基于汽車智能化的高新技術研究

羅錦鋒

（信陽職業技術學院汽車與機電工程學院，河南 信陽 464000）

引言

汽車從最初發明到目前，經歷了許多次技術上的大改進，汽車上的許多零部件早已跟多年前的汽車不相同了。我們人類對舒適、安全、享受的需求從而推動汽車科技的發展，從當前汽車技術發展的現狀來看，汽車智能技術：例如，自動駕駛技術、新能源技術和車聯網技術成為了當今發展主流。那么要實現上述技術的發展，以現在的汽車技術而言，仍然有很多地方要去攻破和改進。例如：外后視鏡電子化和超大尺寸平視顯示器技術、電動全輪驅動系統和手機遠程操控技術、地圖數據規模化采集和無線充電技術、駕駛員注意力系統和地下數據探測技術、線控制動和鎂合金零部件技術等。上述技術會為汽車自動駕駛、新能源動力和車聯網的發展提供支撐。下面我們就重點談談這些汽車“黑科技”。

1 汽車外后視鏡電子化和超大尺寸平視顯示器技術研究

對于汽車來說用攝像頭代替外后視鏡有這些好處，汽車電子后視鏡能夠提供更寬的視域、更低的空氣阻力，它和數字圖像增強技術聯合使用，可以很好的彌補低能見度下的成像。

對于現有的汽車光學后視鏡，鏡面的曲率、形狀和大小固定不變的，依靠后視鏡司機是沒有辦法判斷后車的距離是多少，只能發現是有車還是沒車。從某種程度上講，后視鏡的視野范圍和精確度是一對矛盾，為了能使駕駛員更加準確地判斷后車車距，是可以通過減小部分視野范圍的。在攝像頭后視系統中，駕駛員可以實時切換后視鏡的顯示視角，可以在常規視角、廣角、長焦角度三個視角間切換。視角畫面通過車載計算機程序處理矯正之后，視角畸變幅度遠小于目前汽車光學后視鏡的。對于車內后視鏡可以應用流媒體后視鏡。流媒體后視鏡由于取景的位置更靠后，能夠有效增加可視角度，另外，由于沒有車尾立柱的阻擋，流媒體后視鏡的視野范圍遠遠超過目前汽車光學車內后視鏡。

另外，電子外后視鏡減小了傳統后視鏡整套系統的體積。可以很好的降低整車的風阻。由于攝像頭的體積遠遠小于一面光學鏡片，電子后視鏡的風阻將有很大的提升，這對于汽車的油耗和風噪都有很好的改善。其實在研發攝像頭后視鏡之前，汽車研發人員就已經研究可行技術，來降低外后視鏡的風阻，他們給后視鏡安裝一個適合空氣動力學的外殼。當安裝有外殼后，從主駕駛位置看副駕駛的后視鏡，后視鏡鏡片和A 柱之間的區域會被外殼所阻擋。這樣就會產生一定的盲區。會給駕駛帶來一定的不方便之處。所以汽車外后視鏡電子化會給駕駛員帶來很大的實用價值。

汽車駕駛平視顯示器利用光學反射原理，將重要的駕駛信息，投射到汽車前擋風玻璃上面。然而，現有的汽車平視顯示器的眼動范圍都較小，如果駕駛員視線轉移得過大，所顯示的車輛駕駛信息會部分或全部消失。然而，基于全息技術的創新方案，使得平視顯示器具有更大的眼動范圍，更便于司機觀察。讓駕駛員即使是在發生移動，或者低于或高于平均高度的時候，也可以看到顯示的信息。全息汽車駕駛平視顯示器，它采用全息光學元件實現的駕駛員眼動范圍要大很多。全息技術，不是依賴傳統的光學器件，而是制造出一種超薄的光學器件，最終可以直接應用到擋風玻璃上。全息光學元件包括一種光反應材料的特殊薄膜，它安裝在汽車擋風玻璃上。而安裝在駕駛室儀表板上的激光投影儀可以激活這種光反應特殊薄膜，并能夠在薄膜上顯示駕駛信息，例如導航、車輛行駛速度和各種安全警報等信息。全息光學元件平視顯示器與駕駛員輔助系統相結合，能夠在汽車擋風玻璃上指出道路上的行人、障礙物、動物或其它危險。

2 汽車電動全輪驅動系統和手機遠程操控技術研究

汽車傳統四驅結構中，汽車通過發動機、變速器、分動器、傳動軸以及差速器等實現前后輪四輪驅動。實現發動機動力的分配和傳遞。在電動全輪驅動系統中，依靠輪轂電機提供動力，電動四驅能夠取消發動機、變速器、分動器、傳動軸以及差速器等傳動零件，減輕汽車整體重量，同時提高空間利用率。以汽車底盤前后都安裝有電機的電動汽車為例，能通過車載ECU 的控制，實現前驅、后驅以及電動全輪四驅的模式。電動全輪四驅在技術上還有許多可以提升的方面。安裝在四輪同時驅動的“輪轂電機”或許將會是電動全輪驅動的最終形態。輪轂電機安裝在汽車車輪內，由電機和減速器組成，直接驅動車輪，大幅提升傳動效率。在輪轂電機電動概念車上，四個車輪均裝有輪轂電機，可以以汽車自身為圓心自轉，也可以像橫向移動方便停車入庫。具有強大的可操控性和高實用性。輪轂電機電動全輪驅動給電動車移動性和駕駛性帶來提升，進一步發揮電動車的靈巧優勢。

汽車上的車載設備通過無線通信技術，對信息網絡平臺中的所有車輛動態信息進行有效利用，在汽車運行中提供不同的功能服務，這種通信叫做車聯網，車聯網能夠為實時的為汽車之間的間距提供技術保障，降低汽車發生刮撞事故的幾率；車聯網可以幫助駕駛員實時導航，并通過與其它車輛的網絡系統通信，提高交通運行的效率。汽車車聯網可以將手機與汽車連接起來，能夠使用手機做為遙控器，遠程控制汽車，可以構建汽車與人的安全互聯。車聯網已經同無人駕駛等新興技術成為汽車行業未來的發展方向。駕駛員可以通過手機的藍牙解鎖車輛，手機預約為自己的愛車充電等功能。現在很多汽車制造商也開始在車輛上安裝近場通信，能夠提供很多汽車周邊服務信息。

3 汽車地圖數據規模化采集和無線充電技術研究

據有關數據調查研究，目前使用專用車輛繪制道路地圖的做法并沒有實現規模化，使用服務型車輛來參與地圖數據的采集，將會使地圖數據規模化采集。運用垃圾清掃車、掃雪車、灑水車、警車等服務型車輛，使他們具備采集數據所必要的傳感器，按照他們日常路線行駛采集地圖數據，并將采集到的數據上傳到云端，使地圖數據規模化采集，可以節省地圖數據采集的成本開支，還能夠采集到更加可靠的地圖數據。此外，還可以利用全景背包采集，可采集步行街、景區、沙灘等環境的全景圖像。而針對公共場所，例如商場、酒店、機場、展覽館、醫院等場所的室內采集需求，采用全球領先的點云系統全景采集技術，可同時采集室內點云數據、WiFi 等數據。地圖數據規模化采集所有采集車均可完成自動駕駛輔助系統級別地圖數據采集，依托圖像識別等人工智能可實現對全景圖像自動化處理，遠超傳統模式下的數據生產力。在未來，每一輛汽車都有能成為地圖實時更新的數據終端，利用圖像收集車況信息，利用云端平臺實時快速更新。無論是收集數據的速度，還是地圖更新速度都提升了好幾個量級。高精度地圖的質量對于智能自動駕駛的功能和安全有著重要的影響。

無線充電技術可以縮短電動汽車的充電時間，在安裝了這種無線充電裝置后，電動車司機可以利用無線充電，提高電動車的續航里程。駕駛人員只需把車停在充電板上方即可，當汽車靠近裝有感應充電裝置的停車場時，會自動同充電站進行身份驗證。汽車人機界面系統會引導駕駛員將汽車停好并且確認開始為車輛充電。電源通過地面充電板無線傳輸到電動汽車底部的接收板進行充電。該無線充電系統包含一個接收板、電力電子設備、控制器，以及人機界面系統。它可使電動汽車充電速率最高達到12 千瓦，在12 千瓦的充電速率下，每充電1 分鐘可以提供行駛一公里的電量。另外，如果無線充電系統監測到汽車底部的兩個充電板之間有異物進入，充電會立馬停止。無線充電利用磁場將能量從電板傳遞到車輛上，它的使用效率與普通充電樁形式的充電模式一樣高。

4 汽車駕駛員注意力系統和地下數據探測技術研究

主動監測駕駛員注意力系統是一個高科技的系統，這套系統能分辨駕駛員注意力是否集中，在駕駛員注意力不集中之前予以安全警示。該套系統的傳感器由安裝在儀表板上的一組LED 發光二極管組成，發光二極管發出紅外光監控駕駛員的眼睛，由于紅外光波長在人眼睛可視范圍之外，因此駕駛員看不到傳感器光線。監控駕駛員的駕駛狀態，在駕駛員注意力不集中之時予以警示是提高汽車行駛安全的根本。

汽車高頻探地雷達能像掃描指紋一樣探測地下管網、巖石和根系的情況，以幫助汽車駕駛員了解其所在的具體位置。這套地下數據探測系統能夠在沙塵天氣下進行導航，同時它也可以幫助高度自動化的汽車在道路上行駛，而無需依賴不斷變化的地面地標，特別是這些地標可能被雪、雨或霧所遮掩。

5 汽車線控制動和鎂合金零部件技術研究

汽車線控制動系統是智能汽車的重要組成部分，是車輛 提升安全和節能性能的必需，線控制動系統采用電子機械裝置替代液壓管路，線控制動系統由執行器、ECU、駕駛員意圖感知部件等組成。目前汽車線控制動系統的技術研發的熱點難點主要包括：由于去除了備用制動系統，需要有很高的可靠性，必須采用比汽車線控制動系統更可靠的總線協議，即具有容錯功能的協議；由于制動能量需求較大，一般要開發42V/48V 高電壓系統；制動器需要具有更好的耐高溫性能，同時質量輕、成本低；汽車線控制動系統需要更好的抗干擾能力，抵制車輛運行中遇到的各種干擾信號。

新能源汽車使用更加輕質的材料就成為實現輕量化的重要手段。鎂合金在未來實現汽車輕量化方面前景可觀。鎂合金作為汽車制造材料的優點是鎂合金密度小，且比強度高若將同等強度的鎂合金與鋁合金或與碳鋼比較，鎂合金較鋁合金及碳鋼更輕，這說明鎂合金具有比強度較高的優勢。因此，在不降低強度的前提下，使用鎂合金作為汽車制造材料能夠顯著降低汽車的整備質量。這樣既達到了汽車輕量化的目標，又符合汽車安全性方面的要求。

6 結論

我們要通過制造“更好的汽車”創造“美好社會”的初心和愿景，在外后視鏡電子化和超大尺寸平視顯示器技術、電動全輪驅動系統和手機遠程操控技術、地圖數據規模化采集和無線充電技術、駕駛員注意力系統和地下數據探測技術、線控制動和鎂合金零部件技術等技術為核心構建全方位的汽車智能技術綜合力，一起為實現汽車社會更加智能化的目標做出貢獻。