淺談電動汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車

蔡睿智

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430050）

1 電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與問題

電動汽車定義為全部或部分由電機驅(qū)動、并配置大容量電能儲存裝置的汽車。電動汽車主要有純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車3種類型。現(xiàn)階段電動汽車主要以純電動汽車和混合動力電動汽車的形式出現(xiàn)。電動汽車的出現(xiàn)其實早在100多年前，汽車工程師們就使用電力驅(qū)動過汽車，不過當時的電能儲存裝置所儲存的能量不能讓車跑太遠，高效的汽油逐漸成為了公路世界的主流。半個多世紀以后，電力汽車再次來到路上。隨著能源危機的不但擴張，全球的電動汽車產(chǎn)業(yè)都受到了前所未有的重視，獲得了快速的發(fā)展。特別是在我國政府政策和經(jīng)濟的大力支持下，我國的電動汽車行業(yè)獲得了迅猛的發(fā)展出現(xiàn)了一些擁有相關(guān)核心技術(shù)的新能源汽車公司如BYD，北汽新能源等。同時在終端市場，每年的新能源汽車（電動汽車）銷量節(jié)節(jié)攀升。通過這些努力，我國的汽車行業(yè)有望憑借電動汽車在全球汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車。

現(xiàn)今電動汽車的研究主要集中在電機系統(tǒng)，電池系統(tǒng)，電控系統(tǒng)這“三電”上。電機系統(tǒng)是電動汽車的動力源。電池系統(tǒng)包括電池，充電組件等。電動汽車對電池系統(tǒng)的要求較高，要有較好的充放電特性，要有較高的能量密度，較好的運行穩(wěn)定性等。現(xiàn)階段電動汽車的電池主要采用三元鋰電池，它具有電池電壓高、重量輕、能量密度和能量效率高等特點。如今對于電池的研究主要集中在提升它的能量密度以及充電時間上。隨著不斷的投入，電池的性能得到了較大的提升，已經(jīng)出現(xiàn)了續(xù)航里程達到600km以上的電動汽車。電控系統(tǒng)是電動汽車上把電動汽車各個部件有機結(jié)合起來的關(guān)鍵部件。電控這里所謂的電控中最為關(guān)鍵的是電機控制和動力電池控制（BMS），把汽車上的所有這些控制元件集成在在一起，就是所謂的ECU，可以理解為整個電動汽車的“大腦”。一般來說，電機所有的加速特性等都是需要電機控制系統(tǒng)進行控制和調(diào)節(jié)。最基本的控制就是將動力電池的直流電轉(zhuǎn)化為電機所需要的交流電，然后根據(jù)速度輸出需求機芯動態(tài)調(diào)節(jié)。在不斷的優(yōu)化系統(tǒng)下，電動汽車的電控系統(tǒng)已經(jīng)得到了很大的提升，特點是在控制精度以及識別場景方面。

電動汽車的發(fā)展前景無疑是美好的，但首先應(yīng)解決電動汽車所面臨的幾大問題。制約電動汽車發(fā)展的最主要問題是續(xù)駛里程有限，蓄電池使用壽命太短，蓄電池尺寸和質(zhì)量的制約，電動汽車價格昂貴，間接污染嚴重等等。只要解決了這幾大問題電動汽車定會獲得最快的發(fā)展。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車的現(xiàn)狀與問題

隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進步以及終端市場的需求，智能網(wǎng)聯(lián)汽車這一全新的汽車概念應(yīng)運而生。智能網(wǎng)聯(lián)汽車，即ICV（全稱Intelligent Connected Vehicle），是指車聯(lián)網(wǎng)與智能車的有機聯(lián)合，是搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)車與人、車、路、后臺等智能信息交換共享，實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終可替代人來操作的新一代汽車。簡而言之它通過把單個汽車連入智能交通網(wǎng)絡(luò)中，依托各種先進技術(shù)實現(xiàn)車輛的無人駕駛。智能網(wǎng)聯(lián)汽車在最近幾年獲得了爆發(fā)式的發(fā)展，各種新技術(shù)層出不窮的出現(xiàn)，各個國家也紛紛出臺相關(guān)政策扶持智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，以我國為例2018年12月25日，國家工信部印發(fā)了《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃》，在計劃中提出了分階段實現(xiàn)車載聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的目標。正是在市場以及政府的雙重推動下，傳統(tǒng)車企以及科技公司紛紛推出自己的智能網(wǎng)聯(lián)汽車或者系統(tǒng)。例如國內(nèi)的百度公司已經(jīng)推出了實用化的無人駕駛系統(tǒng)。

根據(jù)汽車自動駕駛的技術(shù)等級不同，國際自動化工程師學(xué)會（簡稱SAE）將汽車智能化分為L0～L5共六個等級。L0代表沒有自動駕駛加入的傳統(tǒng)人類駕駛，L1～L5則隨自動駕駛的成熟程度進行了分級。L0級為純?nèi)斯ゑ{駛，汽車只負責(zé)執(zhí)行命令并不進行任何駕駛干預(yù)。L1級為駕駛輔助。例如已經(jīng)在很多車上裝備的自適應(yīng)巡航（ACC）功能，即能夠通過雷達探測與前車的實時距離自動控制加減速，從而保持與前車的安全距離。L2級為部分自動化，同樣屬于駕駛輔助的范疇。在汽車除了具備上面L1級描述的功能外，同時還配備了車道輔助功能，車輛不但能自主加減速還能在某些情景下對方向盤進行控制。但是人仍然是駕駛環(huán)境的觀察者和主要決策者。L3級可以稱為部分條件下的自動駕駛。車載智能系統(tǒng)已經(jīng)能夠識別出直線、彎道、紅綠燈、限速路牌，路上行走奔跑的人貓狗等等各種環(huán)境。環(huán)境觀察和駕駛操作都由系統(tǒng)來完成。駕駛員將不再需要駕駛汽車，但仍需要觀察環(huán)境，以便隨應(yīng)對可能出現(xiàn)的人工智能應(yīng)對不了的情況。目前L3級的汽車可以實現(xiàn)高速路況下的無人駕駛。L4級可以稱為高級自動化。在L3的基礎(chǔ)上，人不需要對所有的系統(tǒng)要求進行應(yīng)答。只需要在一些極端情形下，對系統(tǒng)請求做出決策，而其他情況下系統(tǒng)能獨自應(yīng)付自動駕駛，這就是L4級。L5級則是完全的實現(xiàn)了自動駕駛。目前國內(nèi)外量產(chǎn)化的汽車基本上都已經(jīng)到L2級的水平甚至達到L3級的也有很多。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車并不是僅僅實現(xiàn)無人駕駛，它還有其更高的目標是涉及到車輛與車輛之間的通訊與控制，車輛與其他的交通參與者之間的相互協(xié)調(diào)，這個時候已經(jīng)突破車輛本身的范疇，而是整個交通或者城市基建方面的問題了，需要協(xié)同其他領(lǐng)域來共同解決。同時隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的不斷發(fā)展，它還涉及到法律以及道德方面的問題，比如自動駕駛出現(xiàn)事故該如何認定等。這些問題同車輛上的技術(shù)難題一起擺在相關(guān)從業(yè)者面前，需要一個一個去突破。當解決掉這些問題以后智能網(wǎng)聯(lián)汽車將發(fā)展的更為順利，它改變的將不僅僅是技術(shù)，而是我們的生活方式。

3 電動汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)系

2017年12月國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》在此文件中強調(diào)，新能源汽車是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。在《中國制造2025》規(guī)劃中發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車已是國家發(fā)展戰(zhàn)略。在以上國家層面的文件中，都把發(fā)展新能源汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車提到了一個戰(zhàn)略高度，同時在汽車行業(yè)內(nèi)也認為電動汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車是未來汽車行業(yè)的兩個重點發(fā)展趨勢，那它們是競爭關(guān)系嗎？答案是否定的。它們兩者是從不同的角度方面描繪了汽車的未來。電動汽車改變了汽車的動力源以及相關(guān)的能源裝置，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車則是從駕駛方式方面去改變我們的傳統(tǒng)汽車。它們兩者之間的關(guān)系不但不是競爭關(guān)系，反而是相互促進和融合的關(guān)系。電動汽車動力源的改變大大提升了我們車輛的電氣化水平，這更有利于發(fā)展自動駕駛技術(shù)，而智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)展也提升了汽車的傳感器、通訊、電子控制等技術(shù)，為電動汽車的發(fā)展提供了更好的技術(shù)環(huán)境。

4 電動汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車的職業(yè)教育

對于電動汽車而言，針對電動汽車現(xiàn)在所存在的問題，作為職業(yè)教育我們可以采取全面鋪開重點把握的思想，在關(guān)鍵性的問題上重點投入，例如針對電池續(xù)航不足的問題，我們可以重點培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生如何設(shè)計更換電池包的裝置。而智能網(wǎng)聯(lián)汽車的職業(yè)教育才剛剛起步，它所面臨的最大問題是人才緊缺。根據(jù)中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車人才發(fā)展報告，目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車人才總量不足兩萬，2020年需求量達到20萬人，行業(yè)急需汽車+IT+通信的復(fù)合型人才與應(yīng)用型技術(shù)人員。行業(yè)大環(huán)境是人才缺口很大，而國內(nèi)各層次教育的現(xiàn)狀又是基本沒有院校開辦相關(guān)專業(yè)，這兩者之間存在很大的矛盾點。從上面的分析中我們可以知道電動汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車存在著很多的技術(shù)共同點。既然存在著相同點，從職業(yè)教育出發(fā)我們可以在已有的電動汽車技術(shù)（新能源汽車技術(shù)）的基礎(chǔ)上通過跨專業(yè)合作過渡性的發(fā)展我們的智能網(wǎng)聯(lián)汽車職業(yè)教育，直到發(fā)展出完成的一個智能網(wǎng)聯(lián)汽車人才的培養(yǎng)體系。