宗蘇燦

(武漢理工大學(xué) 汽車工程學(xué)院，湖北 武漢 430070)

0 前言

新能源汽車作為新時(shí)期汽車工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重點(diǎn)方向，受到國家和社會的高度關(guān)注，同時(shí)與之配套的智能駕駛技術(shù)在當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化、信息化時(shí)代也取得了相應(yīng)的發(fā)展和變革。我國應(yīng)當(dāng)在相關(guān)行業(yè)內(nèi)加大投資、建設(shè)的力度，結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情況，制定科學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，促進(jìn)我國汽車工業(yè)的進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展。

1 智能駕駛技術(shù)分析

新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得到市場認(rèn)可及國家政策的支持，取得了一定的突破。在宏觀政策調(diào)控下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)將向更高維度、更高層次的方向發(fā)展。我國新能源戰(zhàn)略計(jì)劃部署時(shí)間相對較早，同時(shí)在不斷地發(fā)展改革過程中，汽車產(chǎn)業(yè)對電動機(jī)技術(shù)、燃料電池技術(shù)、混合電動技術(shù)等不斷進(jìn)行實(shí)踐和創(chuàng)新。隨著市場對新能源車型認(rèn)可度的不斷提升和相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，新能源汽車得到進(jìn)一步發(fā)展，其種類和數(shù)量進(jìn)一步增多，且部分車型具有龐大的市場需求量，相配套的智能駕駛技術(shù)也將得到更加全面的發(fā)展。

1.1 關(guān)鍵技術(shù)

智能駕駛技術(shù)集成了傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)算法和人工智能系統(tǒng)，并依托高效率的網(wǎng)絡(luò)信息傳遞通道，使得智能駕駛在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代能夠?yàn)檐囍魈峁┝己玫妮o助駕駛，相關(guān)技術(shù)所涉及到的內(nèi)容包含基礎(chǔ)傳感器技術(shù)、車型結(jié)構(gòu)布局、智能駕駛算法、能源管理技術(shù)4個(gè)方面。

在傳感器技術(shù)板塊，通過安裝在汽車周邊的各類傳感器，如距離傳感器、紅外傳感器、主動式激光雷達(dá)，可以根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)分析外部的環(huán)境特征，做到智能感知、智能控制，以提高智能駕駛的安全水平。通過傳感器技術(shù)可以幫助駕駛?cè)藛T及時(shí)根據(jù)周邊環(huán)境的圖像和視頻，更高效、更科學(xué)地掌控車輛。同時(shí)，借助科學(xué)算法，根據(jù)傳感器提供的數(shù)據(jù)資料，規(guī)劃出更加科學(xué)、合理、安全的行車路徑，提高車輛運(yùn)行的安全性。

為提高新能源汽車智能駕駛系統(tǒng)的運(yùn)行效率，需要對汽車結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化處理，以減少智能駕駛的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。在對汽車專用底盤進(jìn)行改造的過程中，一方面需要考慮電池容量，另一方面需要考慮汽車的運(yùn)行環(huán)境。現(xiàn)階段大部分新能源汽車生產(chǎn)商采用傳統(tǒng)的汽車底盤來改裝新能源汽車底盤，此類方式雖然可以節(jié)省時(shí)間，但是會影響車輛的性能，要實(shí)現(xiàn)新能源汽車底盤輕量化，就要對材料及工藝技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，盡可能選取強(qiáng)度高且質(zhì)量好的鎂鋁合金作為基礎(chǔ)原材料，以提高車輛運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

在數(shù)據(jù)算法層面，智能駕駛技術(shù)主要借助傳感器接收數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)信息實(shí)施精細(xì)化的計(jì)算分析，提高數(shù)據(jù)信息的使用價(jià)值。參考算法的適用性、可分析性，結(jié)合汽車在運(yùn)行期間的動力學(xué)特征，落實(shí)安全性研究計(jì)算，通過對汽車駕駛的精確定位及精確模擬管控，合理設(shè)置汽車運(yùn)行線路，結(jié)合計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對車輛實(shí)時(shí)持續(xù)的跟蹤管控，確保汽車系統(tǒng)的運(yùn)行具備高效性和安全性。

數(shù)據(jù)算法還具備自主學(xué)習(xí)的功能，在當(dāng)今智能駕駛領(lǐng)域，需要持續(xù)地優(yōu)化完善各項(xiàng)智能駕駛技術(shù)，如系統(tǒng)技術(shù)、硬件技術(shù)等。而在對相關(guān)系統(tǒng)開發(fā)管控的過程中，汽車生產(chǎn)商也需要借助海量的數(shù)據(jù)資料實(shí)現(xiàn)對自動駕駛技術(shù)、智能駕駛技術(shù)的升級改造。以特斯拉為例，其自動駕駛車型實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)信息的精確上傳和比對，以落實(shí)對智能駕駛系統(tǒng)的持續(xù)升級。每輛特斯拉汽車在運(yùn)行過程中均會自主感知周邊環(huán)境，并構(gòu)建完整的數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)車輛內(nèi)部所搭載的數(shù)據(jù)算法也能夠根據(jù)外部的環(huán)境狀況，對比車主的駕駛習(xí)慣實(shí)現(xiàn)智能化學(xué)習(xí)。因此，隨著新能源汽車自動駕駛技術(shù)及智能駕駛技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，當(dāng)收集到足夠的數(shù)據(jù)信息時(shí)，相關(guān)智能駕駛系統(tǒng)的功能將變得更加強(qiáng)大和完善。

作為新能源汽車的核心技術(shù)，動力電源技術(shù)影響著整個(gè)智能駕駛系統(tǒng)的綜合運(yùn)行效率，其涉及的技術(shù)領(lǐng)域較多。動力電源是汽車發(fā)動機(jī)及電動機(jī)的主要能量來源，以常見的新能源汽車為例，相關(guān)車型主要依靠電池來獲取持續(xù)不斷的電力輸送；混合動力電車需要結(jié)合發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)聯(lián)動來獲取電能；燃料電池是通過一系列的化學(xué)變化、化學(xué)反應(yīng)來為車輛提供能源。隨著我國電力技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，傳統(tǒng)電池動力技術(shù)也將取得全新的突破發(fā)展。當(dāng)前的動力電源實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)有發(fā)電、儲存、連接等單元的集約化管控，極大程度地提高了車輛的綜合運(yùn)行效率，其中影響電化學(xué)儲存性能的因素包含以下幾個(gè)方面。

(1) 新能源汽車智能駕駛技術(shù)受到的最大限制在于相關(guān)電池技術(shù)無法取得突破(能源管理受限)，新能源產(chǎn)業(yè)對高性能儲能材料的使用需求較大，儲能材料主要包含正極、負(fù)極及相應(yīng)的電解液材料。隨著我國對相關(guān)電池技術(shù)、電力技術(shù)的持續(xù)研發(fā)，新型的鋰電池及鎂離子電池技術(shù)也將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

(2) 在電芯組成技術(shù)領(lǐng)域，電芯設(shè)計(jì)板塊仍存在不足，相關(guān)制造單位和生產(chǎn)單位也缺乏電芯組成生產(chǎn)管控工藝，相關(guān)技術(shù)缺乏規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，使得電芯的各項(xiàng)指標(biāo)無法滿足新能源汽車企業(yè)的需求，也無法滿足智能駕駛技術(shù)對整個(gè)電子模組的集約化控制需求。

(3) 在能量管理技術(shù)領(lǐng)域，動力電源管控技術(shù)包含對單體高共模電壓及電芯狀態(tài)的精細(xì)化測量和管控，通過檢測得到的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)對電池的充放電管理，確保電池能夠滿足車輛運(yùn)行需求，而能量管理技術(shù)的水平將決定智能駕駛技術(shù)對汽車可控程度。

1.2 實(shí)際應(yīng)用

當(dāng)前我國新能源汽車搭載的智能駕駛系統(tǒng)以高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)為主，將其應(yīng)用于汽車智能駕駛領(lǐng)域，可進(jìn)一步完善現(xiàn)有的輔助駕駛體系。我國于2018年在ADAS領(lǐng)域取得了重大的突破。此前，西方發(fā)達(dá)國家在相關(guān)領(lǐng)域融合更高效的智能化駕駛技術(shù)，提高了其汽車工業(yè)的發(fā)展水平，但我國在相關(guān)領(lǐng)域還不具備較高的市場普及率。因此，在市場空間發(fā)掘管控方面，對ADAS技術(shù)的使用將上升到一個(gè)全新的高度。ADAS技術(shù)有效整合傳感器技術(shù)、圖像技術(shù)及智能駕駛技術(shù)，為駕駛員提供更加安全、舒適的駕駛環(huán)境，同時(shí)整合分析信息幫助駕駛?cè)藛T及時(shí)判斷外部的環(huán)境變化。

在交通發(fā)展的時(shí)代背景下，新能源汽車結(jié)合智能駕駛技術(shù)，通過大數(shù)據(jù)將可視化技術(shù)運(yùn)用到智能駕駛中，能夠及時(shí)通過數(shù)據(jù)鏈與交通地圖相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對駕駛員的提醒，幫助駕駛員合理規(guī)劃交通路線。智能交通網(wǎng)絡(luò)能夠清晰地顯示各路段模塊的實(shí)際狀況，幫助駕駛員挑選交通路線，提高交通通行效率。因此，將智能駕駛技術(shù)連接到公共交通網(wǎng)絡(luò)，通過車輛上搭載的智能化系統(tǒng)能夠整合當(dāng)前各路段的交通狀況信息、監(jiān)控?cái)z像頭，幫助駕駛?cè)藛T規(guī)劃出合理且安全可靠的行車路線。此外，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合智能交通系統(tǒng)，能夠在幫助駕駛員合理選擇停車場及相關(guān)停車區(qū)域。

在智能駕駛領(lǐng)域，新能源車輛的電控技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展創(chuàng)新，結(jié)合微型處理器及中央管控系統(tǒng)，通過集約化、集成化的管理措施，借助電控系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)對車輛電力傳輸?shù)木?xì)化管控。在當(dāng)今數(shù)字化和信息化的時(shí)代，將信息化電控系統(tǒng)和電控技術(shù)相結(jié)合，可提高車輛的智能化運(yùn)行效率。但車輛電控系統(tǒng)也存在出現(xiàn)局部故障，影響了電控系統(tǒng)的綜合運(yùn)行效率?，F(xiàn)階段針對電控系統(tǒng)所存在的局部性缺陷問題，在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)應(yīng)分析、評估并考慮電控功能的安全問題，對技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)做出相應(yīng)的規(guī)范及規(guī)定，嚴(yán)格參照國際標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合新能源汽車技術(shù)體系，并根據(jù)實(shí)際狀況完成對電控技術(shù)相關(guān)軟件系統(tǒng)的構(gòu)建優(yōu)化。

智能駕駛系統(tǒng)具備較高的智慧化程度，智能化技術(shù)能夠通過語音識別技術(shù)或其他生物識別技術(shù)更好地執(zhí)行駕駛員所下達(dá)的一系列操作指令，例如根據(jù)外部環(huán)境條件，通過搭載的溫度傳感器調(diào)整汽車內(nèi)部的溫度，使得汽車內(nèi)部始終處于舒適的溫度條件；有效整合人機(jī)交互技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，極大地提升了乘客及駕駛員的人機(jī)交互體驗(yàn)。解放駕駛員雙手，實(shí)現(xiàn)對車輛內(nèi)部空調(diào)、娛樂設(shè)備的智能化操控，使得交通出行更加舒適便捷。

此外，新電源汽車充換電作為車輛補(bǔ)充能量的常見方式，結(jié)合充電槍實(shí)現(xiàn)電力傳遞、傳導(dǎo)。智能駕駛系統(tǒng)在對電能傳遞傳導(dǎo)方面涉及快充和慢充2個(gè)模塊，為促進(jìn)新能源汽車面向輕量化方向的發(fā)展轉(zhuǎn)變，必須結(jié)合電氣控制器實(shí)現(xiàn)充電控制。有效整合運(yùn)用車輛內(nèi)部所搭載的充電控制系統(tǒng)與電機(jī)控制器，能降低車輛的生產(chǎn)制造成本，提高車輛在充電過程中的能量轉(zhuǎn)換效率。目前，相關(guān)科研機(jī)構(gòu)研發(fā)并提出了全新的無線充電方法，但相關(guān)技術(shù)仍處于實(shí)踐驗(yàn)證階段，未能大規(guī)模投入到商業(yè)使用中。

智能技術(shù)應(yīng)用包含多個(gè)維度、多個(gè)方面，除了能夠?yàn)檐囍魈峁┝己玫鸟{駛服務(wù)，在汽車智能生產(chǎn)制造領(lǐng)域，還能優(yōu)化現(xiàn)有的汽車生產(chǎn)制造及設(shè)計(jì)工作。智能技術(shù)可簡化原本汽車生產(chǎn)制造活動中復(fù)雜的管理操作，提高車輛的生產(chǎn)效率，且能通過智能化檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)管理流程的高效和便捷，避免出現(xiàn)過失或錯誤。在當(dāng)前汽車生產(chǎn)制造活動中，會涉及到危險(xiǎn)系數(shù)較高的工作項(xiàng)目，智能技術(shù)可替代相應(yīng)的操作管理事項(xiàng)，保護(hù)人員的生命安全。

2 智能駕駛展望

2.1 智能駕駛驅(qū)動力發(fā)展轉(zhuǎn)變

新能源汽車的驅(qū)動技術(shù)主要與相關(guān)車型的能量供給存在關(guān)聯(lián)，現(xiàn)階段常見的驅(qū)動技術(shù)以混合動力、動力耦合及純電動力為主。

對于純電動力驅(qū)動，相關(guān)裝置體系主要分為純電驅(qū)動電機(jī)和輪邊電機(jī)，根據(jù)驅(qū)動布置不同，可分為單電機(jī)和雙電機(jī)驅(qū)動方式。例如，輪邊電機(jī)驅(qū)動能夠?qū)崿F(xiàn)對車輛底盤的簡化設(shè)計(jì)，但是對車輛前輪的控制力度相對較弱；雙電機(jī)驅(qū)動具備良好的運(yùn)行效率，而考慮到節(jié)能需求，也可結(jié)合單電機(jī)驅(qū)動，保持恒定功率運(yùn)行，減少能耗。

動力耦合裝置，主要是將汽車內(nèi)部的多個(gè)小功率電機(jī)進(jìn)行耦合關(guān)聯(lián)，以提高汽車運(yùn)行的總體功率。結(jié)合此類技術(shù)，能夠有效減少汽車的電力損耗，混合動力驅(qū)動技術(shù)涉及傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)、電機(jī)和變速器，通過混合動力可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

混合動力車型作為當(dāng)前新能源汽車產(chǎn)業(yè)在創(chuàng)新發(fā)展過程中的中間產(chǎn)物，在前期基礎(chǔ)供電設(shè)施及能源供給站建設(shè)不完善的階段，相關(guān)車型具備良好的節(jié)能環(huán)保功效，但當(dāng)相關(guān)設(shè)施及電池技術(shù)取得突破性發(fā)展后，混合動力車型將逐漸淡出人們的視線。

隨著基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，新能源汽車與智能駕駛技術(shù)將取得全面的發(fā)展突破。在未來發(fā)展中，新能源汽車大致可分為以氫燃料為動力的車型和以純電為動力的車型，在智能駕駛控制方面兩者具備不同的發(fā)展路線，也具備不同的優(yōu)勢，與之配套的智能駕駛技術(shù)的發(fā)展路線也會受到影響。我國新能源汽車生產(chǎn)商應(yīng)緊跟國家的宏觀調(diào)控政策，在相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)發(fā)展突破，例如在當(dāng)前國內(nèi)新能源市場中，我國大力發(fā)展以純電為動力的新能源車型，而未選擇以氫能為動力的車型，其原因是我國在純電動板塊相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域具備顯著的優(yōu)勢，而在氫能板塊主要受日本的技術(shù)壁壘影響。因此，在氫能板塊我國不具備后發(fā)優(yōu)勢，在此過程中，我國科研人員需要加大對純電動車型的研發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)在電池制造、基礎(chǔ)通信、微型處理器研發(fā)等方面的創(chuàng)新突破，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展壯大。

2.2 智能駕駛信息安全保障

在智能駕駛領(lǐng)域，智能駕駛技術(shù)的發(fā)展應(yīng)與智慧交通的發(fā)展同步進(jìn)行。當(dāng)前的智能駕駛技術(shù)仍然存在較大的缺陷，還無法代替人類做出更加高效的判斷，其發(fā)展方向應(yīng)向輔助駕駛及自動駕駛轉(zhuǎn)變，且汽車生產(chǎn)商應(yīng)明確當(dāng)前國內(nèi)交通狀況，合理開發(fā)出適用于本地區(qū)的智能駕駛系統(tǒng)。同時(shí)，出于國家戰(zhàn)略安全方面的考慮，在數(shù)據(jù)信息收集板塊，應(yīng)限制國外車型在國內(nèi)市場的數(shù)據(jù)測繪和信息收集，相關(guān)立法機(jī)關(guān)應(yīng)制定出相應(yīng)的政策，保障國家信息安全，也為國內(nèi)自主智能駕駛技術(shù)的開發(fā)保駕護(hù)航。

3 結(jié)語

新能源汽車智能駕駛在當(dāng)今傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及新能源汽車技術(shù)快速創(chuàng)新發(fā)展的時(shí)代將不斷取得更大的發(fā)展突破，為此，我國應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新力度，完善數(shù)字化及信息化的管理架構(gòu)，建立完善的數(shù)據(jù)庫，依托人工智能系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，促進(jìn)智能駕駛技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。