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2021-11-22 18:22

汽车工程师 2021年7期

新型无负极锂金属电池能量密度高且寿命长

锂金属电池（LMB）是一种新型锂基可充电电池，由固态金属代替锂离子而制成，被视为最有前途的高能量密度可充电电池技术之一。然而，这种电池也存在一些局限性，如安全问题等。近年来，研究人员尝试通过无负极电芯设计来克服这些障碍，以提高锂金属电池的能量密度和安全性。在一项新研究中，日本国家工业科学技术研究所的研究人员基于使用Li2O牺牲剂，开发出具有高能量密度和长寿命的新型无负极锂电池。无负极锂电池的质量能量密度和体积能量密度，均可扩展至最大极限。与更传统的LMB设计相比，无负极电芯架构成本更低、安全性更高、电池组装过程更简单。

该所研究人员制造出长寿命2.46Ah初始无负极软包电芯。该电芯的质量能量密度为320W·h/kg，经过300个运行周期后，可保持80%的容量。该团队提出的无负极设计，或将有助于解决锂金属电池的一些常见问题，推动开发更安全、能量密度更高、寿命更长的锂基充电电池。

在锂电池中添加工业副产品碲可提高EV续航里程和安全性

太平洋气候解决方案研究所的研究人员表示，将碲（铜和铅锌冶炼加工的工业副产品）加入锂硫电池可能会制造出更小、更安全、更便宜的电动汽车电池，并使其容量翻倍。为打造可持续的电池行业，该研究项目旨在将工业废物重新利用为高价值产品，并回收和再利用报废碲电池中的碲。

碲具有高导电性和高体积，其能量存储比传统EV锂离子电池更大，且充放电速度也更快。将碲加入锂硫电池存在重大限制，如碲的膨胀和收缩趋势。但研究人员认为，可以通过在电池内制造稳定的化合物来克服这个问题。此外，固态碲电池可能比使用易燃液体电解质的传统锂离子电池更安全。

氢燃料内燃机加速脱碳

康明斯公司已开始测试氢燃料内燃机。在概念验证测试之后，康明斯计划在各种公路和非公路应用中评估该发动机，加速商用车脱碳。该氢发动机可以使用由康明斯电解槽生产的绿色氢燃料，其通过排气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，康明斯还与集装箱储存容器供应商NPROXX达成合作，从而可将燃料电池或氢发动机与汽车高压气瓶罐和供应管线集成，可使终端用户实现快速加氢。

自动形式化方法提高自动驾驶控制系统的安全性

国立情报学研究所和滑铁卢大学的团队开发了一种自动两步形式化方法，使传统控制系统能够意识到传感器的不确定性，从而确保自动驾驶汽车和无人机的安全。即使在感知环境状态存在不确定性的情况下，该方法也可自动将传统控制软件转换为满足安全要求的模型，这对于无人机、自动驾驶汽车和卫星等自动系统至关重要。该方法还可生成公式，代表控制器软件可容忍不确定性程度。

该方法包括2个步骤。第1步是不确定性注入，将未感知不确定性的控制器的输入模型转化为中间模型。中间模型的行为与输入模型的行为相同，因此是不安全的。第2步是鲁棒化，将中间模型转换为可感知不确定性的安全模型，所生成的控制器的行为被更新，使其即使在不确定性下也能安全运行。

下一代铝门可为汽车制造商提供轻型解决方案

Alumobility宣布其技术研究结果，通过将批量生产的C级SUV的车门从钢制换为铝制，不仅降低了成本并实现了轻量化。研究结果表明，全新铝门的质量减轻了45%，其设计符合甚至超过了安全标准，以及其他客户性能标准。

由于当前新型创新铝合金规格较低且强度较高，因此下一代铝门设计可以提供更大的价值。这些轻质车门在车辆报废时也可以被高度回收利用，有助于整体可持续性、减少二氧化碳排放并实现更加循环的经济。材料利用、加工和连接方面的最新进展使铝门更具成本效益：使用创新的连接技术，可减少零件的使用，从而进一步降低复杂性和组装时间；全新铝制门设计具有更好的成型性和更高的强度，可实现突破性性能；维持用户对视野障碍、进出口和框架刚度的要求。

新算法ESFLA改进人工智能路标识别功能

自动化、电气系统和环境实验室开发出编辑洗牌青蛙跳跃算法（Edited ShuffledFrogsLeapingAlgorithm，ESFLA），可优化道路标志图像分析，并将训练算法的输出与司机可能遇到的路标的内部列表相关联。无论在什么视角、光线条件如何，或存在某些障碍物，该系统都可以实现高精度识别标志，此次开发的新技术其检测率可达97%。如果集成至车辆的计算机系统中，该算法可用于及时提醒驾驶员注意道路标志。此外，该系统还可以提高驾驶员的安全性，向在不熟悉或未知道路上行驶的驾驶员提供较大帮助。

新金属空气电池催化剂更具成本效益

锌空气电池是便携式电子产品和电动汽车的紧凑型电源，以及用于管理可再生能源发电装置间能量流动的能量存储设备。然而，这种电池的难点在于催化剂的开发。双功能催化剂在电池放电时会作用于氧还原反应，而在充电循环期间，又会促进析氧反应。大多数可用的传统催化剂成分中都含有贵金属，因此电池成本高昂。

粉末冶金与新材料国际高级研究中心和印度政府科学技术部自动驾驶研发中心联合开出一种具有成本效益的电催化剂，通过SPEEK（磺化聚醚醚酮）聚合物的碳化，将过渡金属离子锚定到掺硫碳框架中。这种催化剂合成方法还可用于回收使用过的离聚物。新催化剂凭借低负载量、高活性和高循环稳定性实现了成本效益。该催化剂还可以降低电压极化，从而实现更高的能源效率和稳定的充放电特性，获得的结果与金属负载量为20%或更高的常规使用的贵金属基催化剂的结果相当。

全新断电解决方案可实现更快、更安全的直流快速充电

森萨塔科技宣布，其全新断电解决方案可以实现更快、更安全的直流快速充电。与传统直流热熔断器相比，森萨塔的GigaFuse具有多项优势，包括：可在3ms内开路，比传统的直流热熔断器更快；开路更接近正常工作条件，且不会出现误跳闸，从而降低潜在的损坏风险；由于其独特的机电触发机制，更容易与接触器配对；有助于防止过载，提高接触器在电路中的性能；降低热阻，通常为0.15mΩ；消除由于发热导致的热老化。

森萨塔的封装电源断开模块包括高压接触器和GigaFuses，可被固定在安装板上。该解决方案提供过流和短路保护，可为整个充电系统提供以下优势：提高安全性、降低损坏风险；提高热性能及系统效率；提供快速可靠的电路保护。

研究人员开发新模型可帮助预测车辆变道

内布拉斯加州交通中心的研究人员开发了一种新的模型，可以读取车道线之间的信息，帮助预测车辆何时会变道。该项研究将能帮助ADAS系统预测威胁，并纠正人为失误，进而争取更多的反应时间。该团队基于大约3000辆车辆的数据创建了该模型，这些车辆配备前置摄像头和各种传感器。在6s跨度内，即从变道前5s到变道后1s，训练模型每1/10s分析这些变量的值。在60个增量中，模型将每个变量的值与该值在变道前出现的可能性进行比较。当所有这些变量达到指示变道可能性最大的值时，模型将标记变道即将发生。

尽管该模型在不同的条件下会有一些变化，但其能够在车辆中心穿过分界线，前往另一条车道前大约1s预测到车道变化，从而可以利用这段时间，改进系统，或者设计额外的安全预防措施，如碰撞预警系统，以自动降低车辆速度，或帮助驾驶员制定决策。

硅纤维负极技术可提高锂离子电池的能量密度

Unifrax计划建造首条大规模SiFAB（硅纤维负极材料，silicon fiberanodematerial）生产线。SiFAB是由Unifrax开发的一种专有硅负极电池技术。该技术可以使锂离子电池系统的能量密度显著高于主流技术。专有的纳米多孔纤维结构具有最佳形状和孔隙率，可以适应硅的膨胀特性，延长循环寿命。

SiFAB可以混合到现有电池制造工艺的负极浆料中，其工业化流程经过验证，能够满足供应链的大规模需求。在增加硅负载超过40%的情况下，该负极技术成功通过测试。

导电涂层取代复杂的电缆线束

赛科技术工程集团与钢铁制造商安塞乐米塔尔共同开发新工艺，在车体金属板等载体上添加功能性涂层。该技术基于处于若干保护层之间的非常薄的导电油墨层。涂层的厚度不足100μm，宽度可达20mm。该多层涂层涂覆在可变形基材上，沿导电轨道的整个长度保持电流。同时，能够承受高点火电压，满足正常运行温度要求。

这项新技术可以取代50%的电缆束，从而带来明显效益：电缆束质量减轻20%，同时增加有效容积（这意味着减少燃料消耗和CO2排放）；组件更少，尤其是铜，从而减少供应需求量；简化和缩短组装时间；减少存储和组装区域，从而降低成本。

新雷达测试系统可电子模拟横向移动的物体

Rohde&Schwarz开发了新的R&SRTS雷达测试系统，可通过OTA模拟驾驶场景，用于测试基于雷达的ADAS和自动驾驶（AD）汽车雷达传感器。目前，横向移动的物体，即从侧面接近的物体，是通过机械移动的天线来模拟的，而R&SRTS则通过电子方式打开和关闭前端各天线，取代机械运动。

即使物体以非常高的速度向汽车横向移动，该解决方案也能可靠地模拟和重现。R&SRTS能够在用户可配置范围内，模拟物体的径向速度（多普勒频移）和尺寸（雷达横截面）。

由于最新一代雷达传感器在单个芯片上集成射频天线和信号处理器，用于物体识别，因此需要在雷达传感器测试中对待识别的物体进行OTA模拟。新的R&SRTS由R&SAREG800A后端和R&SQAT100天线阵列前端组成，是一个物体模拟器，生成动态雷达回波，可用于汽车雷达传感器测试的所有阶段，包括前期开发、硬件在环实验室测试，以及ADAS及AD验证。

MaximIntegrated推出BIST汽车车窗电压监测仪

MaximIntegrated推出内建自测试的单车窗电压监测仪MAX16137，使得致力于实现汽车功能安全的高级驾驶辅助系统的设计人员可以减小解决方案的尺寸和复杂性。此外，该监测仪IC还可跟踪欠压和过压，且精度达1%，使设计人员能够通过提供高级诊断和复位功能加速系统范围的功能安全。

MAX16137BIST无需外部电路即可检查监测仪功能，从而降低设计复杂性。与类似竞争解决方案相比，MAX16137可将解决方案尺寸缩小50%。该监测仪IC还可设计集成至各种汽车系统中，例如信息娱乐、车身电子、电源、电动汽车动力传动系统和物联网系统。

照明格栅和移动格栅提供照明并提高环保效益

现代摩比斯宣布开发出了“照明格栅”技术，可在汽车前格栅上实现LED照明功能，不仅有助于提升车辆的第一印象，而且还集成了新的“格栅集成主动风门”技术。新格栅技术的核心包括“照明格栅”和“移动格栅”。

照明格栅是一项可将整个汽车前格栅作为照明设备的技术。其特点是能够实现自动驾驶模式、电动汽车充电模式、欢迎灯光功能、声音节拍显示、紧急警示灯显示等多种场景。照明格栅不仅可作为与其他车辆或行人交流的方式，还可根据所采用的照明模式，创造独特的设计效果。

移动格栅技术可随着格栅移动，自动控制外部空气，从而冷却发动机，并提供照明功能。与现有方法（内置）不同，该项技术已发展为格栅集成式（外部），不仅有望提高燃油效率，减少废气，而且还能实现汽车外观设计的豪华感。

全新“被动”电池热管理系统采用可持续PCM共晶混合物

目前，占据便携式和汽车电池市场较大份额的是采用液体电解质的锂离子电池（LIB）。LIB模块的主动冷却、热管理会消耗额外的电能。ZeroElectric Vehicles宣布推出全新“被动”热管理技术，采用可持续植物相变材料（PCM）共晶混合物，已被证明可以确保热均匀性，并具有更高的充放电率和卓越的安全性。在LIB跨工作温度和快速充电、放电循环热稳定性方面，沉浸式被动电池温度控制方法是一项重大突破，可帮助客户提高电池性能、循环寿命和安全性。

我国完成智能网联汽车第一阶段标准建设

全国汽车标准化技术委员会2021年7月7日宣布，我国完成了智能网联汽车第一阶段标准体系建设。第一阶段标准体系发布了先进驾驶辅助系统、盲区监视系统等内容的6项国家标准，报批汽车驾驶自动化分级等12项国家标准。专家指出，我国智能网联汽车第一阶段建设目标顺利实现，标志着我国基本形成了能够支撑驾驶辅助及低级别自动驾驶的智能网联汽车标准体系。“十四五”期间，我国将进一步优化完善智能网联汽车标准体系，加快高级别自动驾驶的标准体系建设。

中国汽车工业协会发布《“十四五”汽车产业发展建议》

“十四五”是汽车产业转型升级和绿色低碳发展的关键战略窗口期，为更好地推动实施《汽车产业中长期发展规划》、《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》、《智能汽车创新发展战略》及“双碳”战略等上位规划及国家发展战略，中国汽车工业协会通过系统策划、行业调研及广泛征求行业专家意见，形成《“十四五”汽车产业发展建议》，并向行业公开发布。《建议》通过阐述发展背景、总结产业现状、研判行业发展形势及发展重点，明确产业“十四五”的发展原则、发展方向、重点领域目标、重点任务以及保障措施。包括8个领域发展成就、9项形势研判、5大原则、6个方面目标、8项重点任务及10个方面的保障措施及建议等内容。

低成本、轻量化电池概念可用于电动汽车

研究人员开发出一种电动汽车电池外壳解决方案，通过轻量化结构提高汽车效率，同时成本较低。该方案在不牺牲机械性能的情况下，使电池质量比其他常用材料组合减轻了约10%。此外，针对电池外壳开发的玻璃纤维增强环氧SMC，可满足所有耐火要求，并适应复杂的几何形状。同时，选择铝作为电池外壳支撑结构，以实现简单的几何结构，并降低生产成本。

LIONSmart的超级电芯概念被用于电池中，旨在实现全自动化生产，并且具有成本效益。此外，该电池设计安全，因为各个电芯都被封闭在不可燃的介质冷却剂中。这不仅提供了更高的安全性，还确保电池内持续保持较低的平均温度，延缓电池老化。

全堆栈汽车级系统

大陆集团将AEye的远程LiDAR技术集成到其全传感器堆栈解决方案中，创建出全堆栈汽车级系统，适用于Level2+至Level4自动驾驶和自动驾驶应用程序。该解决方案是高级自动化系统传感器设置的重要组成部分，不仅对大陆集团传感器系统中的雷达、摄像头和超声波技术进行了补充，并打造出一个可靠且冗余的自动驾驶平台，可以处理复杂多样的交通场景和恶劣的天气条件。

凭借AEye的自适应LiDAR技术，OEM可使用软件针对不同用例优化传感器的视野和分辨率，全栈平台可将摄像头、雷达和LiDAR与自动驾驶控制单元和软件解决方案无缝集成，使轻型和商用车制造商能够在大量车型中轻松选择和组合所需的ADAS功能。

（来源：盖世汽车网、中国汽车工业信息网）