（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(lái)汽車的整車裝備質(zhì)量會(huì)越來(lái)越輕，新能源汽車將會(huì)得到大力推廣；在消費(fèi)者需求多樣化、個(gè)性化的市場(chǎng)環(huán)境中，從內(nèi)飾到配置，未來(lái)汽車將更趨智能化，汽車的駕駛環(huán)境將會(huì)更舒適。文章從輕量化、電動(dòng)化、智能化和舒適性4個(gè)方面，對(duì)汽車未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】輕量化；智能化；電動(dòng)化；舒適性

【中圖分類號(hào)】U466 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】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(kāi)始，人類告別了“馬車時(shí)代”，跨入了“汽車時(shí)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(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(lái)越簡(jiǎn)單，動(dòng)力性越來(lái)越好，經(jīng)濟(jì)性越來(lái)越高，行駛安全性越來(lái)越可靠。

1 未來(lái)趨勢(shì)一：輕量化

汽車的輕量化，就是在確保汽車強(qiáng)度和安全性能的前提下，節(jié)能化地設(shè)計(jì)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(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實(shí)驗(yàn)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(shì)。

1.1 整備質(zhì)量越來(lái)越小

影響汽車油耗的一個(gè)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(jì)性。由于汽車機(jī)構(gòu)及設(shè)計(jì)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(shì)，目前汽車已越來(lái)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(lái)越引起人們的關(guān)注。

擴(kuò)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(gè)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(qiáng)、使用壽命更長(zhǎng)。其中，碳纖維增強(qiáng)塑料比鋼輕50%，比鋁輕30%，但能量吸收卻比鋼和鋁高12倍，對(duì)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(kāi)始在汽車上使用越來(lái)越多的碳纖維。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)小型化、輕量化、電氣化

總質(zhì)量一定的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率越大，汽車的動(dòng)力性能就越好，加速性能、爬坡能力就越強(qiáng)，最高車速就越大。增大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高行駛速度是汽車目前一個(gè)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(dòng)機(jī)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(dòng)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的限制，讓發(fā)動(dòng)機(jī)擁有了“四可敵八”的巔峰性能。

2 未來(lái)趨勢(shì)二：電動(dòng)化

汽車只要一啟動(dòng)，就要消耗燃料。燃料費(fèi)在汽車運(yùn)輸成本中占25%～30%。目前，大氣污染是全球關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，汽車排放作為重要的污染源，其排放標(biāo)準(zhǔn)肯定會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格并向超低排放、無(wú)排放發(fā)展。此外，礦物燃料日漸減少及全球變暖問(wèn)題日益嚴(yán)重，使得人們比以往任何時(shí)候都更加關(guān)注節(jié)能減排和提高燃料經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，也迫使人們研發(fā)出新的能源作為汽車的動(dòng)力源，例如蓄電池、燃料電池、混合動(dòng)力等?？梢哉f(shuō)，汽車節(jié)能環(huán)保將始終會(huì)是汽車設(shè)計(jì)、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(jià)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(diǎn)，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(lái)源，蓄電池電動(dòng)汽車是目前唯一能達(dá)到零排放的機(jī)動(dòng)車。但各種型號(hào)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(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。目前，還沒(méi)有一種電池全面適合電動(dòng)汽車，這使得蓄電池成為電動(dòng)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(guò)熱機(jī)過(guò)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(kāi)發(fā)備受各國(guó)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(gè)制約因素，使得燃料電池汽車目前和今后一段時(shí)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(guò)高。②啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，系統(tǒng)抗震能力還需提高。氫氣燃料電池汽車的啟動(dòng)時(shí)間一般需要超過(guò)3 min，比起內(nèi)燃機(jī)汽車啟動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)得多，影響其機(jī)動(dòng)性能。③碳?xì)淙剂蠠o(wú)法直接利用：除甲醇外，其他的碳?xì)浠衔锶剂暇杞?jīng)過(guò)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(wèn)題有待解決。用常用的壓縮氣體罐儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)力汽車

燃料電池汽車雖然是最佳排放性能和燃料經(jīng)濟(jì)性的理想方案，但由于其具有一定的局限性，混合動(dòng)力就成為另一個(gè)可行方案。通常所說(shuō)的混合動(dòng)力汽車，一般是指采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，也有的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)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(gè)動(dòng)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(dòng)汽車，動(dòng)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(dòng)能量回收系統(tǒng)，利用安裝在車輪上的直流發(fā)電機(jī)將摩擦產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿?chǔ)存于蓄電池中，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)能量，從而大大提高了汽車燃料經(jīng)濟(jì)性，特別適用于走走停停的城市行駛工況。

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

3 未來(lái)趨勢(shì)三：智能化

近年來(lái)，隨著電子計(jì)算機(jī)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(dòng)力控制、制動(dòng)控制及信息娛樂(lè)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(lái)越人性化的方向發(fā)展，越來(lái)越聽(tīng)從人類的“使喚”。

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

車載信息娛樂(lè)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(shí)時(shí)路況、IPTV、輔助駕駛、故障檢測(cè)、車輛信息、車身控制、移動(dòng)辦公、無(wú)線通信、基于在線的娛樂(lè)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(shí)代，在大數(shù)據(jù)平臺(tái)上建立車輛運(yùn)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(cè)和診斷及商業(yè)運(yùn)輸車輛調(diào)度管理的能力，這會(huì)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(yùn)營(yíng)成本。通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，人們能優(yōu)化自己的出行線路，感受到科技進(jìn)步帶來(lái)的優(yōu)質(zhì)汽車服務(wù)。

3.2 從被動(dòng)安全轉(zhuǎn)向主動(dòng)安全

未來(lái)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(guò)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(xiǎn)杠減振系統(tǒng)、安全帶系統(tǒng)、安全氣囊到汽車碰撞試驗(yàn)、ABS、ASR，到無(wú)盲點(diǎn)、無(wú)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(jì)，稱為主動(dòng)安全設(shè)計(jì)，如ABS、EBD、TCS、LDWS、高位剎車燈、前后霧燈、后窗除霧等，都是主動(dòng)安全設(shè)計(jì)。它們的特點(diǎn)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(lái)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(kāi)發(fā)各種自動(dòng)避撞系統(tǒng)；利用近紅外技術(shù)開(kāi)發(fā)各種能監(jiān)測(cè)駕駛員行為的安全系統(tǒng)；高性能的輪胎綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；自適應(yīng)自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)；駕駛員身份識(shí)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(jì)算機(jī)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(dòng)化和信息化的機(jī)電一體化方向發(fā)展。

4 未來(lái)趨勢(shì)四：更具舒適性

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)汽車性能除了在經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、安全性有要求之外，對(duì)車輛的舒適性的要求也越來(lái)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(shí)間生活和工作在車內(nèi)，車內(nèi)空氣質(zhì)量和消費(fèi)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(gè)重要指標(biāo)。目前，國(guó)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(lái)源有真皮座椅、表盤內(nèi)飾、復(fù)合材料、布藝裝飾等。因此，無(wú)論從社會(huì)責(zé)任上講，還是從企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益上講，汽車制造廠商都越來(lái)越重視車內(nèi)環(huán)境問(wèn)題，都在努力通過(guò)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(lái)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(cè)試小組”，他們?yōu)樵O(shè)計(jì)人員提供選擇材料與生產(chǎn)工藝的指導(dǎo)，最后通過(guò)嚴(yán)格的檢測(cè)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(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)。除了選材方面，“沃爾沃”還擁有2套獨(dú)門絕技——CZIS主動(dòng)式座艙清潔系統(tǒng)（可在車主上車前預(yù)啟動(dòng)，排濁納新循環(huán)氣流，營(yíng)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(guò)濾系統(tǒng)，從PM0.1開(kāi)始過(guò)濾，PM2.5顆粒物過(guò)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(gè)新標(biāo)簽。

4.2 優(yōu)良的NVH指標(biāo)

NVH是噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度的英文縮寫(xiě)。這是衡量汽車制造質(zhì)量的一個(gè)綜合性問(wèn)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(fèi)者對(duì)車內(nèi)噪音和振動(dòng)較為敏感，過(guò)大的噪音和振動(dòng)會(huì)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(wèn)題中，約有1/3的問(wèn)題與NVH有關(guān)。為了能夠?yàn)橄M(fèi)者帶來(lái)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(dòng)及改善不平順性。

4.3 合理、舒適、個(gè)性的空間設(shè)計(jì)

車內(nèi)空間設(shè)計(jì)指的是駕駛、乘坐、載物空間的布局、尺度、形狀的設(shè)計(jì)，儀表板、座椅、門內(nèi)護(hù)板、操縱布局的造型設(shè)計(jì)，顯示與操縱界面的設(shè)計(jì)，還包括附屬設(shè)備（音響、空調(diào)、多媒體）的運(yùn)用和造型設(shè)計(jì)。它們對(duì)車輛的運(yùn)行性能影響不大，但也要承擔(dān)起減震、隔熱、吸音、遮音、娛樂(lè)和信息交流等功能，對(duì)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(gòu)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(jì)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(jī)工程方面的研究和運(yùn)用將更加合理到位；座椅能按照人體骨骼的特點(diǎn)，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(diǎn)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(shí)現(xiàn)漫射、聚光、亮度調(diào)節(jié)及營(yíng)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(huì)越來(lái)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(huì)更多樣和更優(yōu)化。在造型方面，除了人機(jī)工程方面利用更加合理外，還可以根據(jù)消費(fèi)者需求層次的多樣化，設(shè)計(jì)出不同造型風(fēng)格和顏色搭配；通過(guò)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(gè)性化和時(shí)尚化。

5 結(jié)語(yǔ)

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(huì)更好地為人類提供服務(wù)，動(dòng)力性好、經(jīng)濟(jì)性高、安全性可靠使得駕乘汽車越來(lái)越成為一種樂(lè)趣。高科技下，個(gè)性鮮明且更加人性化、智能化的汽車將會(huì)是未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，因?yàn)樗先祟悓?duì)文化、個(gè)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(jī)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(jiǎn)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(dòng)。