电动汽车动力电池
“电芯”(Cell)或单体电池,是电池的最基本单位。
构成:正极片、负极片、电解质和隔膜。充放电时,化学反应都是在电芯中发生的。
3种电芯:圆柱形、方形、软包。
电池模组(Module):保护电芯免受外热或振动的影响。
电池包(Pack)
锂离子电池结构:分为磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池、三元电池等。名字取自它的正极材料采用含锂离子的化合物。
工作原理:充电和放电中,锂离子不断在正极和负极之间来回“奔跑”,所以锂离子电池也称摇椅式蓄电池。
正负阳阴极
正极指电势较高的电极,负极指电势较低的电极。放电时,电子从负极到正极,电流从正极到负极。
阳极是发生氧化反应的电极,阴极是发生还原反应的电极。放电时的正极,在充电时就是阴极;放电时的负极,在充电时就是阳极。
为什么锂离子电池要配热管理系统?
电动汽车上的锂离子电池,怕冷怕热。
工作温度不能太高,否则易在内部形成结晶,可能致内部刺穿,损坏电池;
电池温度低于合理工作温度,会让锂离子活性降低,放电性能或续驶里程大打折扣。
多数锂离子电池,最佳工作温度约20~30°C,合理工作温度约为0~45°C。低于-20°C时,锂离子电池放电容量,只有常温时的31.5%左右。
主要原因:
1)低温环境下,电解液的黏度增大,甚至部分凝固,致导电率下降。
2)低温下,电解液与负极、隔膜之间的相容性变差。
3)低温下,锂离子电池的负极析出锂严重。
高于45°C时,锂离子电池内部的化学平衡可能被破坏,甚至导致击穿,出现热失控。
热失控
电池单体内部发生放热连锁反应,引起温度急剧变化,可能致电池过热、起火、燥炸等。
原因:电池受机械滥用、热辐射、电池内部短路、恶劣环境滥用等。
动力电池热管理系统
冷却降温:电池温度较高,用冷却液循环、自然风吹散热、热泵空调等冷却方式,冷却降温。
加热升温:电池温度较低,用收集到的电机电控模块工作时的热量,或用热泵空调、PTC加热器等制热装置,对电池工作环境加热升温。
充放电时,电池工作温度超45°C或低于0°C,应调整充放电策略,如降低充放电倍率,保证电池在安全温度内工作。
充电策略,包括充电温度、充电倍率和充电电压的调整。
Model S的电池组,由7000多个单体电池组成。针对锂离子电池过热的问题,它用独特的热管理系统,让冷却液在围绕单体电池的密封管中穿梭循环,保证每个单体电池的工作温度控制在合理范围内,保证所有单体电池之间的温差不超过2°。
通过分区隔离,将失控电池尽可能控制在少量电池范围内,同时预警。
Model 3两条冷却路线,一是由制冷机对高压蓄电池进行冷却,二是由水泵和散热器对驱动模块和控制单元进行冷却。
电池制造工艺,让各个电芯之间的差异缩小,但单节锂电池之间仍存在内阻、容量、电压等差异,使用易出现散热不均匀或过度充放电等现象,时间一长,可能导致损坏甚至爆炸的发生。
电池管理系统(BMS),像管家那样照料电池,对电池进行检测、评估和处理。
BMS怎样保护安全?
电池高压可达300~500V,远超人体安全电压36V。过充、过放时,会带来局部过热问题,严重时会给安全带来危险。
BMS检测到电池的实际参数,如超出安全区间,会通过继电器开关、高压互锁、绝缘防护等高压控制手段,保护驾乘和维护人员的安全。
碰撞或遇到烟雾或水进入电池组时,电池上的传感器可以在几毫秒内断开电池电源。
电机分类
可从电源类型(直流、交流)、工作原理(单相、三相)、运行方式(异步、同步)、转子结构(笼型、绕线转子)等多维度划分。还有以绕线形状命名的,如扁线电机等。
电车常用电机2种:交流异步电机、永磁同步电机,它们都是三相交流电机。
电车为什么都用交流电机驱动?
三相交流电在交流电机定子绕组中,可产生旋转磁场,该磁场不仅相对直流电机更稳定,且有固定旋转方向,只需控制定子电流的相位和频率,就可控制电机的转矩和转速。
直流电机需要额外增加电流换向器或者电子功率控制器件,其换向器和电刷容易产生火花,还需定期维护,运行成本高。
另外,用AC/DC转换器,就可将电池的直流电转换为交流电,或将交流电转换为直流电,储存于电池中,利于电机再生制动能量回收。因此,电车一般用交流电机作为驱动电机。
交流电机构造
交流电机两大部件:定子和转子。
定子是最外面的圆筒,圆筒内侧缠绕有很多绕组,绕组与外部交流电源接通,整个圆筒则与机座连接在一起,固定不动,因此称“定子”。
定子内部,要么是缠绕有很多绕组的圆柱体,要么是笼型结构的圆柱体,它们与动力输出轴连接在一起并同速旋转,称为“转子”。
定子上的绕组接通交流电源时,在电磁感应定律和楞次定律的作用下,转子会立刻旋转并输出动力。
转子有笼型和绕线两种:
如转子采用笼型,由金属条组成一个封闭的导电环路,像仓鼠笼的形状,称为笼型异步电机;
如采用绕线转子,也就是由绕组绕成封闭的导电环路,就称为绕线转子异步电机。笼型异步电机在电车上更常用。
异步电机工作原理
异步电机的定子绕组接通三相电源后,由于三相电源的相与相之间在相位上相差120°,且定子中的三个绕组在空间方位上也相差120°,这样,定子绕组就会产生一个旋转磁场。
三相交流电,由A、B、C三相组成,按每个交流周期360°算,每相间距120°。黑色为A相波形,红色为B相波形,蓝色为C相波形。
定子绕组中通入三相电流后,三相电流不断随时间变化,共同产生的合成磁场,也随电流变化而在空间不断旋转,就是旋转磁场。
转子上的绕组是一个闭环导体,它处在定子的旋转磁场中,相当于在不停切割定子的磁感应线。
据电磁感应定律,闭合导体的一部分在磁场中做切割磁感应线的运动时,导体中就会产生电流。
感应电流产生后,再根据楞次定律,感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。
感应电流产生后的效果是,它将尽力使转子导体不再切割定子旋转磁场的磁感应线,也就是让转子导体尽力“追赶”定子旋转电磁场,使两者不再产生相对运动。
在楞次定律的作用下,为反抗引起感应电流产生的原因,转子追着定子旋转磁场跑,而交流电机的定子磁场一直在旋转,转子就一直追逐,一直转动下去。
转子总是在“追赶”定子旋转磁场,又必须能够切割磁感应线而产生感应电流,否则就没什么“反抗”和“追赶”,因此,转子的转速总比定子旋转磁场的转速慢一点(1%~5%)。
它们是异步运行,所以将产生感应电流的电机称为交流异步感应电机,简称异步电机。
永磁同步电机
如转子绕组中的电流不是由定子旋转磁场感应的,而是自己产生的,则转子磁场与定子旋转磁场无关,且其磁极方向是固定的。
据同性相斥、异性相吸的原理,定子的旋转磁场,就会推拉转子旋转,使转子磁场和转子本身,一起与定子旋转磁场“同步”旋转。这是同步电机的工作原理。
同步电机2种:
一种是将转子绕组通上外接直流电(励磁电流),由励磁电流产生转子磁场,使转子与定子磁场同步旋转。
由励磁电流产生转子磁场的同步电机,称为励磁同步电机。
另一种在转子上嵌永久磁体,直接产生磁场,省了励磁电流或感应电流的环节。这种由永久磁体产生转子磁场的同步电机,就称为永磁同步电机。
永磁同步电机,是电动汽车上应用最广的两种电机之一。

电机的控制与调速
电机就一个西瓜大小,但输出的功率和转矩不小,可与燃油发动机媲美。
电机的转矩特性,让其更适合作汽车的驱动装置。
电机起动就能达最大转矩,而发动机的最大转矩,至少在发动机转速达1200r/min 时才可能达到。
因为电机的转子与定子无直连和接触,它们之间存在气隙,0.2-2mm。
定子上的绕组接通三相对称的交流电源时,在电磁感应定律和椤次定律的作用下,转子立刻旋转并输出转矩。
转子旋转时不受任何阻力,因此很容易达最大转矩。只有当最大功率出现时,其转矩输出才开始下降。
燃油发动机旋转机构有很多“累赘”,如飞轮、曲轴、连杆和活塞等,有重力,还有摩擦力等因素影响旋转机构的运转。
发动机的转矩输出,必须随转速提高而逐渐提升。
以往多用变磁极法调节电动机的转速。随着电子技术进步,如今,电车多用变频器调节电源频率,实现对交流电机转速的控制,且是无级调速。
变频器怎样工作?
电动汽车上的变频器,都用脉冲宽度调制(PWM)方式调节频率。
PWM :通过对逆变电路中功率开关器件(IGBT)的导通和关断动作进行控制,把直流电变成系列幅值相等而宽度不等的脉冲,用这些脉冲代替正弦波作为电机所需的交流电波形,作为交流电源供给电机。
直流变交流中,通过控制功率开关器件(IGBT)的导通和关断方式,可控制所输出脉冲的周期、脉宽时间。
脉冲周期决定脉冲频率(两者成反比),即供给电机的交流电的频率。频率越高,电机转速越大。
控制IGBT通断➡️调节脉冲频率➡️调节电机转速。
脉宽时间,也称占空比,脉宽时间决定脉冲信号电压,即供给电机的交流电的电压。电压越高,电机输出转矩越大。
控制IGBT通断➡️调节脉宽时间➡️调节电机转矩。
对逆变电路中每个IGBT的通断时机和时长进行控制,可调节交流电的频率和电压,达到调节电机转速和转矩的目的。
最核心:IGBT控制器
IGBT 是“绝缘栅双极型晶体管”的简称,相当于一个非通即断的半导体开关。它没有放大电压的功能,导通时可看作导线,关断时当作开路。
转换器作用
纯电车的动力电池是高压直流电,而电机都用交流电车载辅助电器系统使用低压直流电,因此必须用转换器,将动力电池的高压直流电,调整为可用的交流电或低压直流电。
电车3种转换器:DC/DC转换器、DC/AC转换器(逆变器)、AC/DC转换器。
电动汽车是怎样奔跑的?
电机输出动力后,要通过减速器差速器半轴才能传递到车轮上。
电车上没传统变速器,而是利用电机控制器进行速度和调节转矩。
发明变速器,主要是将发动机转矩进行放大汽车起步和爬坡。
燃油发动机的初始转矩较小,驱动笨重的车起步时较难,更无法驱动汽车爬坡。
变速器则可通过齿轮组合,将转速降低的同时,将传递转矩放大,让汽车有更大的驱动力,使之顺利起步和爬坡。
电机的初始转矩是最大的,不需要变速器放大,就可驱动汽车顺利起步和爬坡。
电车可不配变速器,只需配个减速机构,将电机的转速减下来,以适应车轮的转速。
电车没变速器,不仅少了传动环节,省了制造和维修成本,且动力传递更直接,能量损耗也更小。
纯电动汽车变速原理
通电启动:转动启动钥匙,纯电车并没什么反应和动静,只是附件电器接通电源,但电击并未运转。
电机转动:踩加速踏板时,电机控制器,据加速踏板位移传感器的信息,发出接通电击电源的指令。
蓄电池通过DC/AC转换器,向电机提供三相交流电,使电机开始旋转。
减速器:电机启动后就能达最大转矩,将电击的高速高转速降下来,即可起步。
加速:继续踩加速踏板时,电机控制器据加速踏板位移传感器的信息,向电机输出更高电源频率和电压,使电机转速升高,进而使车速上升。
减速:抬起加速踏板时,电机控制器根据加速踏板位移传感器的信息,通过降低电源频率,来降低电机转速,使车减速;或转为能量回收模式,车辆拖动电机转动,电机变发电机,逐渐使车减速或停车。
制动:踩制动踏板时,进入能量回收模式,车辆在惯性作用下,拖动电机转动,电机变身发电机,使汽车减速停车。
数据总线:车的中枢神经
传统车的电子控制单元(ECU)较少,往往只一个发动机ECU,因此多用点对点的简单信息传输方式,几根信号线就可解决问题。
电车上ECU非常多,除整车控制器VCU、电机控制器MCU、电池管理系统BMS三大控制器外,还有制动、转向、巡航、辅助驾驶、空调、照明、多媒体控制器等。
每个控制器都要向众多传感器、执行机构等传递信息,控制器之间也需要转换和共享一些信息,且对实时性还有不同的要求。
一种称为数据总线的信息传输技术应运而生。
数据总线的原理
如同公交运行,总线是两条数据线,像公交运行线路。而每个控制器引出两条线连在总线上,就像一个公交站点。
每个控制器都将信息传输到数据总线上,连接在总线上的每个控制器,都能按需要接收信息,从而实现多个控制器共享和交换信息。
总线技术不断发展,传输速度越来越高,但制造成本也与传输速度成正比。
电车上一般用四种数据线,考虑到成本和传输速度要求,分别应用在不同领域。
LIN总线:传输速度10-125KB/s,一般用于车门锁、电动座椅、电动车窗、灯泡照明等。
CAN总线:传输速度125KB/s- 1MB/s,一般用在仪表显示、空调、电机控制、电池控制和故障检测。这是目前车上应用最多的数据总线。
FLEXray总线:传输速度1-10MB/s。一般用于安全系统,如制动、安全气囊等。
MOST总线:传输速度10MB/s以上,用于多媒体娱乐、导航和智能网联系统。
整车控制器:电车大脑
电动汽车控制系统中,主要包括4个控制节点:整车控制器VCU、电机控制器ECU、电池管理系BMS、控制总线系统CAN。
控制器,接收汽车上传感器的信息。
要使信号、档位信号、制动信号等直接传来的信号,以及通过控制线CAN传递来的电池管理系统、电机控制系统控制器、充电系统等信号,通过模/数(A/D)转换后计算,编码为CAN报文,发送到CAN控制其他节点的工作。
同时将相关信息,如车速、电池状态评估、踏板位置、电池状态、门锁信息等,在组合仪表上显示出来。
整车控制器,根据传感器的输入值、系统当前状态等条件,算出电机的目标转速和转矩值,通过CAN发到电机控制器,指挥电机工作,使电机工作在需要的转速下,同时据电机温度变化,控制电机的冷却系统,有效调节电机温度。
整车控制器据传感器信息,通过电池管理系统来控制电池工作。
几乎所有控制系统的工作原理都差不多,分监测、运算、执行3步完成。
整车控制器的工作模式
自检模式:on档位时,整车控制器启动自检模式,对车辆状态进行检测。检测通过,进入等待启动模式,否则进入故障模式。
启动模式:处于start档位时,整车控制器唤醒整车通信网络上的其他节点开始工作,如电机、转换器等,并进行高压上电,一切正常后进入ready状态,仪表上绿灯亮起,可进入起步模式。
起步模式:进入起步模式后,车处于水平路面,会以较小速度行驶;如车处于斜坡上,至少维持原地不动的状态。该模式下,不必踩踏加速踏板,电击自动输出一个基础转矩,防止溜车。
正常驱动模式:加速,减速,倒车时,整车控制器持续监测各电气系统电流、电压、温度等参数,以及车辆车速、滑移率等行车参数;识别驾驶意图,按加速踏板的开度和开度变化率,计算电机的驱动转矩和电池的输出功率。
空挡模式:电机与车辆的传动系统之间没有机械连接,电机处于悬空状态,不会向外输出任何转矩。
制动和能量回收模式:制动踏板踩下,整车控制器分析制动踏板的开度和开度变化率,以及车速等行车参数,送推算制动力矩,指挥制动控制器,做出最合理的制动力矩分配和能量回收方案。
失效保护模式:故障等级最低的,只作提示,如电池达50摄氏度;故障等级最高的,会强制车辆在一个较短时间内停车,如检测出系统绝缘故障;故障等级中等的,不强制停车,但对车辆运行状态进行限制,如电池电量评估低于30%,限速行驶。
充电模式:充电枪连接确认后,控制器协调电池管理系统启动充电,确认是否可以最大能力充电;如不可以,则发送电池的最大承受能力。
正式充电时,充电机和系统实时发互相发送状态信息,BMS周期性发送需求参数。
过温、过电流等,充电机会报警,据等级不同,直接停止充电或等人为处理。
充电最后恒压阶段,电流到一个设定值或设定,即认为电池包已充满,充电可以结束。
电车的热量来源
动力电池在室外温度较低时,需有稳定的热源,保持电池工作在合理的温度区间;驾乘舱也需暖风进入,以保证驾乘处于舒适环境中。
电车上的热源有三方面供给:PTC加热器(不止1个)、热泵空调的制热循环、电机电控系统的余热收集。
电机电控系统的余热收集,在防止电机电控系统热失控的同时,还能辅助为驾乘舱提供暖风。
奥迪前桥上,电子控制器和电机串联在冷却环路中,冷却液首先流经电子控制器,然后流经电机转子内腔,之后流经定子水套,最后返回冷却循环管路中;
后桥上,电子控制器和电机串联在冷却环路中,冷却液首先流经电子控制器,随后流经定子冷却水套,再流经转子内腔,最后返回冷却循环管路中。
为什么热泵空调制冷又制热?
电车空调系统,可像燃油车为乘员提供冷风,并用同样的制冷原理,也就是压缩机+制冷剂的方式。
不同的是,电车上的压缩机不是由发动机或电机驱动,而用一体式的电动压缩机(电机与压缩机的组合),直接由动力电池的直流电驱动。
纯电车为什么不用动力电机驱动压缩机?
动力电机在车前进时才运转,停车时也停工。如用它带动压缩机,那等红灯时,制冷系统就要停工了。只好用一套与动力系统无关的独立制冷系统,无论停行,都能工作。
热泵空调工作原理
高端电车上用热泵空调,可在制冷和制热两种方式下运行,提供冷风和热量。
热泵空调,就是在普通空调器的基础上安装一个四通换向阀。
改变阀的操作,就可以让蒸发器与冷凝器的功能互换,实现制冷循环与制热循环相互切换。
冬季时,可把室外较低空气中的热量抽取进室内,而在夏季,可把室内空气中的热量抽到室外去。
PTC加热器工作原理
纯电车一般用PTC加热器提供热量。
PTC意为“正温度系数”。它用向电阻材料通电生热的方式,但它用的是一种热敏陶瓷元件,由若干单片组合后与波纹散热铝条经高温胶黏结而成。
特点:可使加热器的表面温度维持在设定的居里点温度左右。居里点温度是人为设置的温度,电车上一般为240°C。
PTC 的温度低于上述温度时,PTC 电阻值随之减小,发热量相应会增加;超过此温度,电阻值会突然长高,成倍增大,直至接近绝缘。
相当于本身自动切断电源,从而使温度回落。因此,PTC加热器不会发生像电吹风机中电阻线“发红”的现象,从而避免事故。
为照顾到动力电池和驾乘舱内的温度,电车上都设不止一个PTC加热器。
PTC空气加热器
利用动力电池加热PTC,使PTC周围空气温度升高,然后利用电风扇将暖风吹入驾乘舱。
这种 PTC空气加热器,不到1min 就能使驾乘舱加热到舒适温度。其安装位置一般非常靠近驾乘舱前端。
PTC冷却液加热器
将PTC的热量通过冷却液回路传导到驾乘舱。这适合插电式混合动力汽车和增程式电动车,可与发动机冷却液循环回路整合到一起,共同为驾乘舱提供热量。
插电混合动力系统
可用外接电源为车载动力电池充电的混合动力汽车,称为插电式混合动力汽车(PHEV)。
既有传统汽车的发动机、变速器、传动系统、油路、油箱,也有纯电动汽车的电池、电机、控制器,且电池容量较大,有充电接口。
既可实现纯电动、零排放行驶,也能通过混动模式增加车辆的续驶里程。
插电式混合动力,可分为并联式、串联式和混联式混合动力汽车。串联式混合动力汽车,也称增程式电动汽车。
串联式插电混动(增程式电动)汽车怎样工作?
纯电动汽车上加一台小型燃油发动机,但不用它直接驱动车轮,而用来带动一台发电机发电,通过向动力电池充电,并最终依靠电机驱动汽车前进,就是串联式插电混合动力汽车。
发动机相当于增加了纯电驱动的续驶里程,而且车只靠电驱动行驶,因此串联式插电混动汽车,也称增程式电动汽车。
增程式电动汽车
有安静、起步转矩大的优点,可当纯电车用。充电方便的条件下只充电、不加油,成本较低。
增程式电动汽车可以不用变速器,成本略低。只要有加油站,就可以一直跑下去,无里程焦虑症。
发动机不直接驱动车轮,发动机转速和车轮转速、汽车速度没直接关系。
通过对控制系统和控制逻辑的优化设计,可以让发动机一直工作在最佳状态,达到节能、噪声小的效果。
发动机并不直接驱动车轮,需要将机械能转换为电能,然后再通过电机转换为机械能,增加了转换过程中的能量损耗。
代表车型:理想 ONE、岚图 FREE、雪佛兰沃蓝达(Voltec)、广汽传祺GA5、AITO 问界M5、赛力斯 SF5 等。
并联式插电混动汽车
保留了发动机、变速器及后续传动的机械连接,由电驱动系统提供的动力在原驱动系统的某一处,与燃油发动机动力汇合,或发动机和电驱动产生的动力完全分开,分别驱动不同的驱动桥,即汽车可发动机和电驱动共同驱动,或各自单独驱动。
并联式插电混合动力汽车,是在燃油汽车的基础上,增加动力电池、电驱动系统组成的混合动力车型,可作电车用,上坡、加速时可全混合动力行驶。
特点是结构简单,动力较强,还有不错的节能效果。
混联式插电混合动力汽车,一般有两台电机和一台燃油发动机。
一台电机、燃油发动机都可分别独立向汽车提供驱动力(并联关系),动力电池的电量不足时,发动机还可以带动另一台电机作发电机发电,并向电驱动系统供电(串联关系),称为混联式插电混动汽车。
1)起步或低速行驶时,汽车依靠电机驱动车轮前进,此时由动力电池向电机提供电能。
2)汽车急加速或高速行驶,或动力电池电量不足时,发动机才参与工作并直接驱动车轮,发动机还带动发电机发电,并将电能供给电机。此时,电机与发动机共同驱动车轮,使车拥有更大的驱动力。
3)动力电池的电能3种来源:
减速或制动时,车轮带动电机旋转,此时电机作为发电机发电;二是发动机直接带动发电机发电;三是外接电源为汽车充电。
混合动力系统的特点:
配备了一台2速变速器。这变速器相当于一台2速双离合变速器,具动变速器的齿轮传递构造,又具有自动变速的功能,不需要人工操作。
2速变速器的两端,装备一台电机,其中一台为主电机,功率较大,主要用于动力驱动,另一台功率较小,主要用于发电。
电量充足且车辆对转矩的需求适中时,离合器1分离,发动机和发电机不工作,主电机工作,离合器2闭合,车辆处于纯电驱动状态。
电量较低、转矩需求也较低时,离合器1分离,发动机带动发电机发电,向动力电电,同时主电机也工作,离合器2闭合,车辆处于纯电驱动状态。
有较大转矩需求时,发动机、发电机和主电机都工作,两个离合器都闭合,车辆处于电力驱动油动力驱动状态。
滑行和制动状态下,两个离合器都闭合,在车身惯性的拖动下,主电机与发电机于发电状态,共同向动力电池充电。
燃料电车边跑边发电?
燃料电池汽车(FCV),是一种将车载燃料电池产生的电力作为动力的汽车。
燃料电池汽车也是完全由电力驱动的电动汽车,但它的电能不是从外接电源获得的,而是利用可实时发电的车载燃料电池获得的。燃料电池汽车相当于自带一个发电站,边跑边发电。
燃料电池汽车,一般由燃料电池反应堆、储氢罐、蓄电装置(动力电池或超级电容)、电动机、电控系统等组成。
5个工作步骤:
第1步:氢气和氧气被输送至燃料电池系统。
第2步:氢气与氧气产生电化学反应,发电和生成水。
第3步:燃料电池和动力电池向驱动电机供电。
第4步:电机驱动汽车前进。
第5步:排出电化学反应生成的水。
燃料电池混动汽车的结构
储氢罐向燃料电池堆提供燃料氢,氢在燃料电池堆中与氧气进行电化学反应产生电,然后供电机使用,在电控系统的指挥下驱动汽车前进。
车制动或减速时,回收的能量可以储存在动力电池或超级电容中,用来辅助驱动车轮。
与纯电车比,纯燃料电车只是电能来源不一样,而动力传递和驱动部分基本一样。
现在的燃料电池汽车还都配有动力电池或超级电容,不仅可以进行能量回收,可以从外接电源充电,还能将燃料电池堆多余的电能储存。
带蓄电池或超级电容的燃料电池汽车,又称燃料电池混合动力汽车。
燃料电池汽车为什么要装备蓄电装置?
1)动力电池或超级电容可以用来储存减速或制动时回收的能量,而燃料电池本身没有储存电能的功能。
2)燃料电池是车载实时发电设备,踩加速踏板要急加速时,从控制器监测到加速信息,到燃料电池产生电能,再到电机接收到电力,都需要一个过程,从而造成“加速迟滞”现象,影响车辆性能。
如此时另有储存电能的动力电池或超级电容,及时为电动机提供电能,可避免燃料电池汽车的“加速迟滞”现象。
燃料电池是怎样产生电能的?
燃料电池是一种不燃烧燃料,而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。
这种电化学反应,与氢气在氧气中发生的剧烈燃烧反应是完全不同的。
只要阳极不断输入氢气,阴极不断输入氧气,电化学反应就会不断进行下去,电子就会不断通过外部电路流动形成电流,从而持续提供电力。
燃料电池与锂离子蓄电池等迥然不同,其结构由正极、负极和质子交换膜构成,但它并不储存电能,不是“蓄电池”,而是“发电池”,它利用供给的燃料(氢)不停地发电。
悬架起什么作用?
悬架就像汽车的腿,上连车身,下接车轮,承上启下,保证平稳行驶。
一是减振作用,这也是当初在汽车上采用悬架的主要原因;二是支撑作用(总不能将车身直接放轮上吧)。
悬架部件
连接车轮和车身的连杆,控制了车轮运动的方式和角度。双臂式、单臂式、扭转梁式、多连杆式等,就是指连杆结构的种类。
位于连杆与车身之间的弹簧,用来支持车身的重量,也可在车轮通过凸凹不平的路面时发挥缓冲作用。
弹簧有螺旋式、钢板式、扭杆式,还有一种橡胶或充满空气的胶囊。
充气式和电磁式的减振器,还可随行车情况而主动调节减振器的性能,实时改变减振器的阻尼。液压式减振器是最常用的一种减振器。
悬架中(一般在弹簧圈中)装置减振器,阻止产生回弹。
弹簧可缓冲地面的冲击,减振器的作用却是限制弹簧弹力。
如左右车轮之间没有硬轴连接、一侧车轮跳动时不会影响到另一侧车轮,就可定义为独立悬架。
非独立悬架
两个车轮之间有硬性连接物,两侧车轮是连接在一体的,当一侧车轮跳动时,另一侧车轮也会受影响。
独立悬架
由于车轮之间没干涉,可以调校出更好的舒适性和操控性。
非独立悬架结构简单,可获得更好的刚性和通过性。
多数轿车的前悬架是独立式的,后悬架各有不同:经济型轿车可能用非独立悬架;中档和高档轿车都用独立悬架。
独立悬架的两侧车轮间没有硬连接,当一个轮子跳动时,另一个轮子不会跟着跳动。
两侧车轮可以各自保持相互独立,都可以尽量与地面保持垂直状态,使轮胎与地面的接触面积较大,保证抓地力和行驶稳定性。
麦弗逊式悬架
连杆支柱式悬架是麦弗逊式悬架的变种,一般出现在后悬架中。
它的下部不再是A臂,而是两根平行连杆和一根纵向拉杆。
扭转梁式悬架
别名转矩梁式悬架、扭梁杆式悬架等。这种悬架的左右车轮之间通过一个扭转梁接。
车轮遇到非平整路面时,粗壮的“扭转梁”仍然会对另一侧车轮产生一定的干涉,只是其干涉程度没硬轴大而已。
厂家一般宣传为半独立悬架。严格来说,应将它归非独立悬架的范畴。
双叉臂式悬架
又称双A臂、双横臂式悬架。下部构造与麦弗逊式悬架一样,是一根A臂(或称又臂),车轮上部也有一根A臂与车身相连,减振弹簧和减振器则一般与下A臂相连。
此时的减振支柱,只承担支撑车体和减振的任务,车轮的横向力、纵向力则都由A臂承担。
这种悬架的强度和耐冲击力,比麦弗逊式悬架强很多。其强度高的特点,被SUV设计师看中,这也是多数SUV上都能看到它身影的原因。
轮胎上下均有A臂支撑,在悬架被压缩时,两组A臂会形成反向力,可以很好地抑制侧倾和制动点头等问题。
由于支撑力强,在弯道上也有利于轮胎定位的精准化,从而可以提高过弯极限。因此,它也得到高级轿车和跑车设计师的青睐。
多连杆式悬架
悬架是由连杆、减振器和减振弹簧组成的。多连杆式悬架,连杆比一般悬架多些。
一般把4连杆或更多连杆结构的悬架,称为多连杆式悬架。
多连杆式悬架,可保证一定舒适性(它是完全独立式悬架),且连杆较多,允许车轮与地面尽最大可能保持垂直,减小车身的倾斜,维持轮胎的贴地性。因此,操控性一般不错。
理论上讲,多连杆式悬架是目前解决舒适性和操控性矛盾的最佳方案。
稳定杆
称平衡杆或防倾杆,两端分别固定在左右悬架上。
转弯时,它可减小车身侧倾程度,使车身尽量平衡。稳定杆一般在注重运动性的车型上使用,前后悬架都可使用。
转弯时,外侧悬架会压向稳定杆,这样稳定杆就会发生扭曲。
由于稳定杆是个弹性杆,相当于一根扭杆弹簧,它的弹力会阻止车轮抬起,从而使车身尽量保持平衡。
空气悬架
空气减振器不像传统减振器那样充满油液,而是用一个空气泵向其充入空气,通过控制空气泵,便可调整空气减振器中的空气量或压力。
因此,空气减振器的硬度和弹性系数是可调的。空气被压缩得越多,弹性系数越大,它越能大大提高行驶运动性和稳定性。
空气弹簧就是一个气囊,它往往要配合减振器一起工作。空气弹簧中的空气量变化时,弹性系数就会发生变化,从而可以调节悬架的软硬度。
空气量可控,所以还可以通过电子控制单元自动控制悬架的软硬度,或者人为地通过操作按钮控制悬架的软硬度。
空气弹簧的长度和行程,也可据弹簧内压缩空气量的多少进行控制。
它通过与发动机相连的空气泵调节泵入的空气量,可调节空气减振器的行程和长度。这就是一些车可升降底盘的原因。
与传统钢制汽车悬架系统相比,空气悬架有很多优势:
高速行驶时,悬架可以变硬,提高车身稳定性;长时间低速行驶时,控制单元会认为汽车正经过颠簸路面,便使悬架变软,提高舒适性。
空气悬架系统还能自动保持车身水平高度,空载满载,车身都能保持水平状态。
空气悬架是怎样调节性能的?
空气悬架是一种主动悬架,它可以控制车身高度、车身倾斜度和减振阻尼系数等。
空气悬架中的电子控制单元(ECU)根据惯性传感器、车身高度、车速、转向角度和制动等信号实时控制空气压缩机的工作情况。
空气压缩机将高压空气输送到每个空气悬架中,根据需要控制每个悬架的行程、阻尼系数和高度等,从而使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。
电磁减振器
利用电磁反应原理开发的一种减振器,可以针对路面情况,在1ms内反应,抑制振动,保持车身稳定。特别在车速很高又突遇障碍时,更能显出优势。
减振器内用的不是普通油,而是称作电磁液的特殊液体。
一旦控制单元发出脉冲信号,线圈内便会产生电压,从而形成一个磁场,并改变粒子的排列方式。
这些粒子马上按垂直于压力的方向排列,阻碍油液在活塞通道内流动的效果,从而提高阻尼系数,调整悬架的减振效果。
瓦特连杆
由英国发明家兼工程师詹姆斯•瓦特发明,曾在别克英朗、奔驰A级(W169)、奔驰B级车上用过。
转向时,离心力会作用在车轮上。瓦特连杆的作用是,平衡两边车轮上的这些离心力,将这些力反转到另一边,以减小后轮侧向力对车轮前束的影响,从而使两侧车轮受力始终与路面保持最适宜的接触,达到最佳的附着力。
自适应减振器
指可据路面起伏和颠簸程度自动调节阻尼系数的减振器。
簧下质量,指不由悬架系统中的弹性元件所支撑的质量,一般包括车轮、弹簧、减振器、制动轮缸以及其相关部件等的质量。
簧上质量,指车辆剩余部分的质量,包括车架、动力系统、传动装置和驾乘人员等的质量。
簧上质量与簧下质量之比越大,意味着该车拥有越好的乘坐舒适性。较小的簧下质量,意味着悬架系统有较好的动态响应能力和操控性。
车轮遇到路面冲击时,如簧下质量较大,它就会有较大的运动惯性,应对路面的反应能力变弱,会将这种路面的起伏状态直接传递给车身,而悬架系统不能完成过滤振动、吸收冲击的任务。
较小的簧下质量,会使悬架系统拥有更好的动态响应,可迅速灵活地应对路面冲击,达到车身平稳。
悬架系统都是妥协设计
悬架系统既要满足舒适性,又要兼顾操纵稳定性的要求,而它们往往又是相互矛盾的。
悬架软时,乘坐较舒服;但悬架太软,就会出现制动点头、操纵不稳等现象,影响运动性能。
悬架设计只好在舒适性和运动性之间妥协,根据车型定位确定它们的具体妥协点。
转向机形式
转向系统,主要由方向盘、转向柱、转向机、转向助力机构、转向拉杆组成。
转向机2形式:一是齿轮齿条式转向机;二是循环球式转向机。
齿轮齿条式转向,小轿车基本采用这种转向形式。循环球式转向,主要用在越野、载货车上。
方向盘下的转向柱末端是个齿轮,这个齿轮与一个齿条相啮合,而齿条则通过转向拉杆与前轮相连。
转动方向盘时,转向齿轮便会带动转向齿条左右运动,进而由转向拉杆推拉前轮进行左右摆动,这样就可以控制汽车向左转、向右转。
齿轮齿条式转向结构简单,可靠性强,传递路感较直接和清晰。
转向机,是将方向盘的转动转换成横向的左右运动。
为使转向操作轻便,转向机被设计成减速传动机构,其减速比,就称为转向机的传动比。
为低速转动方向盘时更轻便、高速转动方向盘时更沉稳,可将齿条上的齿比,设计成可变的,即可变齿比转向系统。
与传统齿轮齿条式转向系统上疏密一致的齿条构造不同,可变齿比转向系统,用两边稀疏、中间细密的齿比结构。
它的转向齿比是可变的,齿条中间位置的转向齿比较小,而两端的转向齿比较大。
高速行驶时,一般转动方向盘的角度较小,此时只用齿比较密的中间齿条段,转向就会精确、稳定;
低速状态下,则往往要大幅度转动方向盘,此时用齿比较疏的两端齿条段,可让转向更灵敏。
循环球式转向
利用滚球沿着沟槽运动来传递转向力的转向机。
循环球能使驾驶人获得圆滑的转向手感,遇到颠簸路面时,也不会使方向盘产生较大的振动。大货车、大客车、越野车和重型 SUV 上,较多用循环球式转向机。
循环球式转向机结构复杂,零件较多,制造成本较高,且转向灵敏性较差,普通轿车上很少用。
为什么转向需要助力?
工程师们想尽办法提高汽车的操控性,如在操控制动系统、离合器等必须消耗体力的驾车动作上,都尽量提供助力。
尤其对女驾驶人来说,如方向盘太沉,可能更费力。
工程师为汽车转向加了液压助力或电助力,利用液压机构或电动机的力量帮驾驶人轻松转动方向盘。
后来发现,太大的转向助力,对高速行驶时的稳定性不利。
高速路上行驶时,稍动方向盘,在助力的帮助下,前轮就可能有很大的转向动作,这对于高速行驶的车辆来说非常危险。
电动随速助力转向系统的优势
电动随速助力转向系统简称EPS,可据当前车速、发动机转速、转向力和方向盘角度来调整转向助力。
车速越高,转向助力越小,反之越大。
电动随速助力转向系统的转向助力,根据车速大小而自动调节,使汽车驾驶更加轻便和安全。
转向时才工作,而直线行驶时不工作,与液压助力相比,可省燃油。
它不存在液压泵工作的问题,即使没将方向盘回正,长时间停车也不会对转向系统造成伤害。
在电动随速助力转向系统的基础上,还可以实现更多的功能,如泊车辅助、车道保持等。
电动随速助力转向系统怎样工作?
转向助力电动机,收集汽车速度的信号,根据汽车速度,调整转向助力的大小。
车速较低时,施加的转向助力较大;车速较高时,施加的转向助力较小。
低速时,后轮与前轮转向相反,以增进汽车的灵敏性,减相小转弯直径。
这明显改善了灵活性,而且由于减小了转向力,还进一步提高了驾乘舒适性。
车速较高,后轮与前轮转向方向相同,从而使汽车的转向更平稳,更顺畅地过弯。
汽车的制动形式,分鼓式和盘式两大类。
原理都是由固定不旋转的部分(制动蹄或制动钳)以一定的力量压迫与车轮一同旋转的部分(制动鼓或制动盘),从而强制车轮制动。
鼓式制动,是因为有一个制动“铁鼓”。制动鼓安装在轮毂上,随车轮一起旋转。它由铸铁制成,形状像圆鼓。
制动时,轮缸活塞推动制动蹄,制动蹄上有摩擦衬片,它压迫制动鼓,使制动鼓受到摩擦而减速,迫使车轮停止转动。
鼓式制动有制动片磨损较少、成本较低和维修较容易等优点。因此,仍广泛应用在经济型轿车后轮上。
盘式制动器
又称碟式制动器,因形状得名。
它由液压控制,主要零部件有制动盘、制动轮缸、制动钳、制动液管等。
制动盘用合金钢制造并固定在车轮上,随车轮转动。
制动轮缸固定在制动器的底板上。制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。
制动轮缸的活塞受制动液管输送来的液压作用,推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动,动作起来像用钳子钳住旋转中的盘子,迫使它停下一样。
盘式制动器散热快,重量轻,构造简单,调整方便。
特别是高负载时的耐高温性能好,制动效果稳定,而且不怕泥水侵袭(离心力的作用可将雨水飞散出去)。
除经济型轿车的后轮制动外,轿车大都采用盘式制动。
制动过程,是利用摩擦力将动能转化热能的过程。如能尽快将热能释放出去,无疑会加快能量转化速度,使汽车尽快失去动能而制动。
盘式制动的散热性能较好,可以使制动系统快速散热。从制动理论上讲,盘式制动的性能优于鼓式制动。
有些制动盘上还打有许多小孔,或将制动盘设计成空心通风式,从而加速散热效果。这是通风盘式制动。
轿车的驻车制动器(“手刹”)都用鼓式制动器,都装在后轮盘式制动器内。拉起驻车制动器手柄时,制动效应只对两个后轮起作用。
驻车制动时,往往只对两个后轮起制动作用。做“漂移”动作时,为了让后轮产生滑动、前轮保持转动,一般都是通过拉驻车制动器手柄(手刹)来实现的。
行驶时,制动摩擦片与制动鼓脱离,没有摩擦;拉起驻车制动器手柄时,是将制动摩擦片拉向制动鼓的内壁,让它们产生摩擦作用,达到驻车不动的目的。
电子驻车制动
电子驻车制动(“电子手刹”)指以电传线控(DriveBy Wire)方式操作驻车制动系统。
它不再通过手拉拉索的方式传递驻车指令,而是通过电子信号来传递驻车指令,并通过电控单元和电动机来完成驻车动作。
电子驻车制动2种形式:
一是拉索牵引式。
它与传统机械式驻车制动的最大区别是,将手拉拉索改电动机牵引拉索。电动机由电控单元控制。
驾驶人操作电子驻车制动按键时,就可控制驻车制动器动作。
二是整体卡钳式。
它不再用额外的鼓式驻车制动,而用电动机和减速机构直接作用在原来的制动钳上,由电动机产生的驱动力作用在制动盘上,从而帮助车辆驻车制动。
为什么一踩制动踏板制动灯就会亮?
稍一踩制动踏板,制动灯也会很敏捷地亮起。
制动踏板上方有制动灯继电开关,正常行驶下,制动踏板和制动灯开关是完全接触的,此时制动灯不亮。
制动踏板被踩下,这个继电开关就会断开,从而接通制动灯的电路,使制动灯被点亮。
陶瓷复合制动盘
这是目前性能较好的制动盘。但价格很高。
能承受1400°C的高温而不变形、不产生裂缝、不抖动,与铸铁制动盘相比具有明显的优势。
1)比铸铁制动盘的重量降低了50%左右,减轻了簧下重量。
2)摩擦系数比铸铁制动盘高25%左右,提高了制动效率。
3)表面硬度很高,制动时磨损很小,寿命能超30万km,是钢制制动盘平均寿命的4倍。
如果没有足够的力踩制动踏板,遇到紧急情况时也非常危险。
几乎所有轿车的发动机室靠近驾驶人的位置,也就是在制动踏板与制动主缸之间,都安装了一个像炒锅一样的部件,那是帮助制动的真空制动助力器。
真空制动助力器的原理
踩制动踏板时,真空助力器内腔的另一侧就会流进大气,橡胶膜片两侧就会产生压力差(一侧是真空,另一侧是大气),膜片就会在压力差的作用下被推动,从而产生制动助力。
车灯
55W卤素灯只能产生1000Im的光,而35W氙气灯能产生3 200lm的强光,亮度升了300%。
氙气灯寿命约3000h,卤素灯只有500h。
氙气灯功率只有35W,发出的光却是55W卤素灯的3倍以上,能省约40%汽车电力系统的负荷。
随动转向前照灯系统,也称自适应前照灯系统AFS。
行驶中转动方向盘时,前照灯也会转动一定角度(一般为15°),以消除照明死角。
尤其弯道边上有行人或骑车人时,随动转向前照灯就尤为重要。
随动转向前照灯的随动功能,一般在车速大于10km/h时,自动激活。前照灯上装有步进电动机及其控制器。
转弯时,该步进电动机跟随驾驶人转动方向盘的角度,不断调整灯光在水平方向上的照射方向。
灯光转动的角度在转弯方向的内侧,最大可达15°,外侧最大达7.5°。
随动转向前照灯,可在包括驾乘变化在内的载荷变化或路面变化时,自动调整照射距离和上下角度。
例:上坡时,稍向上抬起一定角度,以照亮坡道上方路面;下坡时降低一定角度,以保证照射距离。
如前后载荷变化,它也会据情况自动调整照射角度,既可看清路面,又可避免对面车辆使人眩目。
矩阵LED前照灯
以奥迪A8为例,矩阵LED前照灯由25个发光二极管组成,它产生的光线与日光相似,色温约为5500K。
每只灯能耗仅40W,比目前高效的氙气前照灯还低。
LED灯红色发光二极管的最高温度约120°C,白色约150°C,远低于最高400°C的卤素前照灯, 因此不会过热。
同时,风扇能将LED灯产生的热量吹向灯罩,避免灯罩在冬天可能出现的冰雪凝结现象。
当前照灯开关处于“自动”状态,并同时开启了远光灯,且速度达到或超过60km/h时,矩阵LED前照灯将会被激活。
一旦灯光系统所连接的摄像头检测到前方有其他交通对象,如骑车人等,灯组控制器会立即关闭射向该对象的LED灯源,其他灯源保持照明,或使灯光分64个阶段变暗。
矩阵LED前照灯组投射出的光线,能自动避开逆向驶来的车辆和前方行驶的车辆。
一旦逆向车辆驶离,矩阵LED前照灯会自动切换回全功率状态,继续为驾驶人提供最佳的照明视野,且不会对道路上的其他车辆或行人造成眩目,同时它还能为车辆旁边区域提供充足的照明。
奥迪A8等车型上,矩阵LED前照灯,可与夜视辅助系统相互配合。
夜视辅助系统,监测到行人出现在车辆前方关键区域时,矩阵灯组中的一个LED灯会对前方行人自动连续快速闪烁3次,目的是将行人突出照亮,与周围背景形成明显的对比,起到警告行人和驾驶人的作用。
欧盟规定,2011年起,欧盟境内所有新车必须安装LED日间行车灯(DRL)。
日间行车灯不是照亮车前道路,而是让其他车辆和行人看到自己,从而提前避让。
大多车型都用LED灯作为日间行车灯,因此它的耗电量极小,甚至可忽略不计。
什么是全天候灯?
全天候灯已替代了传统的雾灯:一是它与前照灯整合在一起;二是在下雨、潮湿路面行驶时,它会自动调整,以防驾驶人被自己车的灯光反射眩目。
激光前照灯优势
2014年,奥迪在高性能超级跑车R8 LMX上配备激光远光灯,实现了该技术在全球的首次量产。
之前,该技术曾装在奥迪R18 e-tron quattro赛车上,并经过“勒芒24h耐力赛”的检验。
新一代激光远光灯,可照射出长达数百米的光柱,照明距离是普通LED远光灯的2倍。
激光远光灯在车速超过60km/h后被激活,配合智能摄像头,可自动识别对向的行车人员,并自动开启防眩目功能。
雨感刮水器
核心部件是雨量传感器。
可检测落在前风窗玻璃上的雨量,然后将信号传递到中央控制单元,由它控制刮水器电动机的工作。
法国雷诺公司的二极管传感器,利用发光二极管向风窗玻璃投射光线。
有雨滴落在玻璃上,就会反射光并被光敏二极管接收,光敏二极管的电压就会变化。
二极管有一个设定好的电压值,超过这个电压值后,中央控制单元会指挥刮水器电动机的工作,并根据电压值大小,自动调节刮水器的工作频率。
汽车空调怎样制冷?
空调系统工作时,制冷剂以不同状态,在这个密闭系统内循环流动。
每个循环由4个基本过程组成:
压缩过程:压缩机吸入蒸发器出口处低温低压的制冷剂气体,把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。
散热过程:高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器,由于压力和温度的降低,制冷剂气体冷凝成液体,并排出大量的热量。
节流过程:温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大,压力和温度急剧下降,以雾状(细小液滴)排出膨胀装置。
吸热过程:雾状制冷剂液体进入蒸发器,因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度,所以制冷剂液体蒸发成气体。
在蒸发中大量吸收周围的热量,而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。上述过程周而复始,从而达到降温目的。
制动中,如车轮未抱死,车轮有承受一定侧向力的能力,汽车在横向干扰力的作用下,一般不会发生侧滑现象。
如车轮抱死,即车轮停止旋转,车轮立即丧失承受侧向力的能力,汽车在横向干扰力的作用下,很容易发生侧滑。
ABS相当于“点制动”,检测到车轮抱死时,会自动松开制动,再重新制动,让车轮保持转动而非滑动状态。
ABS松开和重新制动的频率,可达每秒10~20次。
电子制动力分配(EBD)
汽车制动时,如给车轮同样的制动力,会导致四个车轮的制动效果或摩擦阻力不一致,使汽车失去平衡。
EBD可合理分配每个车轮上的制动力,让汽车制动时尽量保持平衡。
EBD可据汽车的重量和路面条件来控制制动过程,自动以前轮为基准,去比较后轮轮胎的滑动率。
前后轮有差异,而且当差异程度大到必须调整时,会调整汽车制动液压系统,使前后车轮的制动液压,接近理想分布,从而改善制动力的平衡,达到防止侧滑的目的。
行驶时,驱动力取决于发动机的输出转矩,但又受到驱动轮附着力的限制,而附着力的大小又取决于路面的附着系数。
在东北,可能都有在冰雪路面上起步时,踩加速踏板太猛,导致不能起步的经历;行驶中加速太猛,车还会在冰雪路面上打转。
这都是驱动力过大惹的祸。
制动时,如能切断发动机施加给车轮的驱动力,也有利于快速制动。
为适时据行驶条件来调节发动机的驱动力,牵引力控制系统(TCS)应运而生。
TCS与加速防滑控制系统(ASR)、DTC(宝马)、TRC(丰田)等系统都是起同样作用的,只是名称不同。
TCS也是在ABS的基础上发展而成的。
它遵循车轮的滑转差,介于10% ~30%时车轮附着力最大这一原则进行设计。
起步或加速时,一旦电子控制单元监测到驱动轮的滑转差大于30%,就向发动机发出指令减小驱动力,发动机便会减少喷油量,从而减小发动机转矩输出,使驱动轮的滑转差回到10%~30%,保证车轮始终拥有较大的附着力。
如果需要,发动机还会向某个驱动轮施加一定的制动力,以阻止车轮打滑。
同理,制动时,除完成防抱死和制动力自动分配外,电子控制单元还向发动机发出停止喷油的指令,切断发动机动力输出,帮助车轮快速制动。
ESP(电子稳定程序)是更高级的车辆稳定控制系统,是在ABS、EBD、TCS的基础上发展而来的。
它有TCS等的功能,可以控制驱动轮的制动力,而且可以控制从动轮的制动力,也就是可以分别独立控制每个车轮的制动,从而可以“纠正”车辆更危险的不稳定状况。
后轮驱动汽车在转弯中发生转向过度而要出现“甩尾”的现象时,ESP会制动外侧前轮来稳定车辆;
前轮驱动汽车在转弯时发生转向不足而要出现“推头”现象时,ESP便会制动内侧后轮来纠正车辆的行驶方向。
尤其急打方向盘时(如紧急躲闪路中突然出现的行人),ESP的介入,大大降低车身失控(如侧滑、甩尾)的危险。
ESP是博世、奔驰对车辆稳定控制系统的称呼。本田称之为VSA,丰田称之为VSC,宝马和马自达称之为DSC等。它们的原理和作用基本类似。
制动力辅助系统(BAS)发现驾驶人迅速大力地踏制动踏板时,便会认为是突发的紧急事件,马上自动提供更大的制动力,增大制动效果。其施压速度也远快于驾驶人,这能大大缩短制动距离,增强安全性。
被动安全系统
预紧式安全带
在碰撞发生的瞬间把安全带拉紧几厘米,使发生正面碰撞时驾乘人员不会因惯性作用而先向前冲,而是紧紧贴在座椅靠背上,会更大限度地保护驾乘人员。
常见的预拉紧装置是一种爆燃式的。
汽车受到碰撞时,预拉紧装置被激发,密封导管内底部的气体引发剂立即自燃,引爆同一密封导管内的气体发生剂,气体发生剂立即产生大量气体膨胀,迫使活塞向上移动拉动绳索,绳索带动驱动轮旋转,进而使卷收器卷筒转动,织带被卷在卷筒上被回拉。
最后,卷收器会紧急锁止织带,固定驾乘人员身体,防止其身体前倾,避免其与方向盘、仪表板和风窗玻璃碰撞。
安全气囊
安全气囊就是个爆炸装置,但它不会轻易启爆。只有以一定速度撞击硬性物体时,汽车的安全气囊才可能会打开。
汽车后碰、翻转或较低车速碰撞时,甚至轿车追尾钻入大货车尾部时,安全气囊都不一定能启爆。
安全气囊中的爆炸,就是气体发生化学反应的过程,它们反应的结果是产生氮气,用来迅速充满气囊。
智能网联汽车三大关键技术:“自动驾驶”“智能座舱”“车联网”等关键技术。
汽车的智能化功能:
1)能替代人来操作车辆,按照人的意愿到达目的地(自动驾驶)。
2)能自动分析车辆行驶的安全及危险状态并自动避让(自动驾驶)。
3)能实现完全智能化的车内操作(智能座舱)。
4)能通过车载传感系统和信息终端实现与人、车、路等的智能信息交换(车联网)。
燃油汽车和电动汽车都可实现智能化。
自动驾驶级别
国内将自动驾驶技术水平,划分为从LO到L5 这6个级别。自动驾驶技术水平逐步提高,其实是将驾驶权限逐步转让,直到最高级别的无人驾驶。
自动驾驶系统怎样工作?
自动驾驶系统主要由感知系统、决策系统和执行系统组成。
主流感知方案2种:
一种是多传感器融合方案,即同时使用摄像头和雷达采集信息,分别利用摄像头和雷达的特点,让其处理各自擅长的数据类型和任务,并将处理结果进行融合得到统一的感知结果;
一种是以特斯拉为代表的纯视觉路线,即仅用摄像头作为传感器进行信息采集,构建纯计算机视觉网络进行感知结果输出,类似人眼感知模式。
激光雷达看得远,看得清,但看不见近处,是个远视眼,拥有夜视能力,但对恶劣天气无能为力,同时只能看见三维结构,看不见二维平面结构;
毫米波雷达能看远,也能看近,但越远越看不清楚,是个近视眼,不仅拥有夜视能力,且拥有恶劣天气条件下能看见的超能力,不过同样看不见二维平面结构;
摄像头仅凭自身能力很难准确判断距离,但有算法加持,可以发展出该能力,且摄像头能看见更多信息,包括车道线等二维结构、物体分类、颜色等,是个超级眼,但在光线不佳、有雨雪雾等恶劣环境下,能力存在短板。
目前多传感器融合路线各取所长,通过激光雷达在各种光照条件下探测距离并完成物体形状分类,通过毫米波雷达探测附近物体距离并保障自动驾驶感知在恶劣天气条件下的鲁棒性,通过摄像头识别物体细致分类及车道线、交通标识、信号灯等参与交通必须掌握的信息。
超声波传感器
非金属物体不能反射雷达发射的电磁波,所以,雷达不适用于检测车辆周围障碍物,如树木、石头、人、动物等。汽车雷达只适用于检测车辆之间的距离。
装在保险杠上的发射器,向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时。超声波碰到障碍物时会被反射,接收器收到反射波就停止计时。
根据计时器记录的时间,系统就会自动计算出发射点与障碍物之间的距离,并将距离显示在倒车影像上,或以蜂鸣声的急促程度来提示汽车与障碍物之间的距离。
定速巡航系统(CCS)
也称巡航控制系统,是一个车速闭环控制系统,也称反馈控制系统或自动控制系统。
从抽水马桶到火箭发射,再到管理科学,都离不开反馈控制理论。
定速巡航上,它不断地将实际车速与驾驶人设置的车速进行比对,一旦发现它们有偏差就会发出调整动力输出的指令,使实际车速与设置车速尽量一致。
车辆上坡时速度下降,车速传感器发来的车速比设置的车速低,控制单元将发指令给伺服执行机构,加大动力输出,以保持车速;
下坡时实际车速比设置的车速高,控制单元将发出指令,减小动力输出,以保持车辆按设置速度行驶。
高级驾驶辅助系统(ADAS)
高级驾驶辅助系统3部分:环境感知、运算决策和控制执行。
ADAS常见功能:自适应巡航控制系统(ACC)、自动紧急制动系统(AEB)、变道警告系统(LCW)、车道保持系统(LKA)。
自适应巡航控制系统(ACC)
行驶中,安装在车前部的车距传感器(毫米波雷达)持续扫描车辆前方道路,同时轮速传感器采集车速信号。
本车与前车的距离小于设定值时,ACC控制单元通过与防抱死制动系统、发动机控制系统协调动作,使车轮适当制动,并使发动机的输出功率下降,保证与前方车辆始终保持设定的车距。
本车与前车的车距超过设定值时,ACC控制单元就会控制车辆按照设定的车速巡航行驶。当前车停止时,本车可跟停,并跟随起步。
自动紧急制动系统(AEB)
利用毫米波雷达、摄像头和其他感知传感器,实时检测本车的速度以及与前方车辆的距离和前车速度,并将与前车距离与设定的距离进行比较。
监测到与前车距离小于设定值时,将发出警告声以提醒驾驶人注意距离。如果驾驶人不响应,距离继续变小时则将主动施加制动,以防止本车与前车碰撞。
变道警告系统(LCW)
许多危险发生在变道并线中,此时在车辆的两侧后方都存在盲区,如未仔细观察就匆忙变道并线,很可能与侧后方车辆撞在一起。
开转向灯准备变道时,变道警告系统(LCW)借雷达波束,监控车辆两旁和后方的行驶区域,如监控区域内有车辆或者有车辆正在高速驶近,就通过点亮后视镜上的警告灯来提示驾驶人。
此时驾驶人没有注意到这些情况并打开了转向灯准备变道,变道警告系统就会发出高亮度闪烁警告,提醒驾驶人此时变道会非常危险。
变道警告系统也称换道辅助系统、盲点监测系统、并线提醒系统等。
车道保持系统(LKA)
行车轨迹偏离车道中心线时,会自动给予纠正,但打开转向灯时,不予纠正。
车道保持系统应用的前提是,车辆须配用电动助力转向系统(EPS),还要在前风窗玻璃上端安装数字式摄像头,实时拍摄前方道路上的车道线。拍摄的图像由电子控制单元进行实时处理分析。
如行驶路线偏离车道中心线并超过设定的偏离值,又没打开转向灯,电子控制单元就会向EPS发出指令,对方向盘施加一定的力(这要靠电动助力转向系统),从而对车辆的行驶方向进行纠正,让车辆保持在车道中间行驶。
智能座舱硬件配置
流媒体后视镜:通过车辆后置的一枚摄像头,实时拍摄车辆后方的画面,能够将无损、无延迟的画面在车内后视镜显示屏上呈现出来。
抬头显示(HUD):可以把重要的信息映射在风窗玻璃上,使驾驶人不必低头就可以看清重要汽车信息,包括导航、车速等。
智能控制系统
车载操作系统:车载操作系统是管理和控制车载硬件与车载软件资源的系统软件。
就像 Windows、安卓及iOS系统一样,车载操作系统是用户操作驾驭汽车的接口,也是让车载硬件与控制软件、相关数据及第三方应用连接的平台。
远程升级(OTA):通过网络自动下载升级包并安装,实现对车辆功能和性能的升级。
驾驶人监测系统(DMS):检测驾驶人是否出现疲劳及其他异常驾驶状态的辅助设备。
语音操作助手:利用人工智能技术,识别驾驶人的语音后按指令完成操作。
手势操作助手:利用人工智能技术,识别驾驶人的手势动作后,完成指定操作。
远程升级(OTA)
2012年,特斯拉 Modes S率先采用OTA,对地图、音乐等车载信息系统进行升级。
2015年开始,特斯拉 OTA 开始对电子器件功能进行升级,包括动力系统、自动驾驶系统,以及多个域控制器和域控制器之下的 ECU 等。
汽车OTA分软件升级(SOTA)和固件升级(FOTA)。
SOTA 像是为计算机操作系统“打补丁”做迭代升级,多应用于多媒体系统、车载地图以及人机交互界面等模块。
FOTA是通过网络升级,下载一个新的固件镜像或修补现有的固件,从而达到改善车硬件功能的作用。
多数升级声称几分钟内完成,但也可能长达一夜。像手机更新,一些车型要求电量至少50%。
抬头显示(HUD),也称平视显示系统,默认显示行车速度、导航、转向及自适应巡航(ACC)等相关信息。
驾驶人几乎不需低头看仪表板,就能了解行车和导航信息,极大提高了行车的安全性。
HUD两个部分:资料处理单元与影像显示装置。
资料处理单元将行车各系统的资料如车速、导航等信息整合处理之后,转换成预先设定的符号、图形、文字或者数字的形态输出;影像显示装置安装在仪表板上方,接收来自资料处理单元的信息,然后投射在前风窗玻璃的全息半镜映射信息屏幕上。
显示内容先被投射在固定矫正镜上,然后反射到旋转矫正镜,再投射到前风窗玻璃上,最后在驾驶人面前一定距离显示模拟图像。
车联网能帮助汽车实现什么功能?
车联网技术主要指车与云平台(V21)、车与车(V2V)、车与路(V2R)及 V2X等全方位的网络链接、信息交流与共享。
车联网技术包括:识别传感技术、网络通信技术、大数据云计算技术和卫星定位技术等。
车路协同
依托最新的信息通信及互联网技术,实现人、车、路、云实时交互、协同控制的智能交通系统,提高道路行车安全性、降低事故发生率、提高道路的通行效率等。
与车路协同相对应的是单车智能,它完全依靠车载系统实现自动驾驶功能。
为什么车身要由面板和骨架组成?
车身面板只是汽车的“皮肤”,它的厚薄甚至强度如何,对汽车安全性没太大影响。
所有车身面板,只起到防风挡雨和美观的作用,它们都焊接固定在特别设计的钢铁骨架上。骨架形状基本决定了车身的造型。
为使车身更加安全,分散来自各方向的撞击力,汽车厂商在设计汽车时往往都要把车身做成像一个鸟笼子那样,也称为“网状交叉式设计”。
这种钢制安全车厢,能按照设计师预先设计的方向传递撞击力,从而将强大的外力分散到多个钢梁上,帮助驾乘人员抵抗极大的撞击力,使他们免受伤害。
什么是承载式车身和非承载式车身?
承载式车身的汽车没有刚性车架,发动机、前后悬架、传动系统的一部分总成部件都装配在车身上,车身负载通过悬架装置传给车轮。承载式车身就是整个车身为一体,没有所谓的大梁,悬架直接连在车身上。
普通轿车几乎都采用承载式车身。打开发动机舱盖,就可看到前悬架连在了前翼子板内侧的车身上。
承载式车身的优点:公路行驶平稳,车身为一体,振动固有频率低,噪声小,重量轻,比较省油。
缺点:底盘强度,远不如有大梁结构的非承载式车身,四个车轮受力不均匀时,车身易变形。
非承载式车身的汽车,有一刚性车架,又称底盘大梁,发动机、传动系统、车身等总成部件,都固定在车架上,车架通过前后悬架与车轮连接。
非承载式车身,就是有大梁的车身结构,发动机、传动系统、悬架,甚至车身等都固定在车架上。弯腰看车底,有贯穿前后的两个纵梁。
非承载式车身的优点:底盘强度较高,抗颠簸性能好;四个车轮受力即使再不均匀,也是由车架承担,而不会传递到车身上去,因此车身不易扭曲变形。
缺点:车身较笨重。多用在货车、客车和越野车上,也有部分高级轿车使用,非承载式车身有较好的平稳性和安全性。
承载式车身更像甲虫,车身承担更大的重量;非承载式车身更像大象,骨架承载主要重量。
正因如此,承载式车身只适用于小型车辆,如普通轿车等。大型轿车、越野车、货车和大客车等,则一定要用非承载式车身形式。
为什么说车门防撞杠非常重要?
厂商为了提高汽车的安全性,在车门夹层中间放置一两根非常坚固的钢梁,即车门防撞杠。
汽车受到侧面撞击时,可减轻车门的变形程度,从而起到对驾乘的保护作用。
驾乘人员在受到侧面撞击时更危险,因为驾乘人员的身体与车门间没有多大空隙,不像受到正面撞击时,至少驾乘人员前方还有一定的空间作为缓冲,侧面受到撞击时几乎没有什么可缓冲的余地,驾乘人员的胸部直接就会受到外力的侵害。
因此,车门防撞钢梁就成为最重要的防线,是驾乘人员的贴身保镖。
受撞击时,汽车外板起不到对车内驾乘人员真正有效的保护作用,车身骨架才是保护驾乘人员的主要防线;而在侧面撞击时,车门内的防撞杠则是第一道防护线。
什么是NVH特性?
NVH是Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度,俗称不舒适性或不平顺性)的缩写。
噪声是由振动引起的,通过振动波来传递,因此,噪声、振动和声振粗糙度在汽车等机械的振动中,是同时出现且密不可分的,常把它们放一起研究,简称为汽车的NVH特性。
驾乘在汽车中的一切触觉和听觉感受,都属于NVH研究的范畴。NVH还包括汽车零部件由振动引起的强度和寿命等问题。
车辆行驶时的振动源主要有三个:发动机、传动系统和不平的路面。
行驶的噪声有四个:发动机产生的噪声、空气流过车身时的噪声、轮胎滚动和振动的噪声以及车身和底盘结构振动时产生的噪声。
行驶在不平路面时,车身会产生一定扭曲,车身钣金件在各种力的作用下,会产生一定的扭曲和振动,产生一定噪声。
底盘中的部件,尤其是传动和悬架结构等运动部件,运行时也会因转动、扭动或振动而产生一定的噪声,尤其行驶在不平路面或高速行驶时,底盘噪声可能更大。噪声可能会通过底盘而传入车内。
什么是车身刚性?
刚性指物体受力后抗变形的能力。车身刚性则指在施加不至毁坏车身的普通外力时,车身不容易变形的能力。
高刚性车身,有极高的抗扭曲和抗弯曲的能力,反之亦然。
行驶在凹凸不平的地面时,刚性差的汽车车身会发出“嘎吱嘎吱”的响声,这样的车身此时扭曲较严重,使一些装配部位产生摩擦。
高速转弯时,车身刚性好的车辆在过弯时,行驶稳定性较好,反之亦然。
为保证车身有较高刚性,可靠手段是,通过采用高强度钢材来打造车身关键部位,而对刚性没有影响或影响较小的部位,则用普通钢材或材质来制作。
怎样减轻车身重量?
更厚的钢板会增加车身重量,这对于汽车安全不一定是好事,因为车身越重,其制动和操控能力,可能受的影响越大。
为提升车辆的安全性、加速性和燃油经济性,厂商越来越重视汽车轻量化。
车身一些部位,用强度较高但重量较轻的材料;一些部位(车前和车尾部)用强度较小、重量也较轻的钢板,以吸收撞击力。
保险杠、前后翼子板的强度对驾乘人员的安全防护基本没什么影响,为减轻车身重量,一些车已用塑料等非金属材料来制作保险杠和翼子板。塑料弹性较好,还能起到保护行人的作用。
对车身轻量化起作用最大的,还是广泛采用铝质材料。不太重要的部件,如发动机舱盖、行李舱盖、减振器顶座、车门内板等,可以使用重量较轻的铝材。
为什么说行驶时是穿过一个洞?
汽车飞驰时,实际是要在空气中钻过一个洞。空气看不见,但确实存在。空气对汽车会产生阻力,这种阻力会消耗汽车的能量或燃油,并影响速度。
汽车穿过空气时,它自然必须钻过一个比较高的洞,这要付出更艰辛的努力和消耗更多的燃油。
如汽车的外形棱角分明,在棱角的前面和后面还会扰乱空气的流动顺序,形成“紊流”。“紊流”会影响空气流过车身的速度,增加汽车行驶时的阻力。
跑车等追求高速的车型,一般会把车身设计得很低,这样行驶时只需要在空气中钻过一个较矮的洞即可。
跑车造型师还会把车身设计得非常平滑、流线,这样空气可以很顺畅地流过车身,尽量减小空气对汽车行驶的影响。
空气动力学
工程师们关注两大方面:空气阻力和行驶稳定性。
通过空气动力学测试,可以不断修改汽车的外观造型,降低汽车的风阻系数,减小汽车行驶中遇到的空气阻力,从而减小能量消耗。
宝马的空气动力学专家称:每减少10%的空气阻力,就会降低2.5%以上的能量消耗。
空气动力学在汽车上的另一应用是,提高汽车的行驶稳定性。
行驶时,会对相对静止的空气造成不可避免的冲击,空气向四周流动,蹿入车底的气流,会被暂时困于车底各机械部件之中,空气会被行驶中的汽车拉动,所以当一辆汽车飞驰之后,地上的纸张和树叶会被卷起。
车底气流会对车头和发动机舱产生一股上升力,削弱车轮对地面的抓地力,影响行驶稳定性和操控表现。
合理应用空气动力学测试,还可以让车在行驶中较洁净,使进入车内的空气量较合适,还能引导空气对制动系统进行冷却等。
什么是风洞测试?
汽车公司开发时,先制作1:5、1:2或1:1的油泥模型,然后在风洞中做试验,测试模型在空气中快速行驶的性能表现,不断进行修改和完善。
汽车风洞,是用来研究汽车空气动力学的一种大型试验设施,是用来产生人造气流(人造风)的管道。
2009,宝马有两个风洞:Aerolab风洞内,可以测试1:2的汽车油泥模型。“主风洞”内,可以测试1:1的汽车油泥模型和实车。
风洞试验后,可以根据试验情况对车身各部分进行细节修改,使风阻系数达到设计要求,再用三维坐标测量仪,测量车身外形,绘制车身图纸,进行车身冲压模具的设计、生产等技术工作。
风洞不是个洞,而是一条大型隧道或管道,这与Wind Tunnel 的原意相符。
风洞里有一巨型风扇,能产生一股强劲气流。气流经一些风格栅,减少涡流产生后,才进入试验室。
风洞的作用是,可以测量汽车的风阻,风阻的大小用风阻系数C 表示。风阻系数越小,说明汽车受空气阻力的影响越小。
风洞还可研究气流绕过车身时所产生的效应,如升力、下压力,并模拟不同的气候环境,如炎热、寒冷、下雨或下雪等情况。
工程师们便可以知道汽车在不同环境下的工作情况,特别是散热器散热、制动器散热等问题。
汽车风洞有模型风洞、实车风洞和气候风洞等。实车风洞还不多,集中在日本、美国、德国、法国、意大利等的大型汽车公司。
我国最大型的风洞,是中国航空动力研究所的风洞试验室。它承担中国航天和航空机械的风洞试验任务,也可用于汽车、建筑物、运动设备的风洞试验。
怎样测量空气阻力系数?
正常行驶中受到的力,大致来自三个方面:一是发动机输出的前进力量;二是地面的摩擦力;三是空气阻力。
空气阻力可以通过空气阻力系数计算出来。
空气阻力俗称风阻,空气阻力系数俗称风阻系数。流线型越强的汽车,其风阻系数也越小。
风洞测试时,借由风速来模拟汽车行驶时的车速,再以测试仪器来测知该车需要花多少力量来抵挡这风的阻力,使车不至于被风吹得后退。
测得所需之力后,将其再减去车轮与地面的摩擦力,就是空气阻力,也就是风阻了,再根据空气动力学的公式,算出风阻系数。
多数轿车的风阻系数在0.30左右,流线型较好的跑车等,风阻系数可在0.28以下,一些赛车可达0.15。
车模所受的空气阻力,是通过车顶上的压力传感器测得的。风洞中的电子秤,可测得一枚硬币的重量。
车模下是模拟道路行驶状态内传送带,它甚至可以模拟汽车在转弯时遇到空气阻力的状况。
为什么行驶时会受到升力?
升力是飞行的基本要素,但就陆地行驶来说,升力却是不利因素,因为车轮要紧贴路面,才能产生抓地力。
流线型的车身与飞机机翼有一共同点:在它们上部表面掠过的空气,其流程比在它们底部掠过空气的流程长。
掠过汽车上面的空气在相同时间内流程较长,这部分空气的流速也就较快。
根据流体力学中伯努利(Bernoulli)定律:等高流动时,流体速度越快,压力会越小。
因此,汽车上部所受的空气压力要比底部小,这种压力差便会产生升力。
升力产生的原因:汽车前进时,气流与车头互相碰撞后,有一部分气流会从车顶流过,一部分则从车底流过,而从车顶流过的气流行程较长,因此气流密度也就降低了;从车底流过的气流,则有点被“压缩”的情形,压力较上部气流大。
每辆汽车多少都会受到升力,行驶速度越高,升力越大。
抓地力减小后,汽车的驱动力就很容易突破抓地力的极限,使车轮打滑,影响行驶稳定性。抓地力减小,还影响驱动力的发挥。
后驱型的跑车或赛车上,会加装扰流板,增强车尾的下压力,提高后轮抓地力,保证跑车和赛车的操控性和动力性。
扰流板的作用
扰流板是安装在汽车车身上的一些板类件,以增大汽车下压力,改善和平衡高速行驶时的动力与稳定性能。
扰流板是受机翼的启发设计的。汽车尾端上安装的这个平行板的横截面与机翼的横截面相同,只是反装,平滑面在上,抛物面在下,行驶中会产生与升力同样性质的作用力,只是方向相反。
利用扰流板向下的力,来抵消车身上的升力,保障行车安全。
赛车扰流板较高,可充分发挥扰流作用,使没有乱流的气流直接作用在扰流板上,而且使它产生的下压力,不致作用于车身而抵消其效应。因此,必须将扰流板离开车身表面安装。
普通轿车速度不高,扰流板难以发挥实际作用,美化外观,成了装扰流板的目的。
为什么两厢车要装后刮水器?
两厢车尾部“紊流”严重。
两厢车的车顶气流到后风窗顶端时突然下降,在后风窗处形成负压,从而形成较大的涡流,以致后风窗玻璃更容易蒙上尘土。
因此,两厢车一般都装后刮水器,以及时清除后风窗玻璃上的尘土。
一些两厢车在车尾顶部安装车顶扰流板,可以使气流更顺利地流过车顶。
三厢车的车顶气流直到行李舱盖后端时,才会突然下降而形成涡流。
但在流过后风窗玻璃时,由于气流所受压强仍较大,它会快速“扫过”后风窗玻璃,从而使三厢车的后风窗玻璃较两厢车保持更干净的状态。
轮胎胎块和沟槽
每个胎块都有分工,各司其职。
最中间的胎块和两侧的肋肩,形成轮胎摩擦地面的主要区域,它们要紧紧抓住地面。
胎块和肋肩间的沟槽,起排水作用,以免在轮胎和地面间形成一层水膜。
以100km/h的速度行驶的汽车,每秒从轮胎下排出8L的雨水。
轮胎边沿上的细沟槽,可以让轮胎变形弯曲,以保证汽车的操控性能。
胎肩:转弯时保证轮胎有足够抓地性,因为此时胎肩也要接触地面。
轮胎上有非常细的沟槽,干燥路面行驶,可提高舒适性;雨路行驶时,可及时切破水膜,提高安全性。
轮胎花纹较细腻,沟槽较浅,较扁平,可能是偏运动特性的干燥轮胎;轮胎花纹较大,沟槽较深,可能是雪地或冬季轮胎。
轮胎噪声:一是凸起部分撞击路面的声音;二是沟槽内空气先是被压缩,辗压过后又被释放,相当于爆破的气球,会产生爆破声。轮胎转速较快,听起来就是连续不断的声音。
橡胶层下是坚固有弹性的钢丝带束层,防止轮胎突然爆破。
钢丝带束层下,是支撑轮胎并起骨架作用的胎体,它对减小轮胎变形起较大的作用。一般也是由钢丝和其他材料制成的。
轮胎标识,主要有胎宽(mm)、扁平比(%)、轮辋直径(in,1in=25.4mm)、负载指数和速度指数等。
轮胎的接地面积
人向前走时,实际是往后蹬地面。如地面较滑,或鞋底与地面之间的摩擦力非常小,就可能滑倒。
每个车胎与地面的接触面只有一个鞋印大小,总面积是成人鞋底面积的两倍。但它们要承受相当于20个成人的重量,行驶速度则是成人的10倍以上。
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