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浅谈汽车未来发展趋势
作者：唐科祥
来源：《企业科技与发展》2016年第04期
（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）
【摘 要】在节能减排和环境保护的要求下，未来汽车的整车装备质量会越来越轻，新能源汽车将会得到大力推广；在消费者需求多样化、个性化的市场环境中，从内饰到配置，未来汽车将更趋智能化，汽车的驾驶环境将会更舒适。文章从轻量化、电动化、智能化和舒适性4个方面，对汽车未来发展趋势进行了探讨。 【关键词】轻量化；智能化；电动化；舒适性
【中图分类号】U466 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）04-0148-04 0 引言
自1886年卡尔·本茨制造出第一辆三轮汽车开始，人类告别了“马车时代”，跨入了“汽车时代”。汽车的出现，不仅改变了人类的生活出行方式，更极大地推动了社会经济的发展。随着科学技术、汽车电子技术的飞速发展，汽车的操纵越来越简单，动力性越来越好，经济性越来越高，行驶安全性越来越可靠。 1 未来趋势一：轻量化
汽车的轻量化，就是在确保汽车强度和安全性能的前提下，节能化地设计各总成零部件，持续优化车型，降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，若汽车整车重量降低1%，油耗可降低0.7%，若降低10%，燃油效率可提高6%～8%。由于环保和节能的需要，所以汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的趋势。 1.1 整备质量越来越小
影响汽车油耗的一个重要参数就是汽车的整备质量，车辆的耗油量与整备质量是成正比关系的。质量利用系数是指汽车装载质量与整备质量的比值，该指数也间接地反映了汽车的燃油经济性。由于汽车机构及设计的改进、道路的不断改善、材料性能的提高和新型材料的应用，汽车质量利用系数已经由1950年的1提升到了1.7左右。铝制品代替铁铸件是总的发展趋势，目前汽车已越来越多地使用轻合金材料。除铝制件外，镁比铝更轻的特性使得镁合金制件也越来越引起人们的关注。
扩大塑料在汽车上的应用，是减轻汽车整备质量的另一个途径。新型塑料的密度只有钢铁的1/8～1/4，但它的刚度大、耐磨性强、使用寿命更长。其中，碳纤维增强塑料比钢轻50%，
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比铝轻30%，但能量吸收却比钢和铝高12倍，对提高汽车安全和燃油效率都极为有利，因此汽车制造商都开始在汽车上使用越来越多的碳纤维。 1.2 发动机小型化、轻量化、电气化
总质量一定的汽车，发动机的功率越大，汽车的动力性能就越好，加速性能、爬坡能力就越强，最高车速就越大。增大发动机的功率，提高行驶速度是汽车目前一个很重要的发展方向。
为了降低整备质量，提高车速，人们希望发动机质量轻、体积小、功率大。2013年，“沃尔沃”汽车发布了最新的技术成果——Drive-E E驱智能科技动力总成，它优化、整合了缸内直喷、增压技术、双顶置凸轮轴、四气门结构、高速气门连续可变等技术，以领先的智能化技术一举打破排量和气缸数对发动机动力性能的限制，让发动机拥有了“四可敌八”的巅峰性能。 2 未来趋势二：电动化
汽车只要一启动，就要消耗燃料。燃料费在汽车运输成本中占25%～30%。目前，大气污染是全球关注的焦点问题，汽车排放作为重要的污染源，其排放标准肯定会越来越严格并向超低排放、无排放发展。此外，矿物燃料日渐减少及全球变暖问题日益严重，使得人们比以往任何时候都更加关注节能减排和提高燃料经济性的问题，也迫使人们研发出新的能源作为汽车的动力源，例如蓄电池、燃料电池、混合动力等。可以说，汽车节能环保将始终会是汽车设计、制造、使用中的重要课题，也是汽车发展的方向之一。 2.1 蓄电池
目前，人们主要使用的蓄电池有高能镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍锌电池、免维护铅酸电池、铅布电池、锂离子电池、锂聚合物电池等新型二次电池，是世界上广泛使用的一种化学“电源”，具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富和回收再生利用率高等优点，是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池。如果不考虑电能的来源，蓄电池电动汽车是目前唯一能达到零排放的机动车。但各种型号的蓄电池不同程度地存在成本高、寿命短、比能量低、比功率小、体积和重量大、充电时间长等问题。目前，还没有一种电池全面适合电动汽车，这使得蓄电池成为电动汽车发展和普及的瓶颈。 2.2 燃料电池
燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料电池的反应不经过热机过程，因此其能量转换效率不受卡诺循环的限制，能量转化效率高；它的排放物质主要是水，不产生任何有害物质。因此，燃料电池技术的研究和开发备受各国政府与大公司的重视，被认为是21世纪洁净、高效的发电技术之一。但发展燃料电池汽车仍有几个制约因素，使得燃料电池汽车目前和今后一段时间尚不具备商业化的条件。①燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高。②启动时间长，系统抗震能力还需提高。氢气燃料电池汽车的启动时
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间一般需要超过3 min，比起内燃机汽车启动的时间长得多，影响其机动性能。③碳氢燃料无法直接利用：除甲醇外，其他的碳氢化合物燃料均需经过转化器、一氧化碳氧化器处理产生纯氢气后，方可供现今的燃料电池利用。④氢燃料电池汽车燃料的供应还有大量的技术问题有待解决。用常用的压缩气体罐储存的氢氣，只能供燃料电池汽车行驶150 km，续驶里程太短，还不如蓄电池驱动的汽车。由于氢气是最小的分子，很容易造成泄漏，哪怕是微量的泄漏，都有可能造成极为可怕的后果。 2.3 混合动力汽车
燃料电池汽车虽然是最佳排放性能和燃料经济性的理想方案，但由于其具有一定的局限性，混合动力就成为另一个可行方案。通常所说的混合动力汽车，一般是指采用传统的内燃机和电动机作为动力源，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。2个动力源可以有并联、串联、串并联等几种组合方式。它在节能、排放等方面接近于电动汽车，动力性、续航能力与传统内燃汽车相当，并可以装配有制动能量回收系统，利用安装在车轮上的直流发电机将摩擦产生的热能转变为电能并储存于蓄电池中，并进一步转化为驱动能量，从而大大提高了汽车燃料经济性，特别适用于走走停停的城市行驶工况。 混合动力汽车的技术关键是内燃机与电机最优配合及功率分配比的控制和实现、功率分配装置及其与变速器一体化的设计。此外，其重量和制造成本可能会高于传统内燃机驱动汽车，因此需要进行优化设计。随着复式起动/交流发电机、新型发动机飞轮和低成本电器设备的研发成功，混合动力汽车将会越来越多地投入使用。 3 未来趋势三：智能化
近年来，随着电子计算机及互联网技术的快速发展，汽车智能化控制技术、控制系统正不断地涌现，使汽车插上了“智能化翅膀”。这些新技术在动力控制、制动控制及信息娱乐系统上的应用，进一步改变了汽车的面貌，使汽车朝着越来越人性化的方向发展，越来越听从人类的“使唤”。
3.1 车载信息娱乐系统：互联网+汽车+交通
车载信息娱乐系统是采用车载专用中央处理器，基于车身总线系统和互联网服务，形成的车载综合信息处理系统。它能够实现包括三维导航、实时路况、IPTV、辅助驾驶、故障检测、车辆信息、车身控制、移动办公、无线通信、基于在线的娱乐功能及远程服务等一系列应用，极大地提升了车辆电子化、网络化和智能化的水平。
互联网+汽车+交通是基于车联网、物联网和大数据的智能城市交通生态系统。汽车和交通正在进入大数据时代，在大数据平台上建立车辆运行状态数据分析、驾驶行为分析和交通状态分析的服务能力和分析工具，可以大幅度提升交通指挥、车辆监管、汽车性能监测和诊断及商业运输车辆调度管理的能力，这会极大地提高交通效率、提高道路安全水平，降低交通管理和