許諾
想象我們是還未掌握燃料與電的古人,車馬是陸地交通唯一的依靠—良馬寶駒值得幾代人的精心培育。等到汽車時代來臨,輪轂抓地力的提升,亦需要工匠百年的鉆研。
技術(shù)的進步與迭代一直存在,不過,在現(xiàn)代社會,一切都大大加速。汽車作為大眾消費品走進千家萬戶,汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展,催生出了令人眼花繚亂的新技術(shù),推動著整個行業(yè)不斷向前。
車燈之于汽車,就像明眸之于美人。
“Vision”,是全球首個可充電的3D打印輪胎,也是真正意義上的免充氣輪胎。
2 0 17年6月,米其林發(fā)布了革命性的概念輪胎“Vi si o n”。這款充滿未來感的精美3 D 打印輪胎免充氣且環(huán)保
汽車車燈最早的功能,僅限于為行車提供照明光源,保證夜間行駛的安全。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,車燈不再僅僅滿足照明功能,外形的審美價值也愈發(fā)突出—車燈幾乎決定了一款車的顏值,直接反映了該款汽車的產(chǎn)品定位和價格水平。
汽車剛剛出現(xiàn)時,車頭上甚至沒有照明設(shè)備,后來才出現(xiàn)了防止夜間迷路而把煤油頭燈當車燈的做法。后來白熾燈出現(xiàn),但炭絲做成的燈絲太過脆弱,禁不起路上的顛簸,人們只好轉(zhuǎn)而使用乙炔作為燃料電燈。和煤油燈一樣,這樣的燈在雨天很容易被打濕,照明效果差,還需要攜帶燃料,使用極為不便。
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,車燈不再僅僅滿足照明功能,外形的審美價值也愈發(fā)突出
20世紀70年代,鹵素車燈面世,其照明效果和使用成本都有明顯優(yōu)勢,迅速成為汽車車燈的主要光源。其后,氙氣燈和LED等照明效果更好、能耗更低的車燈光源開始迭代。目前,因為造價原因,LED還是主要運用在中高檔汽車上,不過激光大燈又成為了新的車燈之王。
業(yè)界公認的“燈廠”是奧迪。作為一家老牌車企,奧迪擁有著業(yè)界領(lǐng)先的車燈設(shè)計水平。2008年,奧迪推出豪華跑車R8,配合LED大燈拿下了“燈廠”頭銜。不過,2014年寶馬搶先發(fā)布的旗艦電動超跑i8,成為首個搭載激光大燈的豪華跑車。
被搶占先機的奧迪,加速推動了激光大燈的落地,推出了Audi R8 LMX限量版車型。這是世界上首個配備激光照明的量產(chǎn)車型,全球僅有99臺。
激光大燈照得更遠、更亮,更具有穿透力,能夠照射600米遠,而LED大燈只能照射300米左右。激光具有其獨有的定向發(fā)光性以及極高的亮度,每瓦的發(fā)光亮度是100流明;豪華車配置的激光大燈已經(jīng)達到每瓦170流明,并且光束的發(fā)散性非常小,即使在雨霧天氣里也可使駕駛員視野開闊,更早發(fā)現(xiàn)危險情況。
輪胎似乎是汽車上最不起眼的部分,卻是汽車上非常重要的核心部件,對車輛的穩(wěn)定性、行駛平順性,起著決定性的作用。生產(chǎn)輪胎所耗用的橡膠,占世界耗用橡膠量的一半,可見輪胎產(chǎn)業(yè)的龐大。
輪胎的發(fā)展已經(jīng)走過了百年歷史,最早的輪胎用于牲畜動力或者人力車,是由木頭或鐵制造的。從古裝劇或者電影上看到的種種馬車、牛車都是這樣。
后來,哥倫布把橡膠從美洲帶到了歐洲。300多年后,人們開始用橡膠做輪胎。1845年,出生于蘇格蘭的土木技師R.W.湯姆生發(fā)明了充氣輪胎,馬車行駛的速度與穩(wěn)定性都得到了很大提升。
這樣的輪胎也被直接套用到新生的汽車上,并在后來形成了“斜交輪胎”和“子午線輪胎”兩種結(jié)構(gòu)。肉眼看上去,斜交輪胎的花紋彎曲成波浪斜線,而子午線輪胎的花紋筆直環(huán)繞。
斜交輪胎具有胎面和胎側(cè)強度大的特點,但是舒適性較差。高速移動時摩擦力較大,因此并不適合在高速路上行駛。子午線輪胎最早由米其林公司于1946年發(fā)明。與普通斜交輪胎相比,子午線輪胎滾動阻力小,附著性能好,彈性大,緩沖力強,承載能力大,耐磨耐刺,但制造技術(shù)相對復(fù)雜,成本較高。
米其林雖然以頂級餐廳評價體系聞名,但米其林公司其實是一家注冊地在法國的輪胎企業(yè)。1900年,公司創(chuàng)辦人出版了一本《米其林指南》,專供旅客在旅途中挑選餐廳。
結(jié)合最新的科技成果,米其林推出過不少“黑科技”輪胎。2017年米其林有一款概念輪胎“Vision”,是全球首個可充電的3D打印輪胎,也是真正意義上的免充氣輪胎。其內(nèi)部采用生物結(jié)構(gòu),確保車輪的堅固,保證行車安全;外部使用適量的橡膠,延長輪胎壽命。而且,輪胎所使用的材料還可生物降解,大大減少了深受詬病的橡膠污染問題。除此之外,輪胎還配備傳感器,可聯(lián)網(wǎng)進行智能化操作。用戶能通過App檢測輪胎的磨損程度、受壓狀態(tài)等信息,提升行駛的安全性。
也不是所有創(chuàng)新都能成功。米其林在2014年提出過Selfseal輪胎修復(fù)技術(shù),在輪胎橡膠內(nèi)部再增加一層膠體,即使有尖銳物品刺入,輪胎依然能正常行駛。當時宣傳的效果十分驚人:直徑小于6毫米的釘子扎入時,輪胎能完成永久性的自我修補,車主只要把釘子拔出來,剩下的就不用操心了。但在2020年,這項技術(shù)也沒有得到主流輪胎廠商的應(yīng)用—最主要的原因是,膠體的存在會導(dǎo)致輪胎內(nèi)部失衡,影響駕駛速度與穩(wěn)定性。
提供動力的發(fā)動機一直被譽為汽車的心臟,內(nèi)燃機的轟鳴聲成為了人們理解現(xiàn)代世界的背景音。然而在今天,面對汽車節(jié)能減排的壓力和新能源汽車的挑戰(zhàn),內(nèi)燃機汽車必須尋求更大的突破。
好在汽車工業(yè)已經(jīng)儲備了豐富的技術(shù)。發(fā)動機節(jié)能減排的兩個主要技術(shù)路徑,是“提高熱效率”和“與電氣化相結(jié)合”。前者旨在提高燃燒程度,減少熱量損失,把燃料能源盡可能轉(zhuǎn)為汽車動能;后者則希望通過分配發(fā)動機和電機工作時機,而讓發(fā)動機更多地工作在低油耗的區(qū)域,同時通過制動能量回收,進一步提高能量利用率—這方面,缸內(nèi)直噴、低壓冷卻、可變氣門控制技術(shù)、集成式缸蓋、渦輪增壓等新技術(shù),被運用到發(fā)動機內(nèi)部,還可以采用電油混動,方法可謂百花齊放。
提供動力的發(fā)動機一直被譽為汽車的心臟,內(nèi)燃機的轟鳴聲成為了人們理解現(xiàn)代世界的背景音
豐田成為率先突破汽油發(fā)動機熱效率40%的車企。
汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展,催生出了令人眼花繚亂的新技術(shù),推動著整個行業(yè)不斷向前
日本汽車是改良內(nèi)燃車方面的佼佼者。豐田在21世紀初就開始研發(fā)高效率發(fā)動機,2003年上市的第二代豐田普銳斯的1.5升發(fā)動機(代號1NZ-FXE)的熱效率達到了36.8%。
2009年,第三代豐田普銳斯搭載的1.8L發(fā)動機,熱效率達到了38.5%。2016年,豐田成為率先突破汽油發(fā)動機熱效率40%的車企:首先是第四代普銳斯發(fā)動機熱效率達到了40%,緊接著推出全新的2.5L Dynamic Force Engine自然吸氣發(fā)動機,其熱效率也達到了40%,其混合動力版本的熱效率高達41%。
到2019年,另一家日系車—馬自達旗下的SKYACTIV-X 2.0L發(fā)動機,熱效率高達43%。據(jù)悉,馬自達以SKYACTIV-X 2.0L為基礎(chǔ)的混合動力系統(tǒng),熱效率有望達到50%。
混合動力的改良,意味著發(fā)動機耗油量的極大減少,百公里3.3L燃油,遠遠低于同重量汽車百公里4L的平均水平。除了省油之外,馬自達獨創(chuàng)的火花控制壓燃點火技術(shù),也會給駕駛者帶來伴隨靈敏的油門響應(yīng)、高扭矩輸出的暢快加速感。
不過,研究者也指出了內(nèi)燃機的能量轉(zhuǎn)化效率的極限。2010年美國汽車研究委員會(USCAR)學(xué)術(shù)會議,綜合了29位權(quán)威專家的意見,形成了《關(guān)于車用內(nèi)燃機效率的總結(jié)報告》。該研究報告認為:活塞式內(nèi)燃機的最大有效熱效率,不考慮摩擦損失的情況下可以達到60%;經(jīng)過對內(nèi)燃機進行根本性改造,最大熱效率可超過60%,最高有望達85%。
與之相對應(yīng)的,是電池動力的高效。燃料電池,理論上的能量轉(zhuǎn)化效率可達90%以上,目前實際效率也已達到60%。且補充氫氣燃料速度也很快,目前最大的制約是氫氣補給站點過少,隨著未來網(wǎng)點的完善,內(nèi)燃機的優(yōu)勢恐怕也將被大大削弱。
汽車技術(shù)不斷進步,但汽車的銷售量卻在走下坡路。2019年全球乘用車總銷量為6434萬輛,同比下降6%。同時,汽車電氣化市場卻不斷擴大,一方面表現(xiàn)在新能源汽車市場的迅速擴大,另一方面表現(xiàn)在汽車電子元素變得越來越重要。
新能源、5G、高性能芯片等其他領(lǐng)域技術(shù)的突破,已經(jīng)深深地影響了其他行業(yè)。由于汽車工業(yè)的封閉性,這波浪潮在近年才開始讓汽車格局重新洗牌。無論如何,汽車的電氣化已是大勢所趨。
從前我們夸耀流線型的車身設(shè)計、炫酷的車燈和強勁的發(fā)動機,而在未來我們要通過車載智能系統(tǒng)的好壞,來判斷一輛車的質(zhì)量高低了。
電氣化要實現(xiàn)的最大兩個功能,是自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)。在高速行駛的車流中做出自動駕駛動作,在遠離汽車的地方實現(xiàn)精確操控,這首先需要大量傳感器收集車身信息,其次還要有高速無延遲的網(wǎng)絡(luò)傳輸信息。傳輸信息依靠5G正在變?yōu)楝F(xiàn)實,而車身信息的收集和統(tǒng)一處理,則意味著顛覆性的改變。
2019年全球乘用車總銷量為6434萬輛,同比下降6%。
從硬件上看,一臺汽車的信息組件包括車身內(nèi)部的信息線路和各種傳感器、處理器,要達到智能水平,數(shù)量需要爆發(fā)式增長。像十年前比亞迪F3的控制器數(shù)量為12個,線束長度789米,現(xiàn)在,唐EV的控制器數(shù)量為55個,線束長度2650米。
2017年,特斯拉Model 3發(fā)布,吹響了汽車信息化改革的號角
2007年奧迪Q7和保時捷卡宴的總線長度已經(jīng)超過6公里,對應(yīng)重量超過70公斤。如果繼續(xù)沿用分布式架構(gòu),在智能駕駛時代,線束重量可達100公斤。這就要求對傳統(tǒng)汽車的電子控制系統(tǒng)徹底推倒重來,否則無法勝任龐大的信息處理強度和載重需求。
同時,智能駕駛也需要開發(fā)底層操作系統(tǒng)和大量配套軟件。有分析者預(yù)言,汽車將成為軟件開發(fā)量最大的單一產(chǎn)品—開發(fā)一個車用OS,代碼超過3億行,遠超手機和PC操作系統(tǒng)。
在強手如云的汽車企業(yè)中,除了攜帶“硅谷基因”的特斯拉,目前還沒有誰能夠真正適應(yīng)智能化浪潮。
提到特斯拉,大眾都第一時間想到電動汽車,除此之外,它還是一款真正的智能汽車。2017年特斯拉Model 3發(fā)布,吹響了汽車信息化改革的號角。
Model 3使用CCM(中央計算模塊)整合駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和信息娛樂系統(tǒng)(IVI)兩個模塊,其他域的功能由左右車身控制模塊負責,結(jié)合FSD(全自動駕駛計算機)服務(wù),徹底刷新了大眾對汽車的認識。
可以自動變道、自動泊車—包括倒車入庫和停在兩車之間、智能召喚—讓汽車從停車場自動開到車主身邊,更可以在高精度地圖的支持下,實現(xiàn)到目的地的自動駕駛。
相比于傳統(tǒng)汽車冗雜的車內(nèi)線路,特斯拉Model 3的線束只有1.5公里長,采用全新技術(shù)和材料的Model Y甚至能將線束長度縮短至100米。從利潤率和銷售量來看,Model 3的表現(xiàn)也優(yōu)于任何一款同等價位的傳統(tǒng)汽車。
攪局者并不僅僅是特斯拉,通信巨頭華為也已經(jīng)布局“智能網(wǎng)聯(lián)汽車”,其5GT-Box技術(shù)已應(yīng)用于北汽新能源ARCFOXα-T和上汽榮威MARVELR。車載巴龍5000芯片也已經(jīng)進入廣汽新能源AionV,這是全球首款量產(chǎn)5G車,已于今年4月27日開啟預(yù)售。
汽車行業(yè)發(fā)生的變化,不亞于2010年后“功能手機”向“智能手機”的轉(zhuǎn)變,汽車正在由傳統(tǒng)的出行工具向未來的移動終端轉(zhuǎn)換。在自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)唱主角的時代,芯片、通信和AI等技術(shù),正成為造車的新壁壘。這些新技術(shù)又將如何重塑汽車工業(yè)?且讓我們拭目以待。