2019年汽車新技術看點

日照市機電工程學校 孔艷玲

1 汽車噪音機

在高速行駛的狀態下，電動汽車產生的噪音與傳統燃油車之間沒有太大差距，因為胎噪會蓋過發動機所產生的噪音。但是在低速行駛的狀態下，電動汽車的噪音非常小，可能會導致路上的行人無法聽到后方的來車，容易造成不必要的損傷。美國運輸部國家公路交通安全管理局（NHTSA）預計電動汽車和混動汽車在行駛過程中與行人發生交通事故的幾率比噪音更大的傳統燃油汽車高19%。早在2010年，美國國會就通過了《行人安全促進法案》（Pedestrian Safety Enhancement Act），該法案要求時速低于18英里（1英里≈1.6 km）時聲音過低的汽車人為增加噪音。因此美國監管機構從2013年起就在醞釀“安靜汽車法規”（quiet car rule）。如今美國交通部（DOT）經過多年考慮，終于決定實施這一法規，要求汽車制造商在其電動和混合動力車型上增加行人噪音設備。美國監管機構規定，電動汽車和混合動力汽車生產商必須給車輛安裝至少一個外部揚聲器，該揚聲器需要在車輛以較低速度行駛時發出持續的聲音，從而起到對行人和非機動車進行提醒的作用。美國運輸部國家公路交通安全管理局（NHTSA）要求所有電動車型在2019年初開始都要安裝噪音設備，到2020年年底，所有新型電動汽車都必須在低速行駛時發出聲音，以提醒周圍行人。

歐盟此前也通過了一項決議，該決議要求電動車和油電混合型汽車在2019年7月之前都必須安裝AVAS（車輛聲響警示系統），以讓行人警覺到車輛的存在，提升道路交通安全。同時，歐盟議會還通過了提案要求傳統汽油和柴油汽車、卡車加裝降噪裝置以降低噪音，其中轎車、面包車、長途客車和公交車必須能夠降低4分貝噪音，而大卡車必須能降低3分貝的噪音。

我國于2018年1月1日開始實施的《機動車運行安全技術條件》（GB 7258—2017）也規定：純電動汽車、插電式混合動力汽車在車輛起步且車速低于20 km/h 時，應能給車外人員發出適當的提示性聲響。

2013年時，一位特斯拉車主提出擔心在家附近玩耍的孩子聽不到其Model S車正低速行駛過來，提出要讓Model S車型發出聲音，但是同時要避免噪音污染。當時特斯拉首席執行官埃隆·馬斯克表示：“未來最好的解決方案是在車身之上安裝接近傳感器，并且在探測到有行人時，讓該傳感器向行人所在的方向發出悅耳的聲音。這樣車輛發出的就不是煩人的噪音，而且讓車輛只在需要的時候發出聲音。”特斯拉曾在2016年的特斯拉Model S車型示意圖零件目錄中泄露了一款“行人噪音”裝置。如今特斯拉正在修改Model 3車型零部件，不難發現在車身的后面可以看到似乎特意留了位置安裝行人噪音機裝置（圖1）。

日產汽車公司早在2010年就在第一代Leaf電動汽車上安裝了車輛行人聲音警告系統（Vehicle Sound for Pedestrians System），這一系統會在車速低于18英里、倒車或車輛起步階段自動啟動。此外，韓國起亞的秀兒電動汽車（Soul EV）也安裝了類似的聲音警告系統；雪佛蘭公司2019款沃藍達電動車便配備了行人噪音系統。

圖1 特斯拉Model 3車型車身后面預留的安裝行人噪音機裝置的位置

2 電子后視鏡

傳統后視鏡龐大的身軀對風阻系數影響很大，因此許多跑車及電動汽車都在想方設法地改變后視鏡的造型，以減小風阻系數，但由于物理鏡片體積問題，還是有不少的局限性。另外，傳統后視鏡，在陰暗地區光線不好時，看不清；在下雨天車窗鏡子糊了一灘水，看不清；后方的光線太強烈產生眩光，看不清，從而增加了行車危險性。因此，在一些車企眼中，尤其在一些追求汽車性能的車企眼中，傳統外后視鏡就是不和諧的存在。一是它增加了風阻，二是它存在死角，三是它看著比較丑。近幾年來有不少高端品牌（如法拉利、寶馬、奧迪、雷克薩斯等）車企，在概念車中已經把傳統的外后視鏡給砍掉了，取而代之的是所謂“電子后視鏡”，其優點很明顯，低風阻，視角廣，2個不夠可以裝4個。例如寶馬i8 Mirrorless概念車、特斯拉model X概念車等，都設計了電子后視鏡。凱迪拉克CT6車采用的是一種叫做“流媒體影像”的后視鏡。外置后視攝像頭對后方的情況進行拍攝并反饋到車內顯示屏上，能夠提升3倍的后方可視范圍，同時這種“流媒體影像”還可與傳統后視鏡來回切換。

所謂電子后視鏡，就是用電子攝像頭（圖2）取代車外的物理后視鏡，通過攝像頭來將汽車盲點區域的圖像傳遞到車內的顯示屏（圖3）上面。電子后視鏡一般都帶有圖像數字修正技術，眩光時能調暗，黑暗時又能提高亮度，還不用擔心鏡面上有水漬，因為顯示屏在車內，根本就不用在乎車窗玻璃。與傳統的后視鏡相比，電子后視鏡的攝像頭體積較小，能夠降低汽車的風阻，且能提供更寬的視野，減少汽車盲區。由于電子攝像頭的體積小，安裝、傳輸數據靈活，不像傳統汽車后視鏡需要一側一個，只要你需要，任何位置都可以安裝，再與車身的其他傳感器配合，最后合成的畫面，可以達到360°全方位無死角，避免傳統后視鏡存在的盲區問題（在大車上尤為適用）。當然，電子后視鏡比傳統后視鏡的成本要高一些，且對攝像頭在高像素、無畸變、寬動態、低照度、高可靠性等方面都有著極高的要求。另外，電子元件信息傳輸都或多或少會存在延遲性，由于后視鏡不止在倒車、停車時使用，在日常行駛、變線等方面都在使用，特別是在高速行駛時，對系統的運算能力、數據傳輸及存儲器需求都是極高的，一旦稍有延遲，變線時便有可能發生碰撞事故，造成很大的安全隱患。

圖2 電子攝像頭

圖3 車內的顯示屏

然而目前量產車中，并沒有電子后視鏡的影子，其最大的原因是法律不允許沒有后視鏡的汽車上路行駛，這里說的后視鏡即傳統的后視鏡。目前允許無后視鏡汽車上路的國家有日本，而且計劃在2023年前，日本29%的汽車將用攝像頭代替后視鏡，且12%的汽車將不再有側鏡。除了日本，還有一個神奇的國家同樣允許無后視鏡汽車上路，那就是印度，因為印度的路窄，后視鏡容易被剮蹭壞掉。當然，鑒于電子后視鏡的優勢，取代傳統后視鏡只是遲早的事，各國的法規也會作出相應的調整。只是電子后視鏡也有缺點，主要是駕駛人的習慣，由傳統的鏡子圖像換作顯示屏上的圖像，需要一個適應的過程。我國在《機動車輛間接視野裝置性能和安裝要求》（GB 15084—2013）也規定，主外視鏡都是必裝裝備。

3 自己動的車輪——Ring-Drive電動車輪

輪內電機是電動汽車發展的新里程碑，體積小巧的電機能安裝在輪轂內，直接利用電機驅動車輪，動力傳輸更直接，動能回收效果也更好。近來，輪內電機有了更實用的設計，Orbis公司設計出可替換無動力輪的Ring-Drive電動車輪（圖4）。

圖4 Ring-Drive電動車輪

圖5 Ring-Drive車輪的結構

Orbis公司推出的Ring-Drive車輪是輪內電機的應用衍伸，構造與輪內電機相同，在輪圈內部設置驅動電機，連接電池后可成為獨立的動力系統。Ring-Drive車輪采用小型、輕量化低扭矩電機，通過將電機偏置安裝在輪轂中（圖5），直接驅動與車輪輪轂相連的環形齒輪（ring gear），能夠單獨驅動每個車輪，從而替代了輪轂架（hub carrier）和制動系統，明顯降低了車輪和制動系統的重量，并且能增加汽車的動力，但Ring-Drive車輪由電力驅動，需要一塊大電池。例如，前輪驅動車由于后輪無動力，在抓地力與反應上會比四輪驅動車略遜一籌，但如果將前輪驅動車的后輪裝上Ring-Drive車輪，則前輪驅動車便立即變成四輪驅動車，能獲得后輪2個輪內電機額外提供的50馬力～100馬力（1馬力≈0.735 kW）。

Orbis公司將Ring-Drive車輪裝在一輛10代本田思域（Civic）Type R車（該車搭載2.0T渦輪增壓發動機和6速手動變速器，最大功率為310馬力，最大轉矩為400 N·m，采用前輪驅動，百千米加速時間控制在5.7 s）上進行測試（圖6），試驗車的動力提升到了400馬力以上，百千米加速時間提升到5.3 s）。

圖6 10代本田思域（Civic）Type R車后輪安裝Ring-Drive車輪

4 智能風窗玻璃——自發光的HUD顯示器

日本積水化學工業株式會社推出一種新型HUD顯示器，采用層壓加工方式，為風窗玻璃增加了一層感光材料（light-reactive material）薄膜，位于儀表板上的激光投影儀照射風窗玻璃（圖7），便可以激活風窗玻璃上的感光膜，讓感光膜自發光，以在風窗玻璃上顯示導航指令、車速、警示燈信息。簡單來說，傳統HUD是將風窗玻璃當作鏡子來反射信息，而該新型HUD則是將風窗玻璃當作屏幕來顯示信息。新型HUD還可以與駕駛輔助系統相結合，顯示道路上的行人、動植物或其他危險因素。

圖7 自發光的HUD顯示器

5 無線充電技術

汽車的無線充電相對于手機的無線充電而言更加實用，駕駛人可利用無線充電設備來提升電動汽車的續航里程。圖8所示為Continental（大陸）和WiTricity公司推出的無線充電底座，其原理是利用磁場將能量從充電底座傳輸至車載電池內，比插電式充電方式的效率更高，目前Continental（大陸）和WiTricity公司的無線充電底座能夠傳輸高達11 kW的電力，而常規公共交流電充電設備則只能達到6 kW～7 kW。在停車場安裝充電底座以后，只要汽車停在上面，就可以為汽車充電，非常便利。

圖8 Continental（大陸）和WiTricity公司推出的無線充電底座

6 超高頻透地雷達

WaveSense推出了一款超高頻透地雷達（groundpenetrating radar，圖9），可讀取地下管道、巖石和樹根，類似指紋功能，用于在無標記的路面上進行導航，旨在幫助車輛了解其精準的全球定位。另外，該技術還有助于幫助高度自動化的車輛實現街道導航，無需依賴不斷變化的道路標識，即使在大雪、暴雨或濃霧天氣也不會受影響。

圖9 超高頻透地雷達