淺談汽車未來發(fā)展趨勢

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

【摘 要】在節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的要求下，未來汽車的整車裝備質(zhì)量會越來越輕，新能源汽車將會得到大力推廣；在消費者需求多樣化、個性化的市場環(huán)境中，從內(nèi)飾到配置，未來汽車將更趨智能化，汽車的駕駛環(huán)境將會更舒適。文章從輕量化、電動化、智能化和舒適性4個方面，對汽車未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】輕量化；智能化；電動化；舒適性

【中圖分類號】U466 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）04-0148-04

0 引言

自1886年卡爾·本茨制造出第一輛三輪汽車開始，人類告別了“馬車時代”，跨入了“汽車時代”。汽車的出現(xiàn)，不僅改變了人類的生活出行方式，更極大地推動了社會經(jīng)濟的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)、汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車的操縱越來越簡單，動力性越來越好，經(jīng)濟性越來越高，行駛安全性越來越可靠。

1 未來趨勢一：輕量化

汽車的輕量化，就是在確保汽車強度和安全性能的前提下，節(jié)能化地設(shè)計各總成零部件，持續(xù)優(yōu)化車型，降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，若汽車整車重量降低1%，油耗可降低0.7%，若降低10%，燃油效率可提高6%～8%。由于環(huán)保和節(jié)能的需要，所以汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的趨勢。

1.1 整備質(zhì)量越來越小

影響汽車油耗的一個重要參數(shù)就是汽車的整備質(zhì)量，車輛的耗油量與整備質(zhì)量是成正比關(guān)系的。質(zhì)量利用系數(shù)是指汽車裝載質(zhì)量與整備質(zhì)量的比值，該指數(shù)也間接地反映了汽車的燃油經(jīng)濟性。由于汽車機構(gòu)及設(shè)計的改進(jìn)、道路的不斷改善、材料性能的提高和新型材料的應(yīng)用，汽車質(zhì)量利用系數(shù)已經(jīng)由1950年的1提升到了1.7左右。鋁制品代替鐵鑄件是總的發(fā)展趨勢，目前汽車已越來越多地使用輕合金材料。除鋁制件外，鎂比鋁更輕的特性使得鎂合金制件也越來越引起人們的關(guān)注。

擴大塑料在汽車上的應(yīng)用，是減輕汽車整備質(zhì)量的另一個途徑。新型塑料的密度只有鋼鐵的1/8～1/4，但它的剛度大、耐磨性強、使用壽命更長。其中，碳纖維增強塑料比鋼輕50%，比鋁輕30%，但能量吸收卻比鋼和鋁高12倍，對提高汽車安全和燃油效率都極為有利，因此汽車制造商都開始在汽車上使用越來越多的碳纖維。

1.2 發(fā)動機小型化、輕量化、電氣化

總質(zhì)量一定的汽車，發(fā)動機的功率越大，汽車的動力性能就越好，加速性能、爬坡能力就越強，最高車速就越大。增大發(fā)動機的功率，提高行駛速度是汽車目前一個很重要的發(fā)展方向。

為了降低整備質(zhì)量，提高車速，人們希望發(fā)動機質(zhì)量輕、體積小、功率大。2013年，“沃爾沃”汽車發(fā)布了最新的技術(shù)成果——Drive-E E驅(qū)智能科技動力總成，它優(yōu)化、整合了缸內(nèi)直噴、增壓技術(shù)、雙頂置凸輪軸、四氣門結(jié)構(gòu)、高速氣門連續(xù)可變等技術(shù)，以領(lǐng)先的智能化技術(shù)一舉打破排量和氣缸數(shù)對發(fā)動機動力性能的限制，讓發(fā)動機擁有了“四可敵八”的巔峰性能。

2 未來趨勢二：電動化

汽車只要一啟動，就要消耗燃料。燃料費在汽車運輸成本中占25%～30%。目前，大氣污染是全球關(guān)注的焦點問題，汽車排放作為重要的污染源，其排放標(biāo)準(zhǔn)肯定會越來越嚴(yán)格并向超低排放、無排放發(fā)展。此外，礦物燃料日漸減少及全球變暖問題日益嚴(yán)重，使得人們比以往任何時候都更加關(guān)注節(jié)能減排和提高燃料經(jīng)濟性的問題，也迫使人們研發(fā)出新的能源作為汽車的動力源，例如蓄電池、燃料電池、混合動力等?？梢哉f，汽車節(jié)能環(huán)保將始終會是汽車設(shè)計、制造、使用中的重要課題，也是汽車發(fā)展的方向之一。

2.1 蓄電池

目前，人們主要使用的蓄電池有高能鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池、鎳鋅電池、免維護(hù)鉛酸電池、鉛布電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池等新型二次電池，是世界上廣泛使用的一種化學(xué)“電源”，具有電壓平穩(wěn)、安全可靠、價格低廉、適用范圍廣、原材料豐富和回收再生利用率高等優(yōu)點，是世界上各類電池中產(chǎn)量最大、用途最廣的一種電池。如果不考慮電能的來源，蓄電池電動汽車是目前唯一能達(dá)到零排放的機動車。但各種型號的蓄電池不同程度地存在成本高、壽命短、比能量低、比功率小、體積和重量大、充電時間長等問題。目前，還沒有一種電池全面適合電動汽車，這使得蓄電池成為電動汽車發(fā)展和普及的瓶頸。

2.2 燃料電池

燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料電池的反應(yīng)不經(jīng)過熱機過程，因此其能量轉(zhuǎn)換效率不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)化效率高；它的排放物質(zhì)主要是水，不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。因此，燃料電池技術(shù)的研究和開發(fā)備受各國政府與大公司的重視，被認(rèn)為是21世紀(jì)潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)之一。但發(fā)展燃料電池汽車仍有幾個制約因素，使得燃料電池汽車目前和今后一段時間尚不具備商業(yè)化的條件。①燃料電池汽車的制造成本和使用成本過高。②啟動時間長，系統(tǒng)抗震能力還需提高。氫氣燃料電池汽車的啟動時間一般需要超過3 min，比起內(nèi)燃機汽車啟動的時間長得多，影響其機動性能。③碳?xì)淙剂蠠o法直接利用：除甲醇外，其他的碳?xì)浠衔锶剂暇杞?jīng)過轉(zhuǎn)化器、一氧化碳氧化器處理產(chǎn)生純氫氣后，方可供現(xiàn)今的燃料電池利用。④氫燃料電池汽車燃料的供應(yīng)還有大量的技術(shù)問題有待解決。用常用的壓縮氣體罐儲存的氫氣，只能供燃料電池汽車行駛150 km，續(xù)駛里程太短，還不如蓄電池驅(qū)動的汽車。由于氫氣是最小的分子，很容易造成泄漏，哪怕是微量的泄漏，都有可能造成極為可怕的后果。

2.3 混合動力汽車

燃料電池汽車雖然是最佳排放性能和燃料經(jīng)濟性的理想方案，但由于其具有一定的局限性，混合動力就成為另一個可行方案。通常所說的混合動力汽車，一般是指采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機和電動機作為動力源，也有的發(fā)動機經(jīng)過改造使用其他替代燃料，例如壓縮天然氣、丙烷和乙醇燃料等。2個動力源可以有并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)等幾種組合方式。它在節(jié)能、排放等方面接近于電動汽車，動力性、續(xù)航能力與傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車相當(dāng)，并可以裝配有制動能量回收系統(tǒng)，利用安裝在車輪上的直流發(fā)電機將摩擦產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿Υ嬗谛铍姵刂?，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為驅(qū)動能量，從而大大提高了汽車燃料經(jīng)濟性，特別適用于走走停停的城市行駛工況。

混合動力汽車的技術(shù)關(guān)鍵是內(nèi)燃機與電機最優(yōu)配合及功率分配比的控制和實現(xiàn)、功率分配裝置及其與變速器一體化的設(shè)計。此外，其重量和制造成本可能會高于傳統(tǒng)內(nèi)燃機驅(qū)動汽車，因此需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。隨著復(fù)式起動/交流發(fā)電機、新型發(fā)動機飛輪和低成本電器設(shè)備的研發(fā)成功，混合動力汽車將會越來越多地投入使用。

3 未來趨勢三：智能化

近年來，隨著電子計算機及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車智能化控制技術(shù)、控制系統(tǒng)正不斷地涌現(xiàn)，使汽車插上了“智能化翅膀”。這些新技術(shù)在動力控制、制動控制及信息娛樂系統(tǒng)上的應(yīng)用，進(jìn)一步改變了汽車的面貌，使汽車朝著越來越人性化的方向發(fā)展，越來越聽從人類的“使喚”。

3.1 車載信息娛樂系統(tǒng)：互聯(lián)網(wǎng)+汽車+交通

車載信息娛樂系統(tǒng)是采用車載專用中央處理器，基于車身總線系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，形成的車載綜合信息處理系統(tǒng)。它能夠?qū)崿F(xiàn)包括三維導(dǎo)航、實時路況、IPTV、輔助駕駛、故障檢測、車輛信息、車身控制、移動辦公、無線通信、基于在線的娛樂功能及遠(yuǎn)程服務(wù)等一系列應(yīng)用，極大地提升了車輛電子化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的水平。

互聯(lián)網(wǎng)+汽車+交通是基于車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的智能城市交通生態(tài)系統(tǒng)。汽車和交通正在進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代，在大數(shù)據(jù)平臺上建立車輛運行狀態(tài)數(shù)據(jù)分析、駕駛行為分析和交通狀態(tài)分析的服務(wù)能力和分析工具，可以大幅度提升交通指揮、車輛監(jiān)管、汽車性能監(jiān)測和診斷及商業(yè)運輸車輛調(diào)度管理的能力，這會極大地提高交通效率、提高道路安全水平，降低交通管理和運營成本。通過車聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，人們能優(yōu)化自己的出行線路，感受到科技進(jìn)步帶來的優(yōu)質(zhì)汽車服務(wù)。

3.2 從被動安全轉(zhuǎn)向主動安全

未來汽車電子控制的重要發(fā)展方向之一是汽車安全領(lǐng)域，在汽車不斷發(fā)展的過程中，保證汽車安全性能的新技術(shù)正不斷地涌現(xiàn)，從最初的保險杠減振系統(tǒng)、安全帶系統(tǒng)、安全氣囊到汽車碰撞試驗、ABS、ASR，到無盲點、無視差安全后視鏡及兒童座椅系統(tǒng)的研究，汽車的安全性能正日趨完善。

為預(yù)防汽車事故的發(fā)生，避免人員受到傷害而采取的安全設(shè)計，稱為主動安全設(shè)計，如ABS、EBD、TCS、LDWS、高位剎車燈、前后霧燈、后窗除霧等，都是主動安全設(shè)計。它們的特點是提高汽車的行駛穩(wěn)定性，盡量防止車禍發(fā)生。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到汽車上。例如：利用雷達(dá)技術(shù)和車載攝像技術(shù)開發(fā)各種自動避撞系統(tǒng)；利用近紅外技術(shù)開發(fā)各種能監(jiān)測駕駛員行為的安全系統(tǒng)；高性能的輪胎綜合監(jiān)測系統(tǒng)；自適應(yīng)自動巡航控制系統(tǒng)；駕駛員身份識別系統(tǒng)等。隨著更加先進(jìn)的智能型傳感器、快速響應(yīng)執(zhí)行器、高性能電控單元、先進(jìn)的控制策略、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、4G通信技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代汽車正朝著更加智能化、自動化和信息化的機電一體化方向發(fā)展。

4 未來趨勢四：更具舒適性

隨著人們生活水平的提高，人們對汽車性能除了在經(jīng)濟性、動力性、安全性有要求之外，對車輛的舒適性的要求也越來越高。舒適的駕駛環(huán)境漸漸成為現(xiàn)代汽車的重要標(biāo)志。

4.1 健康的車內(nèi)環(huán)境

現(xiàn)代城市人口平均有8%的時間生活和工作在車內(nèi)，車內(nèi)空氣質(zhì)量和消費者的身心健康息息相關(guān)，逐漸成為判定汽車質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。目前，國際上已經(jīng)把車內(nèi)污染列為人類健康的五大危害之一，而車內(nèi)主要污染來源有真皮座椅、表盤內(nèi)飾、復(fù)合材料、布藝裝飾等。因此，無論從社會責(zé)任上講，還是從企業(yè)的長遠(yuǎn)利益上講，汽車制造廠商都越來越重視車內(nèi)環(huán)境問題，都在努力通過提高生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、改良生產(chǎn)工藝、采用環(huán)保材質(zhì)來改善車內(nèi)空氣質(zhì)量。

“沃爾沃”早在2001年便成立了專門的“氣味測試小組”，他們?yōu)樵O(shè)計人員提供選擇材料與生產(chǎn)工藝的指導(dǎo)，最后通過嚴(yán)格的檢測確保為車主提供健康、環(huán)保的一流車內(nèi)環(huán)境，其內(nèi)飾材料已經(jīng)達(dá)到了嬰兒級安全標(biāo)準(zhǔn)。除了選材方面，“沃爾沃”還擁有2套獨門絕技——CZIS主動式座艙清潔系統(tǒng)（可在車主上車前預(yù)啟動，排濁納新循環(huán)氣流，營造清新的車內(nèi)環(huán)境）和IAQS車內(nèi)空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)（采用了高效的多重過濾系統(tǒng)，從PM0.1開始過濾，PM2.5顆粒物過濾能力達(dá)到95%以上）。健康已經(jīng)成為“沃爾沃”汽車品牌的一個新標(biāo)簽。

4.2 優(yōu)良的NVH指標(biāo)

NVH是噪聲、振動與聲振粗糙度的英文縮寫。這是衡量汽車制造質(zhì)量的一個綜合性問題，它給汽車用戶的感受是最直接和最表面的。大多數(shù)家用車和豪華車消費者對車內(nèi)噪音和振動較為敏感，過大的噪音和振動會使車內(nèi)乘員感到不適。據(jù)調(diào)查，在所有汽車用戶不滿意的問題中，約有1/3的問題與NVH有關(guān)。為了能夠為消費者帶來更加舒適的駕乘環(huán)境，汽車制造商總是在極力地改進(jìn)汽車的NVH性能，以期最大限度地降低車內(nèi)噪音、減少振動及改善不平順性。

4.3 合理、舒適、個性的空間設(shè)計

車內(nèi)空間設(shè)計指的是駕駛、乘坐、載物空間的布局、尺度、形狀的設(shè)計，儀表板、座椅、門內(nèi)護(hù)板、操縱布局的造型設(shè)計，顯示與操縱界面的設(shè)計，還包括附屬設(shè)備（音響、空調(diào)、多媒體）的運用和造型設(shè)計。它們對車輛的運行性能影響不大，但也要承擔(dān)起減震、隔熱、吸音、遮音、娛樂和信息交流等功能，對駕乘車的舒適性、健康和安全起到十分重要的作用，還將直接影響人們購車的意向、駕乘者的審美和心情。

總體上講，今天的汽車空間設(shè)計的劃分、布置和利用方面已經(jīng)日趨合理，但仍有發(fā)展的空間。在功能性方面，操控功能將更加關(guān)懷人的需求，人機工程方面的研究和運用將更加合理到位；座椅能按照人體骨骼的特點，根據(jù)不同體型身高，最大限度地確保座椅和脊柱恰到好處地貼合與支撐，并且重點保護(hù)人的頸椎；照明功能可以根據(jù)不同用途的需要，各種燈能實現(xiàn)漫射、聚光、亮度調(diào)節(jié)及營造某些特殊的藝術(shù)效果的氛圍，展現(xiàn)出更加多姿多彩的魅力；保健功能會越來越受到重視，空調(diào)、按摩椅、腰靠、通風(fēng)、氧吧、空氣凈化器等設(shè)備將會更多樣和更優(yōu)化。在造型方面，除了人機工程方面利用更加合理外，還可以根據(jù)消費者需求層次的多樣化，設(shè)計出不同造型風(fēng)格和顏色搭配；通過高分子復(fù)合材料與金屬、玻璃和天然的木、麻、竹等材料的配合使用，使造型更具個性化和時尚化。

5 結(jié)語

汽車的發(fā)展必然隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及不斷的創(chuàng)新而日新月異，也將會更好地為人類提供服務(wù)，動力性好、經(jīng)濟性高、安全性可靠使得駕乘汽車越來越成為一種樂趣。高科技下，個性鮮明且更加人性化、智能化的汽車將會是未來汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，因為它符合人類對文化、個性的追求和需要。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]趙振寧，王慧怡.新能源汽車技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2013.

[3]陳丁躍.現(xiàn)代汽車控制及其智能化[M].北京：西安交通大學(xué)出版社，2011.

[責(zé)任編輯：高海明]

【作者簡介】唐科祥，男，廣西南寧人，本科，上汽通用五菱汽車股份有限公司助理工程師，研究方向：汽車質(zhì)量、汽車啟動。