張闖闖 王丙楠 王恒

摘 要：隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車(chē)越來(lái)越智能化。本文主要針對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)、新能源汽車(chē)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了論述。新技術(shù)和材料不斷優(yōu)化傳統(tǒng)汽車(chē)的整體性能，減少了尾氣污染物的排放;為了解除能源危機(jī)和環(huán)境污染，新能源汽車(chē)正在快速發(fā)展;智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在車(chē)輛的行駛安全性方面將發(fā)揮著重要作用。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)汽車(chē);新能源汽車(chē);智能網(wǎng)聯(lián);發(fā)展現(xiàn)狀

1 引言

從第一臺(tái)以汽油為燃料的四沖程內(nèi)燃機(jī)到現(xiàn)在的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，汽車(chē)已經(jīng)發(fā)展了百余年。由于石油的開(kāi)采和提煉，傳統(tǒng)的汽油車(chē)和柴油車(chē)得到了快速發(fā)展，為人類(lèi)的交通運(yùn)輸做出了巨大貢獻(xiàn)。傳統(tǒng)汽車(chē)的制造工藝經(jīng)過(guò)完善，已經(jīng)相當(dāng)成熟。隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)越來(lái)越重視安全性、舒適性，汽車(chē)上的電子裝備比重逐年增加[1-2]。但是，隨著石油資源的枯竭、汽車(chē)尾氣對(duì)環(huán)境的危害，傳統(tǒng)汽車(chē)的發(fā)展受到了質(zhì)疑。純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)等新能源汽車(chē)在解除能源危機(jī)和環(huán)境污染方面有著巨大的潛力而得到了快速發(fā)展，并在某些地區(qū)進(jìn)行量產(chǎn)、試行。伴隨著汽車(chē)安全事故的多次發(fā)生，以新能源汽車(chē)為研制基礎(chǔ)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)被寄予厚望。本文分別對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)、新能源汽車(chē)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了論述。

2 傳統(tǒng)汽車(chē)

汽油車(chē)和柴油車(chē)是傳統(tǒng)汽車(chē)的典型代表。從馬車(chē)型汽車(chē)、船型汽車(chē)到楔形汽車(chē)，汽車(chē)的造型發(fā)生了很大的改變。雖然一輛汽車(chē)的零件眾多，但是可以分為四個(gè)重要部分。

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)總成

它的作用是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)成曲軸飛輪的動(dòng)能，為車(chē)輛提供動(dòng)力。四沖程內(nèi)燃機(jī)獲得了廣泛應(yīng)用，具有使用性能好、成本低的優(yōu)點(diǎn)。許多新的材料和技術(shù)被應(yīng)用到了汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上，用以提升發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，降低油耗。例如，奧迪A6轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞是由硅、鎂、銅元素組成鋁合金鑄造成形的，提高了導(dǎo)熱性、降低了質(zhì)量;雷克薩斯LX570在進(jìn)氣和排氣凸輪軸上均采用了VVT-i技術(shù)，根據(jù)運(yùn)行的工況，調(diào)整凸輪軸的轉(zhuǎn)角用來(lái)獲取最佳的配氣正時(shí);凱迪拉克SIDI發(fā)動(dòng)機(jī)使用汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)，通過(guò)電控單元的控制，混合氣在接近最佳空燃比進(jìn)行燃燒做功，能夠降低燃油的損失，降低尾氣的排放。

2.2 底盤(pán)總成

該部件的傳動(dòng)系傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛;轉(zhuǎn)向系改變汽車(chē)的行駛方向;制動(dòng)系使行駛的車(chē)輛減速或者靜止的車(chē)輛保持不動(dòng)。為了提高車(chē)輛行駛的安全性、舒適性，越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用到了底盤(pán)上。例如，在傳動(dòng)系中使用無(wú)級(jí)變速箱，與傳統(tǒng)的液力耦合傳動(dòng)相比，可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)變化，使得車(chē)速的變化更加平穩(wěn)，沒(méi)有頓挫感;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)可以根據(jù)不同的車(chē)速工況提供合適的助力，以達(dá)到高速時(shí)穩(wěn)定、低速時(shí)輕便的效果;主動(dòng)懸架系統(tǒng)可以通過(guò)控制汽車(chē)車(chē)身的運(yùn)動(dòng)來(lái)減少車(chē)身的傾斜，尤其是在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎或者制動(dòng)時(shí)這種效果更明顯;ABS系統(tǒng)使車(chē)輪抱死時(shí)仍然有一定的轉(zhuǎn)向能力，控制車(chē)輛的行駛方向。

2.3 電器設(shè)備

隨著對(duì)車(chē)輛舒適性和安全性要求的不斷提高，越來(lái)越多的電子器件被應(yīng)用到了汽車(chē)上，提高了汽車(chē)的智能化[3]。例如，電控節(jié)氣門(mén)將駕駛員踩加速踏板動(dòng)作與節(jié)氣門(mén)開(kāi)啟之間通過(guò)電信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系，取代了傳統(tǒng)的拉索機(jī)構(gòu)，控制方式更加精確，改善了內(nèi)燃機(jī)混合氣燃燒的狀況;電控系統(tǒng)數(shù)量的增加，大量數(shù)據(jù)需要進(jìn)行交換，利用CAN總線網(wǎng)絡(luò)可以減少線束的數(shù)量;GPS導(dǎo)航可以提供多種出行的路線;自適應(yīng)巡航系統(tǒng)始終保持與前方車(chē)輛的安全距離;巡航控制系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)功率允許的范圍內(nèi)保持車(chē)速的穩(wěn)定;現(xiàn)代照明系統(tǒng)提供了多樣化的功能;環(huán)保喇叭減少了噪音污染。

2.4 車(chē)身構(gòu)造

按照承載方式，汽車(chē)的車(chē)身可以分為兩大類(lèi)。承載式車(chē)身沒(méi)有車(chē)架，在車(chē)身上直接安裝發(fā)動(dòng)機(jī)、懸掛等零部件，并承受來(lái)自動(dòng)力系統(tǒng)和地面?zhèn)鬟f的作用力;它的特點(diǎn)是重心低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。承載式車(chē)身在轎車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用。非承載式車(chē)身有車(chē)架，在車(chē)身和車(chē)架之間安裝彈性元件，主要由車(chē)架來(lái)承受各種載荷;它的特點(diǎn)是承載能力強(qiáng)、自重大，多用于載貨汽車(chē)上。車(chē)身消耗的鋼鐵材料正在逐年降低，但是鋁、鎂等有色金屬則不斷的增加。汽車(chē)車(chē)身的制造一般包括沖壓、焊接、涂裝和總裝這些工藝。

3 新能源汽車(chē)

隨著太陽(yáng)能、電能、氫能等新能源的開(kāi)發(fā)，新能源汽車(chē)得到了迅猛發(fā)展[4]?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)降低了燃油消耗和尾氣排放;燃料電池汽車(chē)在環(huán)保方面的效果非常好;純電動(dòng)汽車(chē)具有廣闊的發(fā)展前景。

3.1 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)

這種汽車(chē)既有內(nèi)燃機(jī)又有動(dòng)力電池，兩者根據(jù)車(chē)輛的工況為汽車(chē)提供動(dòng)力。豐田普銳斯作為一款混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)，在車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)，由動(dòng)力電池提供動(dòng)力，具有起步加速快的特點(diǎn);加速時(shí)，動(dòng)力電池和內(nèi)燃機(jī)共同工作，為車(chē)輛提供較大的功率;正常行駛時(shí)，只有內(nèi)燃機(jī)在高速區(qū)工作，既提供車(chē)輛行駛的動(dòng)力，又向電池充電;減速時(shí)，動(dòng)力電池和內(nèi)燃機(jī)均不工作，進(jìn)行能量回收，向電池充電。正是這種工作模式，它顯著降低了車(chē)輛的燃油消耗和尾氣排放。但是，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有從根本上解決對(duì)石油產(chǎn)品的依賴(lài)，在車(chē)輛使用過(guò)程中仍然會(huì)排放尾氣污染物;配件增多，生產(chǎn)成本也較內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)更高;動(dòng)力電池的儲(chǔ)能技術(shù)需要繼續(xù)改進(jìn)，充電站等配套設(shè)施尚未完善，大規(guī)模發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)仍然還需要一段時(shí)間。

3.2 燃料電池汽車(chē)

燃料電池一般使用氫氣作為燃料，利用氫氣和氧氣在電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)輸出電能，生成的產(chǎn)物是水[5]。燃料電池為車(chē)輛行駛提供能源，是核心部件;與常規(guī)的電池相比，需要持續(xù)向電池的陽(yáng)極輸入氫氣燃料、陰極輸入空氣;與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，具有極高的能量轉(zhuǎn)換效率，尾氣排放為零;車(chē)輛的運(yùn)行平穩(wěn)、性能與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相似。雖然在環(huán)保方面氫燃料電池汽車(chē)的效果非常高，但是這種汽車(chē)距離大批量生產(chǎn)還相差較遠(yuǎn)，主要因素有：氫氣在產(chǎn)生、運(yùn)輸和儲(chǔ)存等過(guò)程中都較為復(fù)雜;燃料電池的制造成本較高，在工作過(guò)程中對(duì)溫度有要求并且氫和氧反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生熱量，需要水、熱管理系統(tǒng);加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足;車(chē)輛的安全性要更加重視;燃料電池不能進(jìn)行充電、回收再生制動(dòng)的反饋能量，還需要額外增加輔助電池。

3.3 純電動(dòng)汽車(chē)

這種汽車(chē)完全由可充電電池來(lái)提供車(chē)輛運(yùn)行的能量。比亞迪E6是一款純電動(dòng)汽車(chē)，它以電池提供的電來(lái)作為能源，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，不產(chǎn)生污染物。電池組具有快充的功能，車(chē)輛可以利用充電站延長(zhǎng)行駛里程。純電動(dòng)汽車(chē)不產(chǎn)生尾氣污染物，具有更高的能量利用率;沒(méi)有傳統(tǒng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、排氣管道等部件，結(jié)構(gòu)更加的簡(jiǎn)單;車(chē)輛行駛時(shí)產(chǎn)生的噪音很低;電能的獲取來(lái)源廣泛，既可以是煤也可以是水能、風(fēng)能，從而解除了對(duì)石油的依賴(lài);車(chē)輛可以利用夜間電網(wǎng)進(jìn)行充電，避開(kāi)用電高峰。但是，純電動(dòng)汽車(chē)也具有如下的缺點(diǎn)：車(chē)輛一次充電時(shí)間較長(zhǎng)而續(xù)駛里程卻不是很理想;電池的生產(chǎn)成本以及保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用較高;電池使用壽命較短，充電樁配套設(shè)備不完善。

4 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)

在新科技革命的帶動(dòng)下，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)應(yīng)運(yùn)而生。它引發(fā)了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的新一輪競(jìng)爭(zhēng)，可以拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。歐美日等一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)作為汽車(chē)發(fā)展的制高點(diǎn)[6]。例如，美國(guó)發(fā)布了自動(dòng)駕駛汽車(chē)3.0政策指南，支持將汽車(chē)自動(dòng)駕駛集成到運(yùn)輸系統(tǒng)中;日本正在布局2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)期間的無(wú)人駕駛巴士和出租車(chē);歐盟發(fā)布的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)路線圖規(guī)劃到2030年汽車(chē)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的功能。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)在我國(guó)的快速發(fā)展是在2015年以后，這加速了汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，是中國(guó)制造2025的重要組成部分。目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的研制多是以純電動(dòng)汽車(chē)為基礎(chǔ)。研發(fā)的內(nèi)容主要有：汽車(chē)智能控制技術(shù)、無(wú)人駕駛傳感器技術(shù)、車(chē)輛線控制動(dòng)技術(shù)、無(wú)人駕駛整車(chē)技術(shù)以及車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)等。

5 總結(jié)

從傳統(tǒng)汽車(chē)、新能源汽車(chē)到智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，汽車(chē)正向著智能化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)汽車(chē)在發(fā)動(dòng)機(jī)總成、底盤(pán)總成、電氣設(shè)備以及車(chē)身制造工藝方面都獲得了快速發(fā)展，新技術(shù)、新材料、新工藝正在不斷優(yōu)化汽車(chē)的整體性能，減少尾氣的排放;新能源汽車(chē)受了極大的重視，在減少環(huán)境污染和解除能源危機(jī)方面有著巨大的潛力，但目前還有很多技術(shù)難題尚未解決，尤其是電池方面的問(wèn)題;智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)剛剛起步，在行車(chē)安全方面被寄予厚望，加速了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。

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