淺談汽車未來發展趨勢

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

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

【關鍵詞】輕量化；智能化；電動化；舒適性

【中圖分類號】U466 【文獻標識碼】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，不僅改變了人類的生活出行方式，更極大地推動了社會經濟的發展。隨著科學技術、汽車電子技術的飛速發展，汽車的操縱越來越簡單，動力性越來越好，經濟性越來越高，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，節能化地設計各總成零部件，持續優化車型，降低汽車的整備質量，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%。由于環保和節能的需要，所以汽車的輕量化已經成為世界汽車發展的趨勢。

1.1 整備質量越來越小

影響汽車油耗的一個重要參數就是汽車的整備質量，車輛的耗油量與整備質量是成正比關系的。質量利用系數是指汽車裝載質量與整備質量的比值，該指數也間接地反映了汽車的燃油經濟性。由于汽車機構及設計的改進、道路的不斷改善、材料性能的提高和新型材料的應用，汽車質量利用系數已經由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注。

擴大塑料在汽車上的應用，是減輕汽車整備質量的另一個途徑。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 發動機小型化、輕量化、電氣化

總質量一定的汽車，發動機的功率越大，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。增大發動機的功率，提高行駛速度是汽車目前一個很重要的發展方向。

為了降低整備質量，提高車速，人們希望發動機質量輕、體積小、功率大。2013年，“沃爾沃”汽車發布了最新的技術成果——Drive-E E驅智能科技動力總成，它優化、整合了缸內直噴、增壓技術、雙頂置凸輪軸、四氣門結構、高速氣門連續可變等技術，以領先的智能化技術一舉打破排量和氣缸數對發動機動力性能的限制，讓發動機擁有了“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，大氣污染是全球關注的焦點問題，汽車排放作為重要的污染源，其排放標準肯定會越來越嚴格并向超低排放、無排放發展。此外，礦物燃料日漸減少及全球變暖問題日益嚴重，使得人們比以往任何時候都更加關注節能減排和提高燃料經濟性的問題，也迫使人們研發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。可以說，汽車節能環保將始終會是汽車設計、制造、使用中的重要課題，也是汽車發展的方向之一。

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“電源”，具有電壓平穩、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點，是世界上各類電池中產量最大、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能直接轉化為電能的發電裝置。燃料電池的反應不經過熱機過程，因此其能量轉換效率不受卡諾循環的限制，能量轉化效率高；它的排放物質主要是水，不產生任何有害物質。因此，燃料電池技術的研究和開發備受各國政府與大公司的重視，被認為是21世紀潔凈、高效的發電技術之一。但發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，比起內燃機汽車啟動的時間長得多，影響其機動性能。③碳氫燃料無法直接利用：除甲醇外，其他的碳氫化合物燃料均需經過轉化器、一氧化碳氧化器處理產生純氫氣后，方可供現今的燃料電池利用。④氫燃料電池汽車燃料的供應還有大量的技術問題有待解決。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，續駛里程太短，還不如蓄電池驅動的汽車。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，一般是指采用傳統的內燃機和電動機作為動力源，也有的發動機經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、串聯、串并聯等幾種組合方式。它在節能、排放等方面接近于電動汽車，動力性、續航能力與傳統內燃汽車相當，并可以裝配有制動能量回收系統，利用安裝在車輪上的直流發電機將摩擦產生的熱能轉變為電能并儲存于蓄電池中，并進一步轉化為驅動能量，從而大大提高了汽車燃料經濟性，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關鍵是內燃機與電機最優配合及功率分配比的控制和實現、功率分配裝置及其與變速器一體化的設計。此外，其重量和制造成本可能會高于傳統內燃機驅動汽車，因此需要進行優化設計。隨著復式起動/交流發電機、新型發動機飛輪和低成本電器設備的研發成功，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網技術的快速發展，汽車智能化控制技術、控制系統正不斷地涌現，使汽車插上了“智能化翅膀”。這些新技術在動力控制、制動控制及信息娛樂系統上的應用，進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展，越來越聽從人類的“使喚”。

3.1 車載信息娛樂系統：互聯網+汽車+交通

車載信息娛樂系統是采用車載專用中央處理器，基于車身總線系統和互聯網服務，形成的車載綜合信息處理系統。它能夠實現包括三維導航、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程服務等一系列應用，極大地提升了車輛電子化、網絡化和智能化的水平。

互聯網+汽車+交通是基于車聯網、物聯網和大數據的智能城市交通生態系統。汽車和交通正在進入大數據時代，在大數據平臺上建立車輛運行狀態數據分析、駕駛行為分析和交通狀態分析的服務能力和分析工具，可以大幅度提升交通指揮、車輛監管、汽車性能監測和診斷及商業運輸車輛調度管理的能力，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。通過車聯網和大數據服務平臺，人們能優化自己的出行線路，感受到科技進步帶來的優質汽車服務。

3.2 從被動安全轉向主動安全

未來汽車電子控制的重要發展方向之一是汽車安全領域，在汽車不斷發展的過程中，保證汽車安全性能的新技術正不斷地涌現，從最初的保險杠減振系統、安全帶系統、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的研究，汽車的安全性能正日趨完善。

為預防汽車事故的發生，避免人員受到傷害而采取的安全設計，稱為主動安全設計，如ABS、EBD、TCS、LDWS、高位剎車燈、前后霧燈、后窗除霧等，都是主動安全設計。它們的特點是提高汽車的行駛穩定性，盡量防止車禍發生。隨著科學技術的飛速發展，越來越多的先進技術被應用到汽車上。例如：利用雷達技術和車載攝像技術開發各種自動避撞系統；利用近紅外技術開發各種能監測駕駛員行為的安全系統；高性能的輪胎綜合監測系統；自適應自動巡航控制系統；駕駛員身份識別系統等。隨著更加先進的智能型傳感器、快速響應執行器、高性能電控單元、先進的控制策略、計算機網絡技術、雷達技術、4G通信技術在汽車上的廣泛應用，現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。舒適的駕駛環境漸漸成為現代汽車的重要標志。

4.1 健康的車內環境

現代城市人口平均有8%的時間生活和工作在車內，車內空氣質量和消費者的身心健康息息相關，逐漸成為判定汽車質量的一個重要指標。目前，國際上已經把車內污染列為人類健康的五大危害之一，而車內主要污染來源有真皮座椅、表盤內飾、復合材料、布藝裝飾等。因此，無論從社會責任上講，還是從企業的長遠利益上講，汽車制造廠商都越來越重視車內環境問題，都在努力通過提高生產標準、改良生產工藝、采用環保材質來改善車內空氣質量。

“沃爾沃”早在2001年便成立了專門的“氣味測試小組”，他們為設計人員提供選擇材料與生產工藝的指導，最后通過嚴格的檢測確保為車主提供健康、環保的一流車內環境，其內飾材料已經達到了嬰兒級安全標準。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（可在車主上車前預啟動，排濁納新循環氣流，營造清新的車內環境）和IAQS車內空氣質量控制系統（采用了高效的多重過濾系統，從PM0.1開始過濾，PM2.5顆粒物過濾能力達到95%以上）。健康已經成為“沃爾沃”汽車品牌的一個新標簽。

4.2 優良的NVH指標

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。大多數家用車和豪華車消費者對車內噪音和振動較為敏感，過大的噪音和振動會使車內乘員感到不適。據調查，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。為了能夠為消費者帶來更加舒適的駕乘環境，汽車制造商總是在極力地改進汽車的NVH性能，以期最大限度地降低車內噪音、減少振動及改善不平順性。

4.3 合理、舒適、個性的空間設計

車內空間設計指的是駕駛、乘坐、載物空間的布局、尺度、形狀的設計，儀表板、座椅、門內護板、操縱布局的造型設計，顯示與操縱界面的設計，還包括附屬設備（音響、空調、多媒體）的運用和造型設計。它們對車輛的運行性能影響不大，但也要承擔起減震、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，今天的汽車空間設計的劃分、布置和利用方面已經日趨合理，但仍有發展的空間。在功能性方面，操控功能將更加關懷人的需求，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，并且重點保護人的頸椎；照明功能可以根據不同用途的需要，各種燈能實現漫射、聚光、亮度調節及營造某些特殊的藝術效果的氛圍，展現出更加多姿多彩的魅力；保健功能會越來越受到重視，空調、按摩椅、腰靠、通風、氧吧、空氣凈化器等設備將會更多樣和更優化。在造型方面，除了人機工程方面利用更加合理外，還可以根據消費者需求層次的多樣化，設計出不同造型風格和顏色搭配；通過高分子復合材料與金屬、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 結語

汽車的發展必然隨著科學技術的進步及不斷的創新而日新月異，也將會更好地為人類提供服務，動力性好、經濟性高、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業發展的趨勢，因為它符合人類對文化、個性的追求和需要。

參 考 文 獻

[1]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業出版社，2009.

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

[3]陳丁躍.現代汽車控制及其智能化[M].北京：西安交通大學出版社，2011.

[責任編輯：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：汽車質量、汽車啟動。