內容簡介
《新能源汽車專業英語/“十三五”職業教育規劃教材》全麵、係統地解析瞭新能源汽車電池、電機、電控“三大電”技術內容,從新能源汽車專業英語的角度介紹瞭新能源汽車發展的曆程以及新能源汽車整車技術演變曆史、新能源汽車發展概況、電池技術規格和參數、電機以及其控製器等內容。
《新能源汽車專業英語/“十三五”職業教育規劃教材》層次分明、內容新穎、條理清晰,使用瞭較多的案例,通俗易懂,實用性強。
《新能源汽車專業英語/“十三五”職業教育規劃教材》可提供給新能源汽車行業的工程技術人員以及車輛工程、汽車類相關專業技術人員學習專業英語,可作為高職院校汽車類專業教材,或可作為高校新能源汽車技術雙語課程教材,也可提供給新能源汽車愛好者學習之用。
內頁插圖
目錄
Learning Situation One A Brief History
Section 1.1 Early days
Section 1.2 Developments Towards the End of the 20th Century
Learning Situation Two Electric Vehicle in Use Today
Section 2.1 Battery electric vehicles
Section 2.2 The IC engine/electric hybrid vehicle
Section 2.3 Fuelled electric vehicles
Learning Situation Three Batteries
Section 3.1 Cell and battery voltages
Section 3.2 Charge (or Amphour) capacity
Section 3.3 Energy stored
Section 3.4 Specific energy and Energy density
Section 3.5 Specific power
Section 3.6 Amphour (or charge) efficiency and Energy efficiency
Section 3.7 Self-discharge rates
Section 3.8 Battery geometry
Section 3.9 Lead Acid Batteries
Section 3.10 Battery life and maintenance
Learning Situation Four Electric Machines and their Controllers
Section 4.1 The 'Brushed' DC Electric Motor
4.1.1 Operation of the basic DC motor
4.1.2 Torque speed characteristics
4.1.3 Controlling the brushed DC motor
4.1.4 Providing the magnetic field for DC motors
4.1.5 DC motor efficiency
4.1.6 Motor losses and motor size
4.1.7 Electric motors as brakes
Section 4.2 DC Regulation and Voltage Conversion
4.2.1 Switching devices
4.2.2 Step - down or ‘buck’ regulators
4.2.3 Step - up or ‘boost’switching regulator
4.2.4 Single - phase inverters
4.2.5 Three - phase
Section 4.3 Brushless Electric Motors
4.3.1 Introduction
4.3.2 The brushless DC motor
4.3.3 Switched reluctance motors
4.3.4 The induction motor
Section 4.4 Motor Cooling, Efficiency, Size and Mass
4.4.1 Improving motor efficiency
4.4.2 Motor mass
Section 4.5 Electrical Machines for Hybrid Vehicles
Learning Situation Five Electric Vehicles and the Environment
Section 5.1 Vehicle pollution : the Effects
Section 5.2 Vehicle pollution : a Quantitative Analysis
Section 5.3 Vehicle Pollution in Context
Section 5.4 Alternative and Sustainable Energy Used via the Grid
5.4.1 Solar energy
5.4.2 Wind energy
5.4.3 Hydro energy
5.4.4 Tidal energy
5.4.5 Biomass energy
Section 5.5 Using Sustainable Energy with Fuelled Vehicles
Section 5.6 The Role of Regulations and Law Makers
Learning Situation Six Safety Considerations
Section 6.1 Electric system safety
Section 6.2 Maintenance Safety
Learning Situation Seven Case Study
Section 7.1 Rechargeable Battery Vehicles
7.1.1 Tesla Model S
7.1.2 Nissan Leaf
Section 7.2 Hybrid Vehicles
7.2.1 Honda Insight
7.2.2 Toyota Prius
Appendix Curiosity Rover on Mars
Abbreviation
Reference
前言/序言
目前,隨著環境汙染、石油資源不可再生等問題日趨嚴重,環境汙染和能源局限已成瞭世界範圍內的以內燃機為動力的燃油汽車所麵臨的兩大難題。2015年2月,科技部發布《國傢重點研發計劃新能源汽車重點專項實施方案(徵求意見稿)》,旨在落實《節能與新能源汽車産業發展規劃(2012-2020年)》,並強調實施新能源汽車“純電驅動”技術轉型戰略,完善電動汽車“三縱三橫”技術體係和新能源汽車研發體係等內容。發展新能源汽車包括混閤動力汽車(H=EV)、純電動汽車(PEV)以及燃料電池汽車(FCEV)是實現我國能源安全和環境保護以及中國汽車工業健康可持續發展的必然趨勢。純電動汽車以車載二次電源作為儲能方式,以電動機為動力裝置驅動車輛行駛,相比混閤動力汽車而言,具有零排放、低噪聲且結構簡單等特點,而相比燃料電池則在當前更具産業化的基礎,因此而受到瞭世界各國政府及汽車企業的廣泛關注。
本書從新能源汽車專業英語的角度齣發,將新能源汽車技術內容劃分為電池、電機、電控三部分核心技術,另外增加新能源汽車發展曆史、現狀,以及相關的國外産業政策等內容。本書編寫過程中,結閤目前很多國外新能源汽車技術,將其係統化後,結閤國內新能源汽車專業培養學生需要,以及行業、企業崗位需求,以項目化教學為主綫,設計本書的內容。
全書由衢州職業技術學院方曉汾老師編著,項目一、項目二、項目三由東北石油大學張勇老師和惠州經濟職業技術學院鍾文浩老師審稿,項目四、項目五由河北工業大學武春龍老師審稿,項目六、項目七由江蘇安全技術職業學院溫俊芳老師審稿,南京理工大學方斌教授主審。
感謝共同參與工作的衢州求是科技聯閤會各位同仁,感謝浙江大學硃紹鵬副教授、美國ASE(Automotive Service Excellence)高級技師Paul Polzer提齣的寶貴修改意見。感謝校級課改項目(NO.KGXM201609)支持。
本書在編寫過程中,引用瞭純電動汽車標準、網絡資源以及圖片,特嚮其作者錶示感謝。
由於時間倉促,水平有限,書中難免存在疏漏或不妥之處,歡迎讀者隨時提齣批評。有不清楚的地方希望讀者盡快與我們聯係。
《智能網聯汽車:理論與實踐》 一、 概述 本書旨在深入探討智能網聯汽車這一新興技術領域,從基礎理論到前沿應用,為讀者提供全麵、係統的知識體係。隨著汽車産業的快速發展,智能化、網聯化已成為不可逆轉的趨勢,深刻地改變著交通齣行方式、産業生態乃至社會生活。本書緊密圍繞這一核心,聚焦智能網聯汽車的軟硬件技術、關鍵係統、核心算法、産業發展以及未來趨勢,力求為相關專業的學生、從業人員以及對智能網聯汽車感興趣的廣大讀者提供一份高質量的學習和參考資料。 本書的編寫不僅關注理論的深度,更注重實踐的落地。我們力求將抽象的理論概念與具體的應用場景相結閤,通過豐富的案例分析和技術解讀,幫助讀者理解智能網聯汽車是如何從概念走嚮現實,又是如何為社會帶來切實價值的。從自動駕駛算法的實現到車聯網通信的部署,從車載信息娛樂係統的設計到數據安全與隱私的保護,本書都力求做到深入淺齣,引人入勝。 二、 內容詳述 第一篇:智能網聯汽車技術基礎 本篇是全書的基石,為讀者搭建起理解智能網聯汽車的知識框架。 第一章:智能網聯汽車概述 1.1 發展曆程與驅動因素: 迴溯汽車智能化、網聯化的發展脈絡,梳理推動這一變革的關鍵技術進步(如計算能力提升、傳感器技術成熟、通信網絡發展、大數據分析能力增強)以及政策法規、市場需求等外部驅動因素。 1.2 核心概念解析: 詳細闡釋“智能網聯汽車”的核心內涵,區分“智能汽車”與“網聯汽車”,並定義“新一代汽車”的特徵,如高度自動化、深度互聯、人機共駕等。 1.3 産業鏈概覽: 分析智能網聯汽車的龐大産業鏈,包括但不限於芯片、傳感器、軟件開發、通信設備、車載終端、平颱服務、汽車製造、齣行服務等關鍵環節,以及各環節之間的協同關係。 1.4 技術挑戰與機遇: 探討當前智能網聯汽車發展麵臨的主要技術瓶頸(如高精度地圖、激光雷達成本、5G覆蓋、算力限製、數據安全等)和由此帶來的巨大發展機遇。 第二章:汽車電子與嵌入式係統 2.1 汽車電子架構演進: 從傳統的分布式電子電氣架構(E/E架構)到域控製器(DCU)再到中央計算平颱(CCP)的演變過程,分析其優劣勢及對智能網聯汽車的影響。 2.2 關鍵電子控製單元(ECU)詳解: 介紹發動機控製單元(ECM)、變速器控製單元(TCM)、車身控製模塊(BCM)、製動防抱死係統(ABS)/電子穩定程序(ESP)等傳統ECU的功能,以及其嚮智能域控製器轉變的趨勢。 2.3 嵌入式係統在汽車中的應用: 講解嵌入式係統(硬件+軟件)的構成,實時操作係統(RTOS)的概念及其在汽車中的作用(如任務調度、資源管理),以及汽車級芯片(MCU、SoC)的特點和選型。 2.4 車載網絡通信技術: 深入剖析CAN、LIN、FlexRay、Ethernet等車載總綫技術,講解其通信原理、協議特點、應用場景以及嚮高速以太網遷移的必然性。 第三章:傳感器技術與感知係統 3.1 傳感器原理與分類: 介紹智能網聯汽車感知係統中常用的傳感器類型,包括攝像頭(單目、雙目、多目)、雷達(毫米波雷達、激光雷達LiDAR)、超聲波傳感器、慣性測量單元(IMU)、全球導航衛星係統(GNSS)等。 3.2 各類傳感器的技術特點與應用: 詳細闡述不同傳感器的成像原理、工作方式、優缺點、精度、成本以及在目標檢測、障礙物識彆、車道綫跟蹤、距離測量等方麵的具體應用。 3.3 傳感器融閤技術: 講解為什麼需要傳感器融閤,以及基於卡爾曼濾波、粒子濾波、深度學習等方法的傳感器數據融閤算法,以提高感知係統的魯棒性、準確性和可靠性。 3.4 傳感器在不同駕駛場景下的錶現: 分析傳感器在白天、夜晚、雨雪霧等惡劣天氣、復雜城市環境下的性能錶現,以及應對策略。 第二篇:智能網聯汽車核心技術 本篇聚焦於智能網聯汽車實現“智能”和“網聯”的關鍵技術。 第四章:決策與規劃算法 4.1 環境建模與目標跟蹤: 介紹如何利用感知數據構建車輛周圍的環境模型,以及多目標跟蹤(MOT)算法在識彆和預測其他交通參與者行為中的作用。 4.2 路徑規劃算法: 講解全局路徑規劃(如A、Dijkstra)和局部路徑規劃(如模型預測控製MPC、行為樹、有限狀態機)的原理和實現,包括如何根據目標點、障礙物和交通規則生成安全、高效的行駛軌跡。 4.3 運動控製算法: 介紹如何將規劃齣的軌跡轉化為車輛的轉嚮、加減速指令,包括PID控製、模型預測控製(MPC)等,以及對車輛動力學模型的理解。 4.4 行為決策: 闡述在復雜交通場景下,車輛如何根據交通規則、其他車輛行為以及自身目標進行決策,如變道、超車、避讓等,並介紹基於規則、機器學習和強化學習的方法。 第五章:自動駕駛係統架構與控製 5.1 自動駕駛係統分級(SAE L0-L5): 詳細介紹美國汽車工程師學會(SAE)製定的自動駕駛技術等級標準,並對每個等級的功能和技術要求進行說明。 5.2 自動駕駛的硬件平颱: 探討自動駕駛汽車所需的計算平颱,包括高性能計算芯片(GPU、TPU)、域控製器、專用AI加速器等,以及其功耗、散熱和安全性要求。 5.3 自動駕駛軟件棧: 介紹典型的自動駕駛軟件架構,包括感知模塊、定位模塊、規劃模塊、控製模塊、係統管理模塊等,以及ROS(Robot Operating System)等開發框架的應用。 5.4 基於深度學習的自動駕駛: 闡述深度學習在感知(圖像識彆、目標檢測)、預測、決策等方麵的應用,包括捲積神經網絡(CNN)、循環神經網絡(RNN)、Transformer等模型的原理及在自動駕駛中的具體實現。 第六章:車聯網(V2X)通信技術 6.1 V2X概述與分類: 定義車聯網(V2X),並將其分為車對車(V2V)、車對基礎設施(V2I)、車對行人(V2P)和車對網絡(V2N)等。 6.2 V2X通信標準與協議: 介紹DSRC(專用短程通信)和C-V2X(基於蜂窩網絡的V2X)兩種主流通信技術,包括其頻段、通信方式(直連通信DCC、網絡通信)、延遲、帶寬等關鍵指標。 6.3 V2X在安全與交通效率中的應用: 詳細闡述V2X技術在提升交通安全(如碰撞預警、盲區提醒)、優化交通流(如信號燈協同、擁堵提醒)、提供信息服務(如路況信息、天氣預報)等方麵的具體應用場景。 6.4 V2X網絡架構與安全: 探討V2X網絡的部署模式、信息交換機製,以及數據安全、隱私保護、信息真實性認證等關鍵挑戰。 第七章:高精度定位與地圖技術 7.1 定位技術原理: 講解GNSS(GPS、北鬥、Galileo)的定位原理、精度限製,以及RTK(實時動態差分)、PPP(精密單點定位)等差分技術如何提升GNSS精度。 7.2 慣性導航係統(INS): 介紹IMU(陀螺儀、加速度計)的工作原理,以及INS如何與GNSS融閤,實現高動態、高精度、高可靠性的連續定位。 7.3 基於視覺的定位(V-SLAM): 闡述視覺SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術,包括特徵點提取、匹配、位姿估計、地圖構建等,及其在GNSS信號弱或丟失環境下的重要性。 7.4 高精度地圖(HD Map): 詳細介紹高精度地圖的概念、特點(高精度、豐富語義信息、實時更新),以及其作為自動駕駛“眼睛”和“大腦”的關鍵作用,包括地圖的采集、製作、處理和應用流程。 第三篇:智能網聯汽車應用與發展 本篇將視角拓展至智能網聯汽車的實際應用、産業生態以及未來趨勢。 第八章:智能座艙與人機交互 8.1 智能座艙的構成與功能: 介紹智能座艙集成的核心技術,包括大尺寸顯示屏、多模態交互(語音、手勢、眼神)、HMI(人機界麵)設計、車載信息娛樂係統(IVI)、用戶個性化設置等。 8.2 語音交互技術: 深入講解自然語言處理(NLP)、語音識彆(ASR)、語音閤成(TTS)等技術在汽車中的應用,以及如何實現更流暢、更智能的語音助手功能。 8.3 手勢與眼神識彆: 介紹利用攝像頭和傳感器識彆駕駛員和乘客的手勢、眼神,以實現對車輛功能(如音量調節、空調控製、導航選擇)的便捷操控。 8.4 用戶體驗與個性化服務: 探討如何通過數據分析和AI技術,為用戶提供個性化的駕駛模式、音樂推薦、導航路綫、甚至健康監測等服務,打造更舒適、便捷、安全的駕乘環境。 第九章:自動駕駛的場景應用與商業模式 9.1 L2/L3級自動駕駛的應用: 介紹當前市場上主流的輔助駕駛功能,如自適應巡航(ACC)、車道保持輔助(LKA)、自動泊車、高速公路輔助駕駛等,及其使用場景和局限性。 9.2 L4/L5級自動駕駛的探索: 重點關注Robotaxi(自動駕駛齣租車)、自動駕駛物流、無人配送等前沿應用場景,分析其技術成熟度、商業可行性以及麵臨的挑戰。 9.3 共享齣行與齣行即服務(MaaS): 探討智能網聯汽車如何賦能共享齣行平颱,改變傳統的汽車租賃和擁有模式,以及MaaS的商業模式和發展前景。 9.4 數據驅動的增值服務: 分析智能網聯汽車産生海量數據,如何通過數據挖掘和分析,為保險、維修、廣告、金融等行業提供新的服務和商業機會。 第十章:數據安全、隱私保護與法規倫理 10.1 智能網聯汽車的數據安全挑戰: 識彆智能網聯汽車在數據采集、傳輸、存儲、使用過程中麵臨的各種安全風險,如黑客攻擊、數據泄露、惡意篡釣等。 10.2 數據安全防護技術: 介紹車載防火牆、入侵檢測/防禦係統(IDS/IPS)、數據加密、安全認證、OTA安全更新等關鍵技術,以保障車輛的電子安全(e-safety)。 10.3 個人隱私保護: 討論智能網聯汽車如何收集、處理用戶隱私信息(如行駛軌跡、駕駛行為、個人偏好),以及如何遵守GDPR、CCPA等隱私保護法規,建立透明、可信的隱私政策。 10.4 法規、標準與倫理問題: 分析智能網聯汽車發展所麵臨的法律法規真空、標準不統一、責任界定模糊等問題,以及自動駕駛中的“電車難題”等倫理睏境。 第十一章:智能網聯汽車的未來展望 11.1 技術的持續演進: 預測未來計算能力、通信技術(如6G)、AI算法、傳感器性能的進步將如何進一步推動智能網聯汽車的發展。 11.2 智慧交通與城市互聯: 探討智能網聯汽車如何與智慧城市基礎設施深度融閤,構建更加高效、安全、綠色的智能交通係統,以及人、車、路、城的協同。 11.3 新的齣行模式與生活方式: 展望未來,智能網聯汽車可能帶來的顛覆性變化,如移動辦公室、移動生活空間、個性化定製的齣行體驗等。 11.4 産業生態的重塑: 分析傳統汽車製造商、科技公司、齣行服務商等各方勢力將如何重塑智能網聯汽車産業格局,以及跨界閤作的重要性。 三、 學習建議 本書內容涵蓋瞭智能網聯汽車領域的眾多前沿技術和應用,建議讀者在閱讀過程中: 1. 建立知識體係: 循序漸進,從基礎概念入手,逐步深入到復雜的技術細節。 2. 結閤實際案例: 關注現實世界中的智能網聯汽車産品和應用,理解理論與實踐的結閤。 3. 動手實踐: 如果可能,嘗試接觸相關的軟件開發工具、仿真平颱,加深對算法和係統的理解。 4. 保持學習熱情: 智能網聯汽車技術發展迅速,持續關注行業動態和最新研究成果。 四、 目標讀者 汽車工程、電子工程、計算機科學與技術、自動化等相關專業的在校學生。 汽車行業研發、設計、製造、測試等領域的工程師和技術人員。 智能網聯汽車領域的創業者、投資者和産品經理。 對智能網聯汽車技術、未來齣行方式以及科技發展有濃厚興趣的讀者。 本書力求成為一本內容翔實、邏輯清晰、視角廣闊的智能網聯汽車入門與進階讀物,希望能為推動我國智能網聯汽車産業的發展貢獻一份力量。