11月27-29日，中國汽車工程學(xué)會（SAE-China）在北京舉辦了FISITA（國際汽車工程學(xué)會聯(lián)合會）2012世界汽車工程年會。大會共包括10場技術(shù)分會和7場專題分會。

本次年會上，有效提交全文的論文680篇，內(nèi)容含蓋了新能源汽車、內(nèi)燃機、變速器、汽車電子、設(shè)計與測試、安全、底盤、NVH和ITS等領(lǐng)域。

由于演講場次眾多，筆者分身無術(shù)，本文將重點介紹會上親身所聞所見的一些技術(shù)點滴，以饗廣大讀者。

后軸電驅(qū)動和電力扭矩矢量控制方案

瑞典eAAM傳動系統(tǒng)AB公司（2012年2月被美國AAM收購）的Matilda Hallnor，在演講中介紹了后軸電驅(qū)動和電力扭矩矢量控制方案。該方案采用一個電機驅(qū)動，通過齒輪管理產(chǎn)生不同的速度。包括兩種情況：模式機械開關(guān)切換電動機的兩種牽引模式（這兩種模式不可同時產(chǎn)生）；獨立電動機作用于扭矩矢量控制。

橫向駕駛扭矩分配可以提高縱向及橫向分配的抓地力，通過建立瞬時偏航率模型，使車輛達到穩(wěn)定或增加轉(zhuǎn)向的反應(yīng)，實現(xiàn)動態(tài)修正橫向分配。電加速能力和在低附著路面（μ=0.3）的爬坡能力均有顯著提高。車輛動態(tài)能力優(yōu)于四輪實時驅(qū)動。

在一階轉(zhuǎn)向反應(yīng)試驗中，時速50km/h下，輪間扭矩為600Nm。13kW制動力和13kW驅(qū)動力作用于車輪，4kW功率來自2個獨立工作的電機，僅500W功率用于扭矩矢量功能。

用智能電氣化技術(shù)將汽油發(fā)動機體積縮小50%的HyBoost概念

來自英國Ricardo的Jason King在演講中介紹了在不影響車輛性能基礎(chǔ)上，利用智能電氣化技術(shù)將汽油發(fā)動機體積縮小50%的HyBoost概念，該方案還包括微混和電增壓技術(shù)。其優(yōu)勢有以下幾方面：

①發(fā)動機體積縮小可在低成本下改善燃油經(jīng)濟性；能在更高的負荷下工作，并產(chǎn)生較高的排汽焓。②電增壓可改善瞬態(tài)響應(yīng)，提高增壓比；高速開關(guān)渦輪增壓軸上的磁阻電機，將熱能轉(zhuǎn)化為電能。③低成本儲能，12V AGM鉛酸蓄電池和超級電容器；支持發(fā)動機啟停及電加速的大電流運行；支持微混模式；兼容現(xiàn)有的12V汽車架構(gòu)。④12V+XV皮帶驅(qū)動啟動電機（BSG）支持發(fā)動機起停（4kW）、制動能量回收（6kW）等功能。

集成了水增壓空氣冷卻器（WCAC）和LT冷卻器的吸氣模塊，高達90%的效率可以低溫充電并減少爆震，低壓EGR回路還能進一步緩解爆震特性。

為了研究高瞬態(tài)電流下的工作行為，對VRLA高碳鉛酸電池進行了充分的循環(huán)周期測試，結(jié)果表明，這種電池有可能替代超級電容儲能包。

King指出，電增壓系統(tǒng)極大地改善了發(fā)動機在低速時的瞬態(tài)響應(yīng)特性，轉(zhuǎn)速為1500rev/min時，響應(yīng)時間從3s減少到0.7s。

此外，HyBoost的功率和扭矩已從標(biāo)準(zhǔn)�？怂梗‵ox）發(fā)動機的基礎(chǔ)上實現(xiàn)升級。HyBoost發(fā)動機在轉(zhuǎn)速1500rev/min時實現(xiàn)了23bar BEMP，及29bar BEMP的最大扭矩。根據(jù)已修改的較大渦輪增壓規(guī)范進行的測試表明，實現(xiàn)了33 bar max BEMP。扭矩特性曲線的提高能夠盡量降低轉(zhuǎn)速。在采用福特1.0升3缸EcoBoost發(fā)動機進行研發(fā)時，功率和扭矩分別為116kW和260Nm。

King強調(diào)，HyBoost方案的CO2排放量接近了全混車的水平，比柴油動力系統(tǒng)的成本低。采用這種技術(shù)的�？怂管嚨腃O2排放量不到99g/km。

增程式電動汽車

德國Mahle動力傳動公司為奧迪開發(fā)的緊湊型增程式電動汽車（REEV），從2010年1月開始研發(fā)，2012年10月已上路示范運行。

該車燃油排量900cc，直列雙缸發(fā)動機，采用水冷式鋰離子動力電池包，容量14kWh，額定電壓350V，集成式電源管理系統(tǒng)（BMS），馬達牽引力55kW（峰值100kW）。純電續(xù)駛里程70公里，總續(xù)駛里程約500km，NEDC綜合工況下CO2排放量約為42g/km。增程式發(fā)動機運行策略、車輛燃油時的功率需求和增程器單元運行情況分別如圖1和圖2所示。

圖1 德國Mahle動力傳動公司開發(fā)的增程式電動汽車的發(fā)動機運行策略	圖2 車輛燃油時的功率需求和增程器單元運行情況

據(jù)悉，目前，該車還未完全實現(xiàn)制動能量回收，有些方面需要進一步完善。

中國一汽研發(fā)中心電動汽車部趙子良博士也介紹了自主研發(fā)的增程式電動汽車動力總成新技術(shù)。該車型采用雙缸發(fā)動機，鋰離子動力電池包容量為11kWh，充放電峰值功率分別為50和75kW，重量105kg，純電續(xù)駛里程60公里，總續(xù)駛里程450km以上。

通過并聯(lián)拓撲、驅(qū)動模式、雙速傳動及減小發(fā)動機體積等技術(shù)，實現(xiàn)了：①短途行駛時，在CD模式工作下，由純電驅(qū)動；在CS模式工作下，低速時串聯(lián)驅(qū)動，高速時并聯(lián)驅(qū)動。②長途行駛時，在CD模式工作下，低速時純電驅(qū)動，高速時并聯(lián)驅(qū)動；在CS模式工作下，低速時串聯(lián)驅(qū)動，高速時并聯(lián)驅(qū)動。

動力電池和超級電容結(jié)合的雙電源供電系統(tǒng)

上海汽車集團（SAIC）新能源汽車與技術(shù)管理部高級工程師盧冶與浙江大學(xué)電力電子學(xué)院合作開發(fā)了用超級電容為電動汽車提供雙電源供電的系統(tǒng)。

盧冶介紹這項研究的初衷與目的時表示，目前，電動汽車設(shè)計工程師面臨著動力電池重量和數(shù)量與汽車性能、成本及效率匹配的問題。相對地，動力電池具有比能量高的特點，而超級電容具有比功率高的特點。通常，比能量是電動汽車的首要考慮因素。然而，電動汽車更長的續(xù)航里程及更高的速度意味著需要更多的能量，相應(yīng)的就要更重、更多的電池。如果把動力電池和超級電容結(jié)合，就可以很好地解決上述問題。

這種為電動汽車動力總成提供雙電源供電的系統(tǒng)（DPSS）以動力電池為主，超級電容為輔。動力電池、超級電容及電流負載的關(guān)系可簡化為如圖3左側(cè)所示。功率流動方向或雙電源為負載充放電的12種狀態(tài)可簡化為如圖3右側(cè)所示的8種狀態(tài)，這8種狀態(tài)涵蓋了短途電動汽車的所有功率模式。

圖3 雙電源供電系統(tǒng)的功率狀態(tài)流程圖

盧冶表示，已經(jīng)開發(fā)出集成簡單控制邏輯和電流傳感器的BDC模塊，并成功應(yīng)用在短途純電動汽車中。該模塊也可用于混動汽車上。測試結(jié)果表明，這種動力電池和超級電容結(jié)合的雙電源供電系統(tǒng)具有高效、快速功率響應(yīng)和最大能量利用率。

基于仿真的純電動汽車能流研究

上海交大汽車電控技術(shù)國家工程實驗室王斌（音）團隊介紹了關(guān)于基于仿真的純電動汽車能流（energy flow）研究。用現(xiàn)有電動汽車的參數(shù)和狀態(tài)建立了一個高效、準(zhǔn)確的能流仿真模型。

該研究的一個主要目的是從汽車系統(tǒng)級分析電動汽車的能流和能效。通過不同能源的相關(guān)配置對電動汽車性能所產(chǎn)生不同影響的分析，量化地顯示了不同零部件的能源分布與消耗。這些零部件包括儲能、能源傳輸、消耗、車輛動態(tài)、駕駛模型與車輛控制等分系統(tǒng)。同時，評估了動力電池、電機和不同動力總成拓撲對電動汽車性能的影響。

選用日產(chǎn)聆風(fēng)（Leaf）純電動汽車對所開發(fā)的模型進行了驗證，行駛狀態(tài)為市區(qū)工況（NEDC），分別對行駛和制動模式進行了解釋。研究結(jié)果對以更加系統(tǒng)化與優(yōu)化的方式設(shè)計電動汽車提供了指導(dǎo)。

車道線檢測系統(tǒng)

車道線檢測系統(tǒng)是車道偏離預(yù)警設(shè)備的核心，長安汽車工程研究院高峰等開發(fā)的基于FPGA的車道線檢測系統(tǒng)（LDS），為提高檢測準(zhǔn)確率，重新設(shè)計了車道線提取和檢測控制狀態(tài)器模塊。

車道線提取的目的是從霍夫（Hough）變換生成的矩陣中提取有效的車道線參數(shù)。車道線提取算法如下：①閾值從矩陣最大值乘以一個系數(shù)得到，以使系統(tǒng)對不同道路狀況具有自適應(yīng)性。②之后，為避免相鄰數(shù)值影響發(fā)現(xiàn)其他峰值，對相鄰數(shù)值清零。③在找出3個有效峰值后，用其對應(yīng)的直線斜率判斷有效直線，提取斜率最大的直線作為有效車道線。

圖4 長安汽車工程研究院開發(fā)的車道線檢測系統(tǒng)FPGA電路，包括圖像預(yù)處理和車道線檢測兩部分。

檢測控制狀態(tài)器設(shè)計的目的是減少初始和跟蹤模式的處理數(shù)據(jù)。從初始模式到跟蹤模式：①計算兩個連續(xù)相鄰圖像的車道線參數(shù)間的偏差；②把連續(xù)計算的10個偏差值存進FIFO中；③當(dāng)這些偏差值的個數(shù)大于事先設(shè)定的數(shù)值且小于閾值時，認(rèn)定車道線檢測屬于穩(wěn)定狀態(tài)。

從跟蹤模式到初始模式：①當(dāng)偏差值大于閾值，或沒有找到有效車道線時，計數(shù)器加1。使用上一幅圖像的檢測區(qū)域，算法保持在跟蹤模式；②否則從計數(shù)器減1；③當(dāng)計數(shù)器的值大于閾值時，從跟蹤模式轉(zhuǎn)換到初始模式。

車道線檢測的FPGA電路包括圖像預(yù)處理和車道線檢測兩部分（見圖4），并采用了Xilinx的Spartan6開發(fā)工具進行軟硬件協(xié)同仿真。

圖像預(yù)處理算法可消除環(huán)境干擾，在降低數(shù)據(jù)處理量的同時，保留了充分的車道線信息；處理速度為30fps；車道線檢測系統(tǒng)對文字、人行橫道和周圍車輛等有很強的抗干擾能力，在跟蹤模式下，車道線檢測準(zhǔn)確率為100%。

基于相機的ADAS系統(tǒng)的光自我診斷技術(shù)

德國柏林IAV公司主動安全與駕駛員警告系統(tǒng)業(yè)務(wù)部由Tadjine Hadj Hamma領(lǐng)導(dǎo)的團隊開發(fā)了基于相機的ADAS系統(tǒng)的光自我診斷技術(shù)。

其開發(fā)背景是，基于相機的ADAS系統(tǒng)會經(jīng)常受到天氣、環(huán)境、鏡頭失效及傳感器缺陷的困擾，導(dǎo)致可靠性降低，無法提供準(zhǔn)確的道路安全信息。

因此，所開發(fā)的光自我診斷技術(shù)的主要目的是檢測出故障狀態(tài)，并將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到失效安全級。診斷單元的特點是，①模塊化結(jié)構(gòu)（見圖5），②適于各種情況，③記錄并報告車輛的各種狀態(tài)。

例如，光自我診斷技術(shù)可使基于相機的ADAS系統(tǒng)在霧天準(zhǔn)確檢測并估算出視距，實驗結(jié)果如圖6所示。

圖5 光自我診斷單元的模塊化結(jié)構(gòu)	圖6 光自我診斷技術(shù)可使基于相機的ADAS系統(tǒng)在霧天準(zhǔn)確檢測并估算出視距（上半部兩圖為濃霧天氣，左下圖為中霧天氣，右下圖為晴天）

動態(tài)導(dǎo)航無縫交通信息的更新

德國寶馬的Richard Wisbrun團隊研發(fā)了動態(tài)導(dǎo)航無縫交通信息更新的技術(shù)。其開發(fā)背景是，隨著交通流量的增長，遭遇堵車已成為平常事。這時，駕駛員便會不停地抱怨：“堵車什么時候結(jié)束呀？”，“我都看見交通擁堵，車速已經(jīng)慢下來了，可是為什么沒有收到任何堵車的信息呢？”，“要是能收到可替換的不擁堵道路的信息就好了”，“昨天這個時候還不堵車呢，今天怎么回事呀？”……。這種情況下，GPS導(dǎo)航單元的需求也在快速增加。交通導(dǎo)航系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的精度和可靠性就成為各廠商獲取競爭優(yōu)勢的焦點。

為此，寶馬用報警跟蹤器中的GPS和GSM模塊開發(fā)了緩解道路交通狀況的新方法。報警信息可從道路上設(shè)置的跟蹤器傳給服務(wù)提供商，然后通過TPEG傳送給駕駛員。這種導(dǎo)航系統(tǒng)的位置精度很高。

同時，還用車內(nèi)信息通信平臺重新定義了FCD方法，可以通過匯總各種傳感器信號數(shù)據(jù)，獲取更準(zhǔn)確的交通狀態(tài)信息。xFCD邏輯可在車內(nèi)實時過濾并融合數(shù)據(jù)。

此外，還實現(xiàn)了與道路系統(tǒng)一致的策略，由道路及城市管理者確定的策略路由（Strategic routes）可及時傳送給正在行駛的車輛，并集成到在線導(dǎo)航系統(tǒng)。（日經(jīng)技術(shù)在線！ 供稿）