终于懂了什么是汽车“正向开发”和“逆向开发”

来源：第一电气网作者：刘进

5月9日晚，老罗通过近三个小时的单口相声，将最新的Pro手机带给了人们，并创建了一个新的应用程序，该应用程序被定义为“iPhone伴侣功能”：Nut Pro不仅可以用作备份机，还可以为苹果充电，即支持反向充电功能。

1500的起售价真的很感人，即使为主机购买一个移动电源也是值得的。

事实上，在电动汽车产品中，还有一种类似“反向充电”的功能，即双向逆变器充放电技术。

双向逆变器的充放电技术是什么？

逆变器是一种直流到交流的变压器，通常由逆变器桥、控制逻辑和滤波电路组成，将直流电转换为交流电。车辆逆变器可以将低压直流电转换成高压直流电，然后将高压直流电转换成为新的交流电。电动汽车上的电机控制器将动力电池输入的直流电转化为三相交流电，这也是一种逆变器。

一般来说，双向逆变器既可以实现AC到DC，也可以实现DC到AC，也就是说，它可以将电网的交流电变为直流电来实现充电，并将电池中的直流电反转为交流电来实现放电。双向逆变器充放电技术就是基于这一原理。

早在2013年，在比亚迪世界级的技术分析会上，比亚迪就向外界深入解释了这项技术。比亚迪在中国申请了42项双向逆变器充放电技术专利，并已应用于量产车（比亚迪唐和比亚迪e6）。

双向逆变器充放电技术的应用场景

对于这项技术，比亚迪给出了三种应用场景：

V2G（车联网）模式：电动汽车不仅可以通过电网充电，还可以向电网反馈电力，从而实现调峰填谷。例如，在夜间的低功耗时期，我们可以给电动汽车充电并将能量储存在电池中，然后在白天的高功耗时期，将车辆连接到电网放电，并将储存的电力反馈到电网，这将在一定程度上减轻电网的供电负担，从而实现削峰填谷。目前，中国的峰值功率使用非常紧张。如果电动汽车在未来普及，也可以根据每辆电动汽车的作用在一定程度上稳定动力。电动汽车将不仅是一种驾驶工具，而且是一种有益于民生的动力传递工具。这也是比亚迪可以考虑的，让汽车不仅仅是一辆汽车。

V2V（车辆对车辆）模式：车辆可以相互充电。电动汽车的充电范围进一步扩大，可以作为应急救援车为因电量不足而无法行驶的车辆充电。例如，如果你驾驶的是比亚迪电动汽车，一辆在鲁豫没有电和故障的电动汽车，而你在附近找不到充电站，你可以伸出援手。在车对车充电模式下，充电容量可以在半小时内达到20千瓦时。

V2L（车辆对负载）模式：可实现车辆离网时单相/三相负载的功能。当家庭断电或外出野外时，为家用电器提供可靠的电源支持。只要小于15KW，比如咖啡壶、电磁炉等电器，这项技术就可以为它提供单相交流电，为郊游锦上添花；

同时，它还可以为整个建筑提供三相交流电。当电网因自然灾害或其他特殊情况中断时，电动汽车将被改造成移动电站，并接入电网以备紧急使用。在生活中，双向逆变器充放电技术可以说是家庭出行的利器。

理想与现实之间的差距

与制造手机不同，制造汽车不能只注重学习和唱歌。

以比亚迪为例。目前，最常见的双向逆变器充放电技术仍在V2L模式下使用，它们大多在露营外出时为家用电器提供电力。对于V2V模式，它可以作为紧急功能保留。

然而，为了实现V2G支持电网的功能，需要有一定的硬件条件和稳定的电动汽车数量。目前，国内电动汽车市场刚刚出现，不可能实现明显的调峰填谷。从本质上讲，支持电网运营对车主来说没有明显的好处。如何解决进口此类硬件的成本，如何通过政策（如经济效益）调动车主投资硬件接入的积极性，是控制公共电网资源的政府部门需要开展的工作；

当电动汽车的动力电池支持电网时，不可避免地会产生比平时更多的充放电次数，但电池的充放电时间是有限的。如果电池的寿命因接入网络而缩短，那么大多数车主肯定不愿意接受。来源：第一电气网作者：刘锦

5月9日晚，老罗通过近三个小时的单口相声，将最新的Pro手机带给了人们，并创建了一个新的应用程序，该应用程序被定义为“iPhone伴侣功能”：Nut Pro不仅可以用作备份机，还可以为苹果充电，即支持反向充电功能。

1500的起售价真的很感人，即使为主机购买一个移动电源也是值得的。

事实上，在电动汽车产品中，还有一种类似“反向充电”的功能，即双向逆变器充放电技术。

双向逆变器的充放电技术是什么？

逆变器是一种直流到交流的变压器，通常由逆变器桥、控制逻辑和滤波电路组成，将直流电转换为交流电。车辆逆变器可以将低压直流电转换成高压直流电，然后将高压直流电转换成为新的交流电。电动汽车上的电机控制器将动力电池输入的直流电转化为三相交流电，这也是一种逆变器。

一般来说，双向逆变器既可以实现AC到DC，也可以实现DC到AC，也就是说，它可以将电网的交流电变为直流电来实现充电，并将电池中的直流电反转为交流电来实现放电。双向逆变器充放电技术就是基于这一原理。

早在2013年，在比亚迪世界级的技术分析会上，比亚迪就向外界深入解释了这项技术。比亚迪在中国申请了42项双向逆变器充放电技术专利，并已应用于量产车（比亚迪唐和比亚迪e6）。

双向逆变器充放电技术的应用场景

对于这项技术，比亚迪给出了三种应用场景：

V2G（车联网）模式：电动汽车不仅可以通过电网充电，还可以向电网反馈电力，从而实现调峰填谷。例如，在夜间的低功耗时期，我们可以给电动汽车充电并将能量储存在电池中，然后在白天的高功耗时期，将车辆连接到电网放电，并将储存的电力反馈到电网，这将在一定程度上减轻电网的供电负担，从而实现削峰填谷。目前，中国的峰值功率使用非常紧张。如果电动汽车在未来普及，也可以根据每辆电动汽车的作用在一定程度上稳定动力。电动汽车将不仅是一种驾驶工具，而且是一种有益于民生的动力传递工具。这也是比亚迪可以考虑的，让汽车不仅仅是一辆汽车。

V2V（车辆对车辆）模式：车辆可以相互充电。电动汽车的充电范围进一步扩大，可以作为应急救援车为因电量不足而无法行驶的车辆充电。例如，如果你驾驶的是比亚迪电动汽车，一辆在鲁豫没有电和故障的电动汽车，而你在附近找不到充电站，你可以伸出援手。在车对车充电模式下，充电容量可以在半小时内达到20千瓦时。

V2L（车辆对负载）模式：可实现车辆离网时单相/三相负载的功能。当家庭断电或外出野外时，为家用电器提供可靠的电源支持。只要小于15KW，比如咖啡壶、电磁炉等电器，这项技术就可以为它提供单相交流电，为郊游锦上添花；

同时，它还可以为整个建筑提供三相交流电。当电网因自然灾害或其他特殊情况中断时，电动汽车将被改造成移动电站，并接入电网以备紧急使用。在生活中，双向逆变器充放电技术可以说是家庭出行的利器。

理想与现实之间的差距

与制造手机不同，制造汽车不能只注重学习和唱歌。

以比亚迪为例。目前，最常见的双向逆变器充放电技术仍在V2L模式下使用，它们大多在露营外出时为家用电器提供电力。对于V2V模式，它可以作为紧急功能保留。

然而，为了实现V2G支持电网的功能，需要有一定的硬件条件和稳定的电动汽车数量。目前，国内电动汽车市场刚刚出现，不可能实现明显的调峰填谷。从本质上讲，支持电网运营对车主来说没有明显的好处。如何解决进口此类硬件的成本，如何通过政策（如经济效益）调动车主投资硬件接入的积极性，是控制公共电网资源的政府部门需要开展的工作；

当电动汽车的动力电池支持电网时，不可避免地会产生比平时更多的充放电次数，但电池的充放电时间是有限的。如果电池的寿命因接入网络而缩短，那么大多数车主肯定不愿意接受。简单地说，逆向工程产品设计是根据现有的产品模型反向推导产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。从这个意义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很长时间了。早期造船业常用的船体放样设计就是逆向工程的一个很好的例子。随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字测量技术的快速发展，基于测量数据的产品建模技术已成为逆向工程技术的主要研究对象。通过数字测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获得的物体表面的空间数据需要使用逆向工程技术来建立产品的三维模型，然后使用CAM系统来完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以被认为是将产品样本转化为三维模型的相关数字技术和几何建模技术的总称。逆向工程的实施过程是一个多领域、多学科的协同过程。

逆向工程和快速成型技术作为开发新产品、消化吸收先进技术的重要手段，可以满足消化国外技术成果的要求。它们的出现改变了传统的产品设计和开发模式，大大缩短了产品开发的时间，提高了产品开发成功率。

如今，各个行业越来越重视产品设计，以吸引客户并最终在商业上取得成功。这一点在消费品的设计中尤为突出。尤其是在手机、数码相机、汽车等行业。

第二，设计过程中正向工程和逆向工程的比较分析

顾名思义，逆向工程不同于正向工程的设计过程。它的过程依赖于从现有零件或产品原型的表面获得的数据来建立3DCAD模型，而不是通过设计图纸。

图1：这两种设计过程的主要区别在于，传统的正向工程是从概念设计、产品规范到产品设计图纸，而反向工程是基于测量数据来获得3DCAD模型。

如图1所示，两种设计过程的主要区别在于，传统的正向工程是概念设计、产品规范到产品设计图，而反向工程是基于测量数据来获得3DCAD模型。正向产品开发程序是指设计师根据产品规划中设定的规划和设计思路绘制草图和效果图，并根据效果图制作手动模型，或构建CAD几何模型，最后进行NC或RP（RapidPrototype）处理程序。然而，在引入逆向工程设计程序后，设计师仍然遵循产品设计规划中设定的规范和设计思路，但效果图或详细描述不再是必要的程序。相反，他们会直接使用逆向工程对PU泡沫或油土模型的点数据进行扫描，然后将其交给CAD系统进行编辑和重建，最后进行NC或RP处理程序。从开发的角度来看，在这个过程中可以清楚地发现正向工程和反向工程之间的区别，如图2所示。

图2:

简单的全过程逆向工程会产生以下问题：数据量大、数据检索麻烦、表面定位、表面连续性控制等。通过采用混合设计过程，只需要通过局部逆向工程快速重构修改后的零件，从而缩短整个设计和制造过程。如图3所示。

图3

第三，逆向设计的基本过程

图4汽车设计项目实际流程

逆向工程是数字技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称，这些技术转化了……

将物理对象转换为CAD模型。逆向工程是汽车产品开发的一种新方式。目前，基于CAD/CAM系统的数字扫描技术为逆向工程提供了强有力的支持。经过数字扫描和三维重建，可以通过数控加工快速制造模具，最终通过注射成型获得所需的产品。通过逆向工程技术，在消化吸收先进技术的基础上，建立和掌握自己的产品开发设计技术，进行产品创新设计是一条捷径。

逆向工程的简单过程是：用数字扫描设备扫描实体模型，将数据导入计算机，用逆向工程软件处理获得的点云数据、行进曲线、曲面和实体模型，并对实体模型进行修改，形成最终的三维模型。与正向建模相比，逆向工程建模更快、更高效。逆向工程团队对计算机处理器、内存和显卡的性能有着全面的要求，尤其是为了保证数据的实时采集和处理，必须配备高内存和强大的显卡。

1.逆向工程结构体系

逆向工程系统主要由三部分组成：产品几何形状的数字化、CAD模型的重建以及产品或模具的制造。逆向工程的关键技术是数据采集、数据处理和模型重建。

逆向工程流程图

（1） 数据采集

数据采集是逆向工程的第一步，其方法的正确与否直接影响能否准确、快速、完整地获得物体的二维和三维几何数据，影响重建CAD实体模型的质量，最终影响产品的质量。

图6数据采集

（2） 数据处理

在重建CAD模型之前，必须对采集的一系列点数据进行格式转换、噪声滤波、平滑、对齐、合并、探头半径补偿和插值等处理。

6

图7使用CATIA软件进行数据处理。

（3） 模型重建

将处理后的测量数据导入CAD系统，并根据之前创建的曲线和曲面构建原型CAD模型。

7

图8重新建模

简单理解汽车的逆向设计过程：通过复印机surf或Geomagic将实物产品分析并复制产品，以STL格式复制数据文件，并在Pro/E和其他三维软件中输入IGS绘图的数据处理格式。如今，主要流行的三维CAD软件是UG、IMAGEWARE、CATIA和I。

第四，举例说明

（1） 逆向工程技术及其在福田重卡车身开发中的应用。

数据处理工作流程：处理扫描数据→ 组装扫描的点云→ 使用点云生成初步曲面→ 处理和删除噪声点→ 根据处理后的点云和零件的特征，重构零件的三维表面和结构，得到零件的三维数学模型和线框图。以下是福田重型卡车前壁的一个零件示例。

8

图9拼接扫描点云图像10扫描点云以生成初步表面。

9

图11删除噪声点后扫描点云

0

图12根据点云建立了零件的三维数学模型和线框架。

本文主要探讨了当前设计流程布局规划的合理性。结合实际工程中遇到的障碍和问题，提出了正向工程与逆向工程相结合的观点，以优化设计流程，缩短产品开发周期。正向工程与逆向工程相结合，不仅可以解决相互作用的问题……

在设计过程中，设计与实体模型之间的联系，也为设计师的概念分歧提供了可靠的物理平台。在后续研究中，将更加关注新兴技术、非接触式扫描技术和虚拟现实技术的进一步应用。在整个设计过程中，虚拟与现实的交互是应用的重点。部分取代现有的实体模型，从而进一步缩短研发周期。提高产品竞争力。简单地说，逆向工程产品设计是根据现有的产品模型反向推导产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。从这个意义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很长时间了。早期造船业常用的船体放样设计就是逆向工程的一个很好的例子。随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字测量技术的快速发展，基于测量数据的产品建模技术已成为逆向工程技术的主要研究对象。通过数字测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获得的物体表面的空间数据需要使用逆向工程技术来建立产品的三维模型，然后使用CAM系统来完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以被认为是将产品样本转化为三维模型的相关数字技术和几何建模技术的总称。逆向工程的实施过程是一个多领域、多学科的协同过程。

逆向工程和快速成型技术作为开发新产品、消化吸收先进技术的重要手段，可以满足消化国外技术成果的要求。它们的出现改变了传统的产品设计和开发模式，大大缩短了产品开发的时间，提高了产品开发成功率。

如今，各个行业越来越重视产品设计，以吸引客户并最终在商业上取得成功。这一点在消费品的设计中尤为突出。尤其是在手机、数码相机、汽车等行业。

第二，设计过程中正向工程和逆向工程的比较分析

顾名思义，逆向工程不同于正向工程的设计过程。它的过程依赖于从现有零件或产品原型的表面获得的数据来建立3DCAD模型，而不是通过设计图纸。

图1：这两种设计过程的主要区别在于，传统的正向工程是从概念设计、产品规范到产品设计图纸，而反向工程是基于测量数据来获得3DCAD模型。

如图1所示，两种设计过程的主要区别在于，传统的正向工程是概念设计、产品规范到产品设计图，而反向工程是基于测量数据来获得3DCAD模型。正向产品开发程序是指设计师根据产品规划中设定的规划和设计思路绘制草图和效果图，并根据效果图制作手动模型，或构建CAD几何模型，最后进行NC或RP（RapidPrototype）处理程序。然而，在引入逆向工程设计程序后，设计师仍然遵循产品设计规划中设定的规范和设计思路，但效果图或详细描述不再是必要的程序。相反，他们会直接使用逆向工程对PU泡沫或油土模型的点数据进行扫描，然后将其交给CAD系统进行编辑和重建，最后进行NC或RP处理程序。从开发的角度来看，在这个过程中可以清楚地发现正向工程和反向工程之间的区别，如图2所示。

图2:

简单的全过程逆向工程会产生以下问题：数据量大、数据检索麻烦、表面定位、表面连续性控制等。通过采用混合设计过程，只需要通过局部逆向工程快速重构修改后的零件，从而缩短整个设计和制造过程。如图3所示。

图3

第三，逆向设计的基本过程

图4实际……

汽车设计项目流程

逆向工程是将实物转化为CAD模型的数字技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称。逆向工程是汽车产品开发的一种新方式。目前，基于CAD/CAM系统的数字扫描技术为逆向工程提供了强有力的支持。经过数字扫描和三维重建，可以通过数控加工快速制造模具，最终通过注射成型获得所需的产品。通过逆向工程技术，在消化吸收先进技术的基础上，建立和掌握自己的产品开发设计技术，进行产品创新设计是一条捷径。

逆向工程的简单过程是：用数字扫描设备扫描实体模型，将数据导入计算机，用逆向工程软件处理获得的点云数据、行进曲线、曲面和实体模型，并对实体模型进行修改，形成最终的三维模型。与正向建模相比，逆向工程建模更快、更高效。逆向工程团队对计算机处理器、内存和显卡的性能有着全面的要求，尤其是为了保证数据的实时采集和处理，必须配备高内存和强大的显卡。

1.逆向工程结构体系

逆向工程系统主要由三部分组成：产品几何形状的数字化、CAD模型的重建以及产品或模具的制造。逆向工程的关键技术是数据采集、数据处理和模型重建。

逆向工程流程图

（1） 数据采集

数据采集是逆向工程的第一步，其方法的正确与否直接影响能否准确、快速、完整地获得物体的二维和三维几何数据，影响重建CAD实体模型的质量，最终影响产品的质量。

图6数据采集

（2） 数据处理

在重建CAD模型之前，必须对采集的一系列点数据进行格式转换、噪声滤波、平滑、对齐、合并、探头半径补偿和插值等处理。

6

图7使用CATIA软件进行数据处理。

（3） 模型重建

将处理后的测量数据导入CAD系统，并根据之前创建的曲线和曲面构建原型CAD模型。

7

图8重新建模

简单理解汽车的逆向设计过程：通过复印机surf或Geomagic将实物产品分析并复制产品，以STL格式复制数据文件，并在Pro/E和其他三维软件中输入IGS绘图的数据处理格式。如今，主要流行的三维CAD软件是UG、IMAGEWARE、CATIA和I。

第四，举例说明

（1） 逆向工程技术及其在福田重卡车身开发中的应用。

数据处理工作流程：处理扫描数据→ 组装扫描的点云→ 使用点云生成初步曲面→ 处理和删除噪声点→ 根据处理后的点云和零件的特征，重构零件的三维表面和结构，得到零件的三维数学模型和线框图。以下是福田重型卡车前壁的一个零件示例。

8

图9拼接扫描点云图像10扫描点云以生成初步表面。

9

图11删除噪声点后扫描点云

0

图12根据点云建立了零件的三维数学模型和线框架。

本文主要探讨了当前设计流程布局规划的合理性。结合实际工程中遇到的障碍和问题，提出了正反结合的观点……

提出了工程学，以优化设计过程，缩短产品开发周期。正向工程和逆向工程相结合，不仅可以解决设计过程中设计与实体模型的交互问题，还可以为设计师的概念发散提供可靠的物理平台。在后续研究中，将更加关注新兴技术、非接触式扫描技术和虚拟现实技术的进一步应用。在整个设计过程中，虚拟与现实的交互是应用的重点。部分取代现有的实体模型，从而进一步缩短研发周期。提高产品竞争力。

标签：福田发现曼现代

汽车资讯热门资讯