电动汽车常见概念

汽车技术入门：纯电、混动、增程及其他常见术语解析
  在当今汽车市场中，各种新能源汽车技术层出不穷，包括纯电动汽车、混合动力汽车、增程式电动车等。此外，还有一些关键技术术语，如电池管理系统、热管理系统等。今天，我们就来深入学习一下这些常见的汽车术语。
1. BEV（Battery Electric Vehicle，纯电动汽车）
  定义：完全依赖电池供电的电动汽车，无内燃机，通过电机驱动。
  特点：
    • 零排放，无尾气污染。
    • 代表车型：特斯拉 Model 4、比亚迪海豹。
    • 关键技术：高能量密度电池（如三元锂、磷酸铁锂）。
2. PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，插电式混合动力汽车）
  定义：结合内燃机和电池驱动的混合动力车，电池可外接充电。
  特点：
    • 纯电续航较短（通常 60-100 km），支持油电混合模式。
    • 代表车型：比亚迪唐 DM-i、丰田普锐斯 Prime。
    • 与 HEV（普通混动）的区别：HEV 电池不可外接充电，纯电续航极短。
4. FCV（Fuel Cell Vehicle，燃料电池汽车）
  定义：通过氢燃料电池发电驱动电机的车型。
  特点：
    • 排放物仅为水，补能速度快（加氢 4-6 分钟）。
    • 技术瓶颈：氢气储存/运输成本高，加氢站少。
    • 代表车型：丰田 Mirai、现代 NEXO。
5. MHEV（Mild Hybrid Electric Vehicle，轻度混合动力汽车）
  定义：内燃机为主，电机仅辅助加速/启停，无法纯电行驶。
  特点：
    • 电池容量小（通常 58V 系统），节油效果有限（约 10-16%）。
    • 代表车型：吉利博越 MHEV、奥迪 A6 58V。
6. REEV（Range-Extended Electric Vehicle，增程式电动车）
  定义：电池驱动为主，内燃机仅作为发电机为电池充电（不直接驱动车轮）。
  特点：
    • 无续航焦虑，但油耗高于 PHEV。
    • 代表车型：理想 L 系列、日产 e-POWER。
6. BMS（Battery Management System，电池管理系统）
  定义：监控电池状态（如电压、温度、SOC）的核心控制系统。
  功能：
    • 防止过充/过放，延长电池寿命。
    • 均衡电池单体电量，提升安全性。
7. SOC（State of Charge，电池荷电状态）
  定义：电池剩余电量百分比（如 SOC 80% 表示电池剩余 80% 电量）。
  应用：
    • 用户界面显示续航里程。
    • BMS 据此优化充放电策略。
8. OBC（On-Board Charger，车载充电机）
  定义：将交流电（AC）转换为直流电（DC）为电池充电的装置。
  关键参数：
    • 充电功率（如 7 kW、11 kW）。
    • 充电效率（通常 90-96%）。
9. V2G（Vehicle-to-Grid，车辆到电网）
  定义：电动汽车向电网反向输电的技术。
  应用场景：
    • 电网低谷时充电，高峰时放电赚取差价。
    • 代表车企：特斯拉 Powerwall、蔚来换电站。
10. 热管理系统（Thermal Management System）
  定义：控制电池、电机、座舱温度的集成系统。
  作用：
    • 低温加热电池（提升充电效率）。
    • 高温散热（防止电池热失控）。
11. 滑板底盘（Skateboard Chassis）
  定义：电池、电机、悬架集成在底盘上的模块化平台。
  优势：
    • 降低研发成本，缩短车型开发周期。
    • 提升车内空间利用率。
  代表技术：特斯拉 Cybertruck、Rivian R1T。
12. 单踏板模式（One-Pedal Driving）
  定义：通过油门踏板控制加速和减速（松开即动能回收制动）。
  特点：
    • 减少刹车片磨损，提升续航。
    • 需适应驾驶习惯（如特斯拉、小鹏车型）。

  在无人驾驶技术中，定位是核心问题之一。要实现自动驾驶，车辆必须准确地知道自己在哪里。在百度Apollo计划中，GPS和IMU是解决这一问题的关键传感器。本文将深入剖析GPS的原理、特性以及其在无人驾驶中的局限性，并探讨为何无人驾驶还需要依赖IMU等其他传感器。
一、GPS定位原理
  GPS是全球定位系统（Global Position System）的简称，广泛应用于汽车、手机等设备中。民用GPS的定位精度通常在10~20米之间，这在某些场景下可能不够精确。例如，使用手机GPS定位时，有时会显示你在河里，尽管你明明在陆地上。
  GPS定位的原理基于三角定位法（Triangulation）。具体来说，GPS接收机通过测量无线电信号到达卫星的传播时间，再将传播时间乘以光速，得到接收机到卫星的距离。根据几何原理，通过至少三颗卫星的距离信息，可以计算出接收机的位置。
  如图所示，当已知GPS接收机到达1号卫星和4号卫星的距离时，会产生两个球体（图中绿色和蓝色的球体），它们的相交部分为圆形。该圆形与地球表面靠近的任何一个点都有可能是当前无人车（GPS接收装置）的位置。引入第三个卫星的距离后，就能较为准确地确定无人车的位置。
二、GPS定位精度的局限性
  理论上，通过测量无线电信号到达三颗卫星的传播时间，即可计算出无人车的位置。然而，实际工程问题远比理论复杂。无线电信号的传播时间会受到传播介质（如云层、天气）的影响，导致距离计算不准确，进而影响定位结果。
  为了降低天气、云层对定位的影响，工程师们引入了差分GPS技术。通过在地面上建立基站（Base Station），基站可以得到精确的位置信息，并接收卫星信号。当基站与车载GPS接收机相距较近时（<40km），可以认为两者的信号误差基本一致。通过基站的精确位置和信号传播时间，反推信号传播误差，并利用该误差修正车载GPS信号，从而提高定位精度。
  使用差分GPS技术，可以使无人车的定位精度从10米级别提升至米级。然而，差分GPS技术仍然无法解决信号丢失和多路径问题。在高楼林立的环境中，GPS接收机容易失去某些方向的卫星信号，仅依靠其他方向的卫星信号计算出的定位结果精度不足。此外，卫星信号可能经过大楼反射被接收，这种多路径信号会导致计算出的距离大于实际距离，而无人车很难判断当前接收到的信号是单路径还是多路径。
三、GPS定位频率的局限性
  GPS定位的频率较低，通常为10Hz，即每100ms定位一次。对于高速行驶的车辆来说，这种频率是不够的。假设一辆汽车以72km/h（20m/s）的速度行驶，GPS定位周期为100ms，则一个周期后，汽车相对于前一次定位结果移动了2m。如果无人车行驶在有曲率的路上，这意味着每隔2m才能根据自车位置进行一次控制计算，导致车辆行驶轨迹不精确。
  为了提高无人车的定位频率，工程师引入了其他传感器信号（如IMU、激光、视觉）作为辅助手段。这些传感器可以提供更高频率的定位信息，帮助无人车更精确地沿着轨迹行驶。