用定向声音技术

美国IpVenture公司展示了一项在汽车上使用的定向声音技术,以打造无须佩戴头戴式耳机的私人音频体验。该技术利用超声波和图像识别技术,将个性化的声波直接传送至每位乘客的耳朵,提供不会打扰到车内其他乘客的高质量声音。该系统利用图像跟踪技术,跟踪用户的动作,以打造始终如一的音频体验。与耳机不同,该技术不会阻挡用户周围环境的噪声,确保驾驶员在享受音频体验的同时,仍能保持警觉。

此外,为了增强低频音频,IpVenture还提供专利多扬声器技术,覆盖不同的音频频率范围。如果有需要,该系统也可以正常运行,扬声器可以直接发出声音,在车内创建共享音频体验。

极星发布人机交互的未来理念

极星与谷歌合作,率先在极星2上搭载开放的原生安卓车载系统,可实现更多个人专属化和场景化的体验。

未来的人机互联系统不仅能实现自动调节后视镜、座椅、空调和娱乐设置等功能,而且能够通过智能互联科技与汽车功能的深度整合,更加了解用户的个人偏好,并自动适应用户需求。当用户靠近时,汽车可通过极星数字钥匙功能(Polestar Digital Key)自动识别用户,并根据用户偏好和最近的驾驶行为,自动完成设置。语音识别系统也将更加智能,将支持多语言、多口音识别,更好地帮助用户进行车载交互,让汽车和用户进行自然对话。

极星以驾驶员安全为中心,避免冗余信息的干扰,实现深度智能化与主动安全的结合,将使用先进的视线追踪技术和近距离传感器实时感知驾驶员的行为。显示器可以根据驾驶员的状态和反应进行亮度和内容调整。

极星将整合高级驾驶辅助系统(ADAS)和地图应用,以根据实时地图信息为用户提供更安全的驾驶规划。

复合材料汽车座椅靠背提高乘客安全性

Hexcel公司利用快速冲压成型工艺,开发由轻质碳纤维预浸料和木纤维复合材料制成的跑车座椅靠背。Hexcel提供优化版Hex-Ply M77CS环氧预浸料材料,这种快速固化热熔热固性环氧树脂基体,固化周期短,表面平整美观,专为预浸料应用而设计。

Hexcel在最新版M77CS预浸料中提高了树脂含量,以优化碳纤维增强塑料CFRP与木纤维复合材料的粘结强度。与典型的注塑成型塑料部件相比,这种轻量化座椅靠背可以减轻40%的质量,同时CO2排放量明显低于全碳部件。不同于塑料成型件,这种预浸料和木纤维结构被损坏时不会产生锋利的边缘,在发生交通事故时,可以大大提高乘客的安全性。此外,采用木纤维复合材料还能提升声吸收功能,有助于改善汽车内部的NVH值。

新型复合材料使车门框质量减轻30%

科思创(Covestro)与丰田Boshoku公司合作,利用又轻又坚硬的红麻植物的韧皮纤维研发制成新型聚氨酯复合材料,用于丰田新型电动概念车LQ的车门框,为电动汽车的轻量化且可持续性提供了一个解决方案。

红麻纤维增强型聚氨酯泡沫复合材料的特点是表面密度极低(不到1 kg/m2)、强度大,因而由此种纤维增强型聚氨酯泡沫制成的车门框比传统材料制成的车门框轻30%。材料越轻,汽油车和电动车的续航里程就会越长。

广州将建国家级自动驾驶示范区

自动驾驶汽车离不开智慧基础设施的支撑,在正式上路前一般都需要在特定的场地内进行技术开发、完成产品验证。近日,广州市已正式批准《庆盛枢纽区块DC0304规划管理单元控制性详细规划修编》,有力地支持了南沙国家级自动驾驶与智慧交通示范区项目建设,并结合自动驾驶测试基地的特殊阶段性,提出了近期和远期方案。

广州南沙自动驾驶示范区从2018年就开始谋划建设。2019年,该项目规划在广州市规划和自然资源局网站进行公示,项目总投资达96亿元。通过整合三方优势资源,帮助南沙集聚珠三角地区汽车、通信、电子、智能交通等优势产业,形成完整的自动驾驶产业链。南沙区也在积极推动“AI+”新型智慧城市,加速与自动驾驶的融合,计划力争到2020年底AI产业规模突破300亿元,打造千亿级智能网联汽车城。

固特异测试可联网轮胎可缩短30%的停车距离

美国固特异轮胎最近公布了482.8万km的道路测试和实地测试数据,此类数据与该公司的联网轮胎有关。内置传感器的联网轮胎能够与汽车和道路“对话”,并测量轮胎的特性,从而提高汽车的性能和安全性。该轮胎可以将停车距离缩短30%,对于自动驾驶汽车和电动汽车而言,该功能非常有用。

固特异的网联智能轮胎系统能够不断测量和记录由轮胎产生的信息,此类信息与其他车辆数据相匹配,并可与固特异的云专有算法连接在一起。此类智能轮胎可以实时测量轮胎磨损、负载、充气情况、温度,以及路面状况,让汽车能够针对此类测量数据进行调整和响应,从而优化汽车性能。

Ceres推出汽车全彩全息透明显示系统

Ceres Holographics推出最新TD(透明显示屏)原型系统,该系统具备显示屏全彩、视野宽广以及包装尺寸小等关键优势,适用于汽车应用。

该系统突出了Ceres薄膜全息光学元件设计、数字主系统、复制设备以及德州仪器新推出的汽车DLP(数字光处理器)技术的独特优势。

Ceres公司在汽车前、侧和后车窗推出全彩、车载透明显示屏,此类显示屏由Ceres的薄膜全息光学元件提供支持,利用汽车数字微镜设备(DMD)将光能传输到用投影仪照射的汽车玻璃上。由数字系统精密控制的薄膜全息光学元件与DLP5530-Q1芯片组相结合,极大地减小了投影仪包的尺寸,能够更轻易集成至汽车中,同时最大限度地提高终端显示屏的性能。

松下高亮度蓝色激光促微细加工工艺发展

松下公司在直接二极管激光器(DDL)上,采用多波长光束组合(WBC)技术,产生最强亮度的蓝色激光。将100多个二极管发射器与WBC技术相结合,从而提升高光束质量蓝色激光器(波段为400~450 nm)的输出功率。这种WBC技术可聚集多个不同波长发射器的光束,使其以每个波长对应的角度入射到衍射光栅上。然后,在共用半透明镜体和发射器各边缘面之间形成谐振器。最后,输出光束功率达到135 W。

采用这种技术,只需增加激光源数量就可以调整功率,同时保持光束质量。所产生的激光强度可能比传统蓝色激光系统高出2个量级。这项技术将促进新兴的微细加工工艺发展,在汽车行业的需求也将不断增长。

现代起亚推出智能互联换挡系统

现代与起亚汽车公司研发出预测性信息和通信技术(ICT)网联换挡系统,让车辆在识别到前方道路和交通状况后,能够自动切换至最佳挡位。该系统利用传输控制单元(TCU)的智能软件,对配备了精确道路地图的3D导航以及用于智能巡航控制的摄像头和雷达等基础技术的实时输入信息进行收集和解释。利用这些信息,TCU可以通过人工智能算法预测实时驾驶情境下的最佳换挡方案,并相应地进行换挡。

通过道路测试,与没有配备该系统的汽车相比,其换挡转向的频率降低了约43%,相应减少了约11%的制动操作频率,从而最大限度地减少了驾驶疲劳和制动磨损情况。而且,该系统也可与日益发展的自动驾驶技术共同工作,通过改进对实时道路和交通状况的响应,提高燃油效率,提供稳定的驾驶体验。

疫情抗击中自动驾驶雏形初现

在新型冠状病毒肺炎疫情中,各类型的自动驾驶小车在医院、街道、小区等场景中,发挥了运送物资、进行特种作业的作用,为“零接触”作出了重要贡献。1)在无人物流运输方面:自动驾驶小车承担了例如运输医疗物资或瓜果蔬菜,以及送药、送餐等任务;2)在无人特种作业方面:包括自动驾驶环卫清扫车、自动驾驶消毒车等,把人从繁重、危险的工作中解放出来;3)在简单场景下的自动驾驶技术应用率先落地:现阶段,自动驾驶技术在封闭或半封闭的简单场景中已经比较成熟,使得自动驾驶小车在此次疫情中能够集中应用,它们凭借自身的环境感知和路径规划能力完全可以应对简单场景。

在此次疫情中,自动驾驶的未来雏形已初具规模,今后这项新技术也会被应用到越来越多的场景当中。

阿特金森循环发动机优化策略提高燃油经济性

北京理工大学和北汽福田汽车的研发团队,提出优化阿特金森(Atkinson)循环汽油发动机性能的策略。

研究表明,混合动力汽车的燃油经济性有20%~30%要归功于Atkinson循环发动机的开发和应用。在所有压升比下,Atkinson循环效率都具有明显优势,尤其是高压升比。压升比/膨胀比与有效压缩比之比,对Atkinson循环的影响很大。研究人员通过热力学分析,根据小压升比下的Atkinson循环效率,初步确定压缩比范围。在压缩压力约束下,对压缩比下的进气阀关闭(IVC)进行优化,并通过一维仿真,优化了压缩比和气门正时,使发动机在泵气损失和燃油经济性方面得到显著改良,从而验证了优化策略的有效性。

苹果获得抬头显示系统新专利

在苹果公司新获得的40项专利中包括泰坦项目照明和投影系统,为未来的汽车(自动驾驶或非自动驾驶)提供先进的点阵投影仪。该项专利指出,未来的汽车将使用光探测和测距(激光雷达)探测器,用激光照亮汽车视野内的物体,并分析从物体反射回来的光。该系统中的热红外传感器用来捕获物体的热特征,作为场景信息。这些信息将被投射到挡风玻璃上的抬头显示器中,即使在雾天等恶劣驾驶条件下,也能为驾驶员提供前方道路的清晰视野,并提醒驾驶员前方有行人、动物或其他车辆,从而帮助驾驶员应对各种情况。

Equipmake合作HiETA制低成本电机

英国Equipmake与HiETA公司合作,研发一款代号为AMPERE的创新电机,其峰值功率密度可超过20 kW/kg,是传统电机功率密度的4倍多。

AMPERE电机的关键是将先进的电机设计与增材制造技术相结合,使其金属结构可以3D打印,而不是用实心钢坯研磨而成。此种方法意味着,该电机原型在其结构中可使用数量最少的高强度合金,以及数量最少的活性材料(磁体),从而确保其成本很低。

Equipmake和HiETA的目标是打造转速为30 000 r/min时最高功率达220 kW,而且质量轻于10 kg的电机。相比之下,即使性能最好的永磁电机的功率也很难达到5 kW/kg。此种结构将具有卓越的冷却性能、质量轻、惯性小,可大幅提高转速。该款电机可用于汽车、航空航天、海洋等各个领域。

Eyeris车内传感器新技术全面理解车内场景

Eyeris Technologies公司在2020年CES展上推出业界首款集成了图像、雷达和热成像传感器的车内传感器融合人工智能(AI)技术,可准确理解车内场景,以提高汽车的安全性和舒适性。

通过结合不同的传感器技术,Eyeris车内传感器可以准确地检测出车内的人数、人员的活动、认知状态(如驾驶员是否分心)、心跳、体温、上半身预计尺寸(以用于安全气囊动态部署)等,特别是能够探测车内是否有儿童。Eyeris还在与合作伙伴构建其生态系统,为汽车行业提供硬件,利用合作伙伴的车用级AI芯片推断自己的DNN(深度神经网络)。

基于微波等离子体源法可高效分解水蒸气

加拿大研究人员研究了一种基于微波等离子体源(MPS)的方法,通过微波产生等离子体(质壁分离),将水蒸气分解成氢气。

研究人员设计了一种独特的新系统,采用2%的铈钨天线,以分解和商用改良2.45 GHz微波中的水蒸气。在该系统中,直接放电的蒸汽流在107℃时会进入定制研发的反应堆中,而该反应堆位于功率为900 W的微波内,高电场产生的高能电子会加速2.45 GHz微波与水蒸气分子的碰撞,从而使此类分子被电离并解离成氢和氧自由基。在铈钨天线的尖端,水蒸气会发生电离、重组和分解。未被分解的水蒸气会在回流冷凝器中冷凝,以避免与H2和O2进行重组,产生的气体会被分离和干燥,干燥气体通过冷凝器出口流向流量计和催化氢传感器。能量效率和可用能分别为53%和44%,最大产氢量为13.3 g/kW·h,产氢速率为25.7~78.3 mL/s。该系统的效率和生产率都很好,为解决能源短缺和可持续性等重要问题带来了希望。

摄像头代替传统后视镜减少风阻并提升安全

雷克萨斯ES300h车型首次在量产车型上使用摄像头取代传统外部后视镜。新设计使得驾驶员不需要频繁转动头部,就能持续关注汽车周围环境。A柱底座装有2个12.7 cm的彩色显示器,显示器与外部后视镜的高度相同,位于驾驶员的直观视线之内。

摄像头拍摄的图像传输到车内高分辨率监视器中,不仅使驾驶更安全,而且还可减少风阻。摄像头和监视器结合,可在所有驾驶条件下,提升汽车后方以及与其他车辆相邻区域的可见度,同时还可消除盲点。此外,其自动广角功能能使转弯和倒车更加舒适与安全。

氢动力充电器可随时随地为电动汽车充电

英国AFC能源公司推出电动汽车氢动力充电器。这一自给式充电系统基于碱性氢燃料电池技术,有效克服了电网覆盖不良的问题,可在任何需要的地方为电动汽车快速充电。

碱性燃料电池的电化学反应速度快,性能表现优异,在空间应用方面,可提高60%的效率,而且比其他类型的燃料电池具有更大的燃料耐受性。

AFC的这一模块化氢动力系统在ISO绝缘容器中装有机械和电气部件以及环境控制装置,可以适应各种气候环境,不会像柴油发电机一样,产生类似气味或噪声。该系统具有3种标准配置,可在同一地点提供多达100个充电接口。该系统结合现有互补技术,帮助客户实现净零碳排放,同时可控制电力成本,为提升电动汽车充电能力提供现代技术战略。

大众零部件与意昂集团合作快速充电站

大众集团零部件公司与德国意昂集团合作,将推出一款超快充电站原型,2020年开始量产。该超快速充电站集成了一个电池系统,能够在几乎所有地方以极低的成本安装,而且无需任何土木工程或干线连接工作。该快速充电站遵循即插即用的原则进行安装,只需将其放下、连接并在线配置即可。该快速充电系统可同时为2辆电动汽车充电,功率最高可达150 kW,即可以在短短的15 min之内,帮助电动汽车恢复平均200 km的续航里程。为确保该充电站中安装的电池一直含有足够的容量,充电站将连接一根传统的16~63 A的电源线,永久为其供电。该项新技术为在有需要的地方安装更多的超快速充电站铺平了道路。

喷雾沉积法制备硅纳米颗粒制高容量全固态锂电池

理论上说,硅的容量(约为4 200 mA·h/g)约为商用锂离子电池中常用阳极活性材料“石墨”的11倍,用硅替代传统的石墨可以极大地延长电动汽车的续航里程。不过,在锂化和脱锂(电池充放电)的过程中,硅的体积会发生巨大变化(增大约3倍),从而阻止了其在电池中的实际应用。

日本NIMS研究团队已经采用另一种合成法以实现高性能阳极,用于由商用硅纳米颗粒制成的全固态锂电池。新研究显示,在固态电解质中,用喷雾沉积法制备商业硅纳米颗粒,然后仅用此种硅纳米颗粒制成的硅阳极展示出优异的电极性能,而此前只在用蒸发法制备的薄膜电极上才展示了如此优异的性能。此种方法是一种极具成本效益的大气技术,该研究结果表明,大规模且以低成本生产用于全固态锂电池的高容量阳极成为了可能。

Waymo自动驾驶系统获新突破

Waymo公司的第5代自动驾驶测试车Waymo Driver采用专有传感器技术,能够看清500 m处的物体。其配备了多个激光雷达传感器,最突出的一个安装在车顶,可以360°看到约304.8 m处的情况。无论白天黑夜,该激光雷达传感器都可鸟瞰周围的汽车和行人。测试车的4个角落也安装了激光雷达传感器,用于感知近距离的物体。此类激光雷达传感器可以帮助该车在拥挤的城市环境中行驶,并可以在山上等特定环境行驶时减少盲点。

Waymo采用了多种传感器,意味着一种技术的缺陷将会被另一种技术所弥补。有了分辨率更高的图像、探测得到更远距离的物体,自动驾驶汽车才能更好地发现问题并做出反应。

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