淺談電動(dòng)汽車(chē)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)

蔡睿智

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430050）

1 電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀與問(wèn)題

電動(dòng)汽車(chē)定義為全部或部分由電機(jī)驅(qū)動(dòng)、并配置大容量電能儲(chǔ)存裝置的汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)主要有純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池電動(dòng)汽車(chē)3種類(lèi)型。現(xiàn)階段電動(dòng)汽車(chē)主要以純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的形式出現(xiàn)。電動(dòng)汽車(chē)的出現(xiàn)其實(shí)早在100多年前，汽車(chē)工程師們就使用電力驅(qū)動(dòng)過(guò)汽車(chē)，不過(guò)當(dāng)時(shí)的電能儲(chǔ)存裝置所儲(chǔ)存的能量不能讓車(chē)跑太遠(yuǎn)，高效的汽油逐漸成為了公路世界的主流。半個(gè)多世紀(jì)以后，電力汽車(chē)再次來(lái)到路上。隨著能源危機(jī)的不但擴(kuò)張，全球的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)都受到了前所未有的重視，獲得了快速的發(fā)展。特別是在我國(guó)政府政策和經(jīng)濟(jì)的大力支持下，我國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)獲得了迅猛的發(fā)展出現(xiàn)了一些擁有相關(guān)核心技術(shù)的新能源汽車(chē)公司如BYD，北汽新能源等。同時(shí)在終端市場(chǎng)，每年的新能源汽車(chē)（電動(dòng)汽車(chē)）銷(xiāo)量節(jié)節(jié)攀升。通過(guò)這些努力，我國(guó)的汽車(chē)行業(yè)有望憑借電動(dòng)汽車(chē)在全球汽車(chē)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車(chē)。

現(xiàn)今電動(dòng)汽車(chē)的研究主要集中在電機(jī)系統(tǒng)，電池系統(tǒng)，電控系統(tǒng)這“三電”上。電機(jī)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源。電池系統(tǒng)包括電池，充電組件等。電動(dòng)汽車(chē)對(duì)電池系統(tǒng)的要求較高，要有較好的充放電特性，要有較高的能量密度，較好的運(yùn)行穩(wěn)定性等。現(xiàn)階段電動(dòng)汽車(chē)的電池主要采用三元鋰電池，它具有電池電壓高、重量輕、能量密度和能量效率高等特點(diǎn)。如今對(duì)于電池的研究主要集中在提升它的能量密度以及充電時(shí)間上。隨著不斷的投入，電池的性能得到了較大的提升，已經(jīng)出現(xiàn)了續(xù)航里程達(dá)到600km以上的電動(dòng)汽車(chē)。電控系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)上把電動(dòng)汽車(chē)各個(gè)部件有機(jī)結(jié)合起來(lái)的關(guān)鍵部件。電控這里所謂的電控中最為關(guān)鍵的是電機(jī)控制和動(dòng)力電池控制（BMS），把汽車(chē)上的所有這些控制元件集成在在一起，就是所謂的ECU，可以理解為整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)的“大腦”。一般來(lái)說(shuō)，電機(jī)所有的加速特性等都是需要電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。最基本的控制就是將動(dòng)力電池的直流電轉(zhuǎn)化為電機(jī)所需要的交流電，然后根據(jù)速度輸出需求機(jī)芯動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。在不斷的優(yōu)化系統(tǒng)下，電動(dòng)汽車(chē)的電控系統(tǒng)已經(jīng)得到了很大的提升，特點(diǎn)是在控制精度以及識(shí)別場(chǎng)景方面。

電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展前景無(wú)疑是美好的，但首先應(yīng)解決電動(dòng)汽車(chē)所面臨的幾大問(wèn)題。制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的最主要問(wèn)題是續(xù)駛里程有限，蓄電池使用壽命太短，蓄電池尺寸和質(zhì)量的制約，電動(dòng)汽車(chē)價(jià)格昂貴，間接污染嚴(yán)重等等。只要解決了這幾大問(wèn)題電動(dòng)汽車(chē)定會(huì)獲得最快的發(fā)展。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的現(xiàn)狀與問(wèn)題

隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步以及終端市場(chǎng)的需求，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)這一全新的汽車(chē)概念應(yīng)運(yùn)而生。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，即ICV（全稱(chēng)Intelligent Connected Vehicle），是指車(chē)聯(lián)網(wǎng)與智能車(chē)的有機(jī)聯(lián)合，是搭載先進(jìn)的車(chē)載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)與人、車(chē)、路、后臺(tái)等智能信息交換共享，實(shí)現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來(lái)操作的新一代汽車(chē)。簡(jiǎn)而言之它通過(guò)把單個(gè)汽車(chē)連入智能交通網(wǎng)絡(luò)中，依托各種先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的無(wú)人駕駛。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)在最近幾年獲得了爆發(fā)式的發(fā)展，各種新技術(shù)層出不窮的出現(xiàn)，各個(gè)國(guó)家也紛紛出臺(tái)相關(guān)政策扶持智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的發(fā)展，以我國(guó)為例2018年12月25日，國(guó)家工信部印發(fā)了《車(chē)聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)）產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃》，在計(jì)劃中提出了分階段實(shí)現(xiàn)車(chē)載聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)。正是在市場(chǎng)以及政府的雙重推動(dòng)下，傳統(tǒng)車(chē)企以及科技公司紛紛推出自己的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)或者系統(tǒng)。例如國(guó)內(nèi)的百度公司已經(jīng)推出了實(shí)用化的無(wú)人駕駛系統(tǒng)。

根據(jù)汽車(chē)自動(dòng)駕駛的技術(shù)等級(jí)不同，國(guó)際自動(dòng)化工程師學(xué)會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)SAE）將汽車(chē)智能化分為L(zhǎng)0～L5共六個(gè)等級(jí)。L0代表沒(méi)有自動(dòng)駕駛加入的傳統(tǒng)人類(lèi)駕駛，L1～L5則隨自動(dòng)駕駛的成熟程度進(jìn)行了分級(jí)。L0級(jí)為純?nèi)斯ゑ{駛，汽車(chē)只負(fù)責(zé)執(zhí)行命令并不進(jìn)行任何駕駛干預(yù)。L1級(jí)為駕駛輔助。例如已經(jīng)在很多車(chē)上裝備的自適應(yīng)巡航（ACC）功能，即能夠通過(guò)雷達(dá)探測(cè)與前車(chē)的實(shí)時(shí)距離自動(dòng)控制加減速，從而保持與前車(chē)的安全距離。L2級(jí)為部分自動(dòng)化，同樣屬于駕駛輔助的范疇。在汽車(chē)除了具備上面L1級(jí)描述的功能外，同時(shí)還配備了車(chē)道輔助功能，車(chē)輛不但能自主加減速還能在某些情景下對(duì)方向盤(pán)進(jìn)行控制。但是人仍然是駕駛環(huán)境的觀(guān)察者和主要決策者。L3級(jí)可以稱(chēng)為部分條件下的自動(dòng)駕駛。車(chē)載智能系統(tǒng)已經(jīng)能夠識(shí)別出直線(xiàn)、彎道、紅綠燈、限速路牌，路上行走奔跑的人貓狗等等各種環(huán)境。環(huán)境觀(guān)察和駕駛操作都由系統(tǒng)來(lái)完成。駕駛員將不再需要駕駛汽車(chē)，但仍需要觀(guān)察環(huán)境，以便隨應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的人工智能應(yīng)對(duì)不了的情況。目前L3級(jí)的汽車(chē)可以實(shí)現(xiàn)高速路況下的無(wú)人駕駛。L4級(jí)可以稱(chēng)為高級(jí)自動(dòng)化。在L3的基礎(chǔ)上，人不需要對(duì)所有的系統(tǒng)要求進(jìn)行應(yīng)答。只需要在一些極端情形下，對(duì)系統(tǒng)請(qǐng)求做出決策，而其他情況下系統(tǒng)能獨(dú)自應(yīng)付自動(dòng)駕駛，這就是L4級(jí)。L5級(jí)則是完全的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛。目前國(guó)內(nèi)外量產(chǎn)化的汽車(chē)基本上都已經(jīng)到L2級(jí)的水平甚至達(dá)到L3級(jí)的也有很多。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)并不是僅僅實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，它還有其更高的目標(biāo)是涉及到車(chē)輛與車(chē)輛之間的通訊與控制，車(chē)輛與其他的交通參與者之間的相互協(xié)調(diào)，這個(gè)時(shí)候已經(jīng)突破車(chē)輛本身的范疇，而是整個(gè)交通或者城市基建方面的問(wèn)題了，需要協(xié)同其他領(lǐng)域來(lái)共同解決。同時(shí)隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的不斷發(fā)展，它還涉及到法律以及道德方面的問(wèn)題，比如自動(dòng)駕駛出現(xiàn)事故該如何認(rèn)定等。這些問(wèn)題同車(chē)輛上的技術(shù)難題一起擺在相關(guān)從業(yè)者面前，需要一個(gè)一個(gè)去突破。當(dāng)解決掉這些問(wèn)題以后智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)將發(fā)展的更為順利，它改變的將不僅僅是技術(shù)，而是我們的生活方式。

3 電動(dòng)汽車(chē)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的關(guān)系

2017年12月國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》在此文件中強(qiáng)調(diào)，新能源汽車(chē)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。在《中國(guó)制造2025》規(guī)劃中發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)已是國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。在以上國(guó)家層面的文件中，都把發(fā)展新能源汽車(chē)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)提到了一個(gè)戰(zhàn)略高度，同時(shí)在汽車(chē)行業(yè)內(nèi)也認(rèn)為電動(dòng)汽車(chē)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)的兩個(gè)重點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)，那它們是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系嗎？答案是否定的。它們兩者是從不同的角度方面描繪了汽車(chē)的未來(lái)。電動(dòng)汽車(chē)改變了汽車(chē)的動(dòng)力源以及相關(guān)的能源裝置，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)則是從駕駛方式方面去改變我們的傳統(tǒng)汽車(chē)。它們兩者之間的關(guān)系不但不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，反而是相互促進(jìn)和融合的關(guān)系。電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力源的改變大大提升了我們車(chē)輛的電氣化水平，這更有利于發(fā)展自動(dòng)駕駛技術(shù)，而智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)展也提升了汽車(chē)的傳感器、通訊、電子控制等技術(shù)，為電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展提供了更好的技術(shù)環(huán)境。

4 電動(dòng)汽車(chē)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的職業(yè)教育

對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)而言，針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)現(xiàn)在所存在的問(wèn)題，作為職業(yè)教育我們可以采取全面鋪開(kāi)重點(diǎn)把握的思想，在關(guān)鍵性的問(wèn)題上重點(diǎn)投入，例如針對(duì)電池續(xù)航不足的問(wèn)題，我們可以重點(diǎn)培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生如何設(shè)計(jì)更換電池包的裝置。而智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的職業(yè)教育才剛剛起步，它所面臨的最大問(wèn)題是人才緊缺。根據(jù)中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)人才發(fā)展報(bào)告，目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)人才總量不足兩萬(wàn)，2020年需求量達(dá)到20萬(wàn)人，行業(yè)急需汽車(chē)+IT+通信的復(fù)合型人才與應(yīng)用型技術(shù)人員。行業(yè)大環(huán)境是人才缺口很大，而國(guó)內(nèi)各層次教育的現(xiàn)狀又是基本沒(méi)有院校開(kāi)辦相關(guān)專(zhuān)業(yè)，這兩者之間存在很大的矛盾點(diǎn)。從上面的分析中我們可以知道電動(dòng)汽車(chē)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)存在著很多的技術(shù)共同點(diǎn)。既然存在著相同點(diǎn)，從職業(yè)教育出發(fā)我們可以在已有的電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)（新能源汽車(chē)技術(shù)）的基礎(chǔ)上通過(guò)跨專(zhuān)業(yè)合作過(guò)渡性的發(fā)展我們的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)職業(yè)教育，直到發(fā)展出完成的一個(gè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)人才的培養(yǎng)體系。