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2021-11-22 18:22:07

汽車工程師 2021年7期

關鍵詞：汽車

新型無負極鋰金屬電池能量密度高且壽命長

鋰金屬電池（LMB）是一種新型鋰基可充電電池，由固態金屬代替鋰離子而制成，被視為最有前途的高能量密度可充電電池技術之一。然而，這種電池也存在一些局限性，如安全問題等。近年來，研究人員嘗試通過無負極電芯設計來克服這些障礙，以提高鋰金屬電池的能量密度和安全性。在一項新研究中，日本國家工業科學技術研究所的研究人員基于使用Li2O犧牲劑，開發出具有高能量密度和長壽命的新型無負極鋰電池。無負極鋰電池的質量能量密度和體積能量密度，均可擴展至最大極限。與更傳統的LMB設計相比，無負極電芯架構成本更低、安全性更高、電池組裝過程更簡單。

該所研究人員制造出長壽命2.46Ah初始無負極軟包電芯。該電芯的質量能量密度為320W·h/kg，經過300個運行周期后，可保持80%的容量。該團隊提出的無負極設計，或將有助于解決鋰金屬電池的一些常見問題，推動開發更安全、能量密度更高、壽命更長的鋰基充電電池。

在鋰電池中添加工業副產品碲可提高EV續航里程和安全性

太平洋氣候解決方案研究所的研究人員表示，將碲（銅和鉛鋅冶煉加工的工業副產品）加入鋰硫電池可能會制造出更小、更安全、更便宜的電動汽車電池，并使其容量翻倍。為打造可持續的電池行業，該研究項目旨在將工業廢物重新利用為高價值產品，并回收和再利用報廢碲電池中的碲。

碲具有高導電性和高體積，其能量存儲比傳統EV鋰離子電池更大，且充放電速度也更快。將碲加入鋰硫電池存在重大限制，如碲的膨脹和收縮趨勢。但研究人員認為，可以通過在電池內制造穩定的化合物來克服這個問題。此外，固態碲電池可能比使用易燃液體電解質的傳統鋰離子電池更安全。

氫燃料內燃機加速脫碳

康明斯公司已開始測試氫燃料內燃機。在概念驗證測試之后，康明斯計劃在各種公路和非公路應用中評估該發動機，加速商用車脫碳。該氫發動機可以使用由康明斯電解槽生產的綠色氫燃料，其通過排氣管排放的二氧化碳排放量和氮氧化物的排放量均接近于零。

此前，康明斯還與集裝箱儲存容器供應商NPROXX達成合作，從而可將燃料電池或氫發動機與汽車高壓氣瓶罐和供應管線集成，可使終端用戶實現快速加氫。

自動形式化方法提高自動駕駛控制系統的安全性

國立情報學研究所和滑鐵盧大學的團隊開發了一種自動兩步形式化方法，使傳統控制系統能夠意識到傳感器的不確定性，從而確保自動駕駛汽車和無人機的安全。即使在感知環境狀態存在不確定性的情況下，該方法也可自動將傳統控制軟件轉換為滿足安全要求的模型，這對于無人機、自動駕駛汽車和衛星等自動系統至關重要。該方法還可生成公式，代表控制器軟件可容忍不確定性程度。

該方法包括2個步驟。第1步是不確定性注入，將未感知不確定性的控制器的輸入模型轉化為中間模型。中間模型的行為與輸入模型的行為相同，因此是不安全的。第2步是魯棒化，將中間模型轉換為可感知不確定性的安全模型，所生成的控制器的行為被更新，使其即使在不確定性下也能安全運行。

下一代鋁門可為汽車制造商提供輕型解決方案

Alumobility宣布其技術研究結果，通過將批量生產的C級SUV的車門從鋼制換為鋁制，不僅降低了成本并實現了輕量化。研究結果表明，全新鋁門的質量減輕了45%，其設計符合甚至超過了安全標準，以及其他客戶性能標準。

由于當前新型創新鋁合金規格較低且強度較高，因此下一代鋁門設計可以提供更大的價值。這些輕質車門在車輛報廢時也可以被高度回收利用，有助于整體可持續性、減少二氧化碳排放并實現更加循環的經濟。材料利用、加工和連接方面的最新進展使鋁門更具成本效益：使用創新的連接技術，可減少零件的使用，從而進一步降低復雜性和組裝時間；全新鋁制門設計具有更好的成型性和更高的強度，可實現突破性性能；維持用戶對視野障礙、進出口和框架剛度的要求。

新算法ESFLA改進人工智能路標識別功能

自動化、電氣系統和環境實驗室開發出編輯洗牌青蛙跳躍算法（Edited ShuffledFrogsLeapingAlgorithm，ESFLA），可優化道路標志圖像分析，并將訓練算法的輸出與司機可能遇到的路標的內部列表相關聯。無論在什么視角、光線條件如何，或存在某些障礙物，該系統都可以實現高精度識別標志，此次開發的新技術其檢測率可達97%。如果集成至車輛的計算機系統中，該算法可用于及時提醒駕駛員注意道路標志。此外，該系統還可以提高駕駛員的安全性，向在不熟悉或未知道路上行駛的駕駛員提供較大幫助。

新金屬空氣電池催化劑更具成本效益

鋅空氣電池是便攜式電子產品和電動汽車的緊湊型電源，以及用于管理可再生能源發電裝置間能量流動的能量存儲設備。然而，這種電池的難點在于催化劑的開發。雙功能催化劑在電池放電時會作用于氧還原反應，而在充電循環期間，又會促進析氧反應。大多數可用的傳統催化劑成分中都含有貴金屬，因此電池成本高昂。

粉末冶金與新材料國際高級研究中心和印度政府科學技術部自動駕駛研發中心聯合開出一種具有成本效益的電催化劑，通過SPEEK（磺化聚醚醚酮）聚合物的碳化，將過渡金屬離子錨定到摻硫碳框架中。這種催化劑合成方法還可用于回收使用過的離聚物。新催化劑憑借低負載量、高活性和高循環穩定性實現了成本效益。該催化劑還可以降低電壓極化，從而實現更高的能源效率和穩定的充放電特性，獲得的結果與金屬負載量為20%或更高的常規使用的貴金屬基催化劑的結果相當。

全新斷電解決方案可實現更快、更安全的直流快速充電

森薩塔科技宣布，其全新斷電解決方案可以實現更快、更安全的直流快速充電。與傳統直流熱熔斷器相比，森薩塔的GigaFuse具有多項優勢，包括：可在3ms內開路，比傳統的直流熱熔斷器更快；開路更接近正常工作條件，且不會出現誤跳閘，從而降低潛在的損壞風險；由于其獨特的機電觸發機制，更容易與接觸器配對；有助于防止過載，提高接觸器在電路中的性能；降低熱阻，通常為0.15mΩ；消除由于發熱導致的熱老化。

森薩塔的封裝電源斷開模塊包括高壓接觸器和GigaFuses，可被固定在安裝板上。該解決方案提供過流和短路保護，可為整個充電系統提供以下優勢：提高安全性、降低損壞風險；提高熱性能及系統效率；提供快速可靠的電路保護。

研究人員開發新模型可幫助預測車輛變道

內布拉斯加州交通中心的研究人員開發了一種新的模型，可以讀取車道線之間的信息，幫助預測車輛何時會變道。該項研究將能幫助ADAS系統預測威脅，并糾正人為失誤，進而爭取更多的反應時間。該團隊基于大約3000輛車輛的數據創建了該模型，這些車輛配備前置攝像頭和各種傳感器。在6s跨度內，即從變道前5s到變道后1s，訓練模型每1/10s分析這些變量的值。在60個增量中，模型將每個變量的值與該值在變道前出現的可能性進行比較。當所有這些變量達到指示變道可能性最大的值時，模型將標記變道即將發生。

盡管該模型在不同的條件下會有一些變化，但其能夠在車輛中心穿過分界線，前往另一條車道前大約1s預測到車道變化，從而可以利用這段時間，改進系統，或者設計額外的安全預防措施，如碰撞預警系統，以自動降低車輛速度，或幫助駕駛員制定決策。

硅纖維負極技術可提高鋰離子電池的能量密度

Unifrax計劃建造首條大規模SiFAB（硅纖維負極材料，silicon fiberanodematerial）生產線。SiFAB是由Unifrax開發的一種專有硅負極電池技術。該技術可以使鋰離子電池系統的能量密度顯著高于主流技術。專有的納米多孔纖維結構具有最佳形狀和孔隙率，可以適應硅的膨脹特性，延長循環壽命。

SiFAB可以混合到現有電池制造工藝的負極漿料中，其工業化流程經過驗證，能夠滿足供應鏈的大規模需求。在增加硅負載超過40%的情況下，該負極技術成功通過測試。

導電涂層取代復雜的電纜線束

賽科技術工程集團與鋼鐵制造商安塞樂米塔爾共同開發新工藝，在車體金屬板等載體上添加功能性涂層。該技術基于處于若干保護層之間的非常薄的導電油墨層。涂層的厚度不足100μm，寬度可達20mm。該多層涂層涂覆在可變形基材上，沿導電軌道的整個長度保持電流。同時，能夠承受高點火電壓，滿足正常運行溫度要求。

這項新技術可以取代50%的電纜束，從而帶來明顯效益：電纜束質量減輕20%，同時增加有效容積（這意味著減少燃料消耗和CO2排放）；組件更少，尤其是銅，從而減少供應需求量；簡化和縮短組裝時間；減少存儲和組裝區域，從而降低成本。

新雷達測試系統可電子模擬橫向移動的物體

Rohde&Schwarz開發了新的R&SRTS雷達測試系統，可通過OTA模擬駕駛場景，用于測試基于雷達的ADAS和自動駕駛（AD）汽車雷達傳感器。目前，橫向移動的物體，即從側面接近的物體，是通過機械移動的天線來模擬的，而R&SRTS則通過電子方式打開和關閉前端各天線，取代機械運動。

即使物體以非常高的速度向汽車橫向移動，該解決方案也能可靠地模擬和重現。R&SRTS能夠在用戶可配置范圍內，模擬物體的徑向速度（多普勒頻移）和尺寸（雷達橫截面）。

由于最新一代雷達傳感器在單個芯片上集成射頻天線和信號處理器，用于物體識別，因此需要在雷達傳感器測試中對待識別的物體進行OTA模擬。新的R&SRTS由R&SAREG800A后端和R&SQAT100天線陣列前端組成，是一個物體模擬器，生成動態雷達回波，可用于汽車雷達傳感器測試的所有階段，包括前期開發、硬件在環實驗室測試，以及ADAS及AD驗證。

MaximIntegrated推出BIST汽車車窗電壓監測儀

MaximIntegrated推出內建自測試的單車窗電壓監測儀MAX16137，使得致力于實現汽車功能安全的高級駕駛輔助系統的設計人員可以減小解決方案的尺寸和復雜性。此外，該監測儀IC還可跟蹤欠壓和過壓，且精度達1%，使設計人員能夠通過提供高級診斷和復位功能加速系統范圍的功能安全。

MAX16137BIST無需外部電路即可檢查監測儀功能，從而降低設計復雜性。與類似競爭解決方案相比，MAX16137可將解決方案尺寸縮小50%。該監測儀IC還可設計集成至各種汽車系統中，例如信息娛樂、車身電子、電源、電動汽車動力傳動系統和物聯網系統。

照明格柵和移動格柵提供照明并提高環保效益

現代摩比斯宣布開發出了“照明格柵”技術，可在汽車前格柵上實現LED照明功能，不僅有助于提升車輛的第一印象，而且還集成了新的“格柵集成主動風門”技術。新格柵技術的核心包括“照明格柵”和“移動格柵”。

照明格柵是一項可將整個汽車前格柵作為照明設備的技術。其特點是能夠實現自動駕駛模式、電動汽車充電模式、歡迎燈光功能、聲音節拍顯示、緊急警示燈顯示等多種場景。照明格柵不僅可作為與其他車輛或行人交流的方式，還可根據所采用的照明模式，創造獨特的設計效果。

移動格柵技術可隨著格柵移動，自動控制外部空氣，從而冷卻發動機，并提供照明功能。與現有方法（內置）不同，該項技術已發展為格柵集成式（外部），不僅有望提高燃油效率，減少廢氣，而且還能實現汽車外觀設計的豪華感。

全新“被動”電池熱管理系統采用可持續PCM共晶混合物

目前，占據便攜式和汽車電池市場較大份額的是采用液體電解質的鋰離子電池（LIB）。LIB模塊的主動冷卻、熱管理會消耗額外的電能。ZeroElectric Vehicles宣布推出全新“被動”熱管理技術，采用可持續植物相變材料（PCM）共晶混合物，已被證明可以確保熱均勻性，并具有更高的充放電率和卓越的安全性。在LIB跨工作溫度和快速充電、放電循環熱穩定性方面，沉浸式被動電池溫度控制方法是一項重大突破，可幫助客戶提高電池性能、循環壽命和安全性。

我國完成智能網聯汽車第一階段標準建設

全國汽車標準化技術委員會2021年7月7日宣布，我國完成了智能網聯汽車第一階段標準體系建設。第一階段標準體系發布了先進駕駛輔助系統、盲區監視系統等內容的6項國家標準，報批汽車駕駛自動化分級等12項國家標準。專家指出，我國智能網聯汽車第一階段建設目標順利實現，標志著我國基本形成了能夠支撐駕駛輔助及低級別自動駕駛的智能網聯汽車標準體系。“十四五”期間，我國將進一步優化完善智能網聯汽車標準體系，加快高級別自動駕駛的標準體系建設。

中國汽車工業協會發布《“十四五”汽車產業發展建議》

“十四五”是汽車產業轉型升級和綠色低碳發展的關鍵戰略窗口期，為更好地推動實施《汽車產業中長期發展規劃》、《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）》、《智能汽車創新發展戰略》及“雙碳”戰略等上位規劃及國家發展戰略，中國汽車工業協會通過系統策劃、行業調研及廣泛征求行業專家意見，形成《“十四五”汽車產業發展建議》，并向行業公開發布?！督ㄗh》通過闡述發展背景、總結產業現狀、研判行業發展形勢及發展重點，明確產業“十四五”的發展原則、發展方向、重點領域目標、重點任務以及保障措施。包括8個領域發展成就、9項形勢研判、5大原則、6個方面目標、8項重點任務及10個方面的保障措施及建議等內容。

低成本、輕量化電池概念可用于電動汽車

研究人員開發出一種電動汽車電池外殼解決方案，通過輕量化結構提高汽車效率，同時成本較低。該方案在不犧牲機械性能的情況下，使電池質量比其他常用材料組合減輕了約10%。此外，針對電池外殼開發的玻璃纖維增強環氧SMC，可滿足所有耐火要求，并適應復雜的幾何形狀。同時，選擇鋁作為電池外殼支撐結構，以實現簡單的幾何結構，并降低生產成本。

LIONSmart的超級電芯概念被用于電池中，旨在實現全自動化生產，并且具有成本效益。此外，該電池設計安全，因為各個電芯都被封閉在不可燃的介質冷卻劑中。這不僅提供了更高的安全性，還確保電池內持續保持較低的平均溫度，延緩電池老化。

全堆棧汽車級系統

大陸集團將AEye的遠程LiDAR技術集成到其全傳感器堆棧解決方案中，創建出全堆棧汽車級系統，適用于Level2+至Level4自動駕駛和自動駕駛應用程序。該解決方案是高級自動化系統傳感器設置的重要組成部分，不僅對大陸集團傳感器系統中的雷達、攝像頭和超聲波技術進行了補充，并打造出一個可靠且冗余的自動駕駛平臺，可以處理復雜多樣的交通場景和惡劣的天氣條件。

憑借AEye的自適應LiDAR技術，OEM可使用軟件針對不同用例優化傳感器的視野和分辨率，全棧平臺可將攝像頭、雷達和LiDAR與自動駕駛控制單元和軟件解決方案無縫集成，使輕型和商用車制造商能夠在大量車型中輕松選擇和組合所需的ADAS功能。

（來源：蓋世汽車網、中國汽車工業信息網）