未来汽车发展趋势_刘平pdf

DOI:10.15917/j.cnki.1006-3331.2006.06.002·综述·客车技术与研究2006年第6期未来汽车发展趋势刘平,李振涛,张忠(西昌学院,四川西昌615013)摘要:在能源短缺、环境恶化、交通事故频繁的社会背景下,未来汽车将如何发展?在消费者需求多样化、个性化的市场环境中,未来汽车将怎样满足人们的需要?本文纵观汽车发展的历史,综合众多因素,探讨未来汽车发展的趋势。关键词:汽车;发展;趋势中图分类号:U46文献标识码:A文章编号:1006-3331(2006)06-0005-03DevelopmentTrendofFutureAutomobilesLIUPing,LIZheng-tao,ZHANGZhong(XichangCollege,Xichang615013,China)Abstract:Todaysomeproblemscomeintooursurroundings,suchasenergyshortage,environmentworse,andfre-quenttrafficaccident.Inthisbackground,howdoautomobilesdevelopinthefuture?Ontheotherhand,thede-mandsofmodernconsumersarediverseandpersonal,sohowdofutureautomobilesmeetpeople'sneeds?Through-outtheautomobiledevelopmenthistory,thisarticledisscussesthedevelopmenttrendoffutureautomobiles.Keywords:automobile;development;trend汽车诞生至今虽只有一百多年的历史,但它的发展速度却异常惊人。如今,汽车已从单纯的机械产品发展为集高新技术、文化艺术于一身的高级机电化产品;汽车制造业则从简单的手工作坊演变为关联产业最广、工业技术波及效果最大的综合性工业。汽车的发展不仅依赖汽车行业本身的技术进步,且取决于科技、经济、社会等因素。未来的汽车将如何发展?本文着重从节能、环保、安全、个性化等方面,探讨未来汽车的发展趋势。1节能环保是汽车发展的必然选择汽车在为人类社会做出巨大贡献的同时,也越来越多地暴露出不足的一面。汽车的普及,不仅大量消耗有限的石油资源,也对环境造成不同程度的污染。在世界能源消耗不断增长的背景下,原油价格不断走高。2006年4月,纽约商品交易所轻质原油期价一度达到每桶75美元,创下了历史新高。以我国为例,机动车现已成为我国大城市的主要大气污染源之一。据有关部门的监测显示,在非采暖期,北京汽车排放的CO、HC和NOx分别占排放总量的60%、86.8%和56%;在上海,汽车排放的CO、HC和NOx分别占排放总量的86%、90%和54.7%[1]。在世界能源危机日趋严重、环境状况日渐恶化的社会背景下,各国政府都针对汽车业制定出相应的政策法规,以期节约能源,保护环境。从上世纪中后期起,世界各大汽车公司纷纷投入巨资致力于节能环保型汽车的开发。节能环保是汽车发展的必然选择。1.1低油耗是汽车始终不变的追求1973年世界首次出现石油危机时,美国汽车业受到重大冲击,这与其长期以来追求轿车的豪华、气派,而对燃油经济性注重不够有很大关系。与此同时,日本凭借小型节油汽车的大量研制、生产而直接推动了其汽车工业的异军突起。此后,世界各大汽车厂商都更加注重降低汽车的油耗。在发动机方面,人们开发、应用各种新技术,如电子燃油喷射(EFI)、可变配气相位(VTEC)、汽油机稀薄燃烧技术等,以改善发动机的动力性、经济性,降低排气污染;在车身设计方面,以追求最小风阻系数为目标,从最初的马车型,在经历了箱型、甲壳虫型、鱼型车身后演变到今天的楔型车身。楔型造型能较好地满足空气动力学的各项特性和使用功能的要求,是目前最理想的车身造型。可以预见,未来汽车将采用更多的先进技术,以提高发动机的热效率;车身的造型将更为平滑、流畅,·5·第6期2006年客车技术与研究·综述·以最大限度减少空气阻力;将采用更多的新材料使汽车高强度、轻架构,从而不断降低单车的燃油消耗。1.2柴油轿车将与汽油轿车争高低[2]和汽油机比,柴油机有良好的经济性,柴油轿车比同级别的汽油轿车节省燃油费用约33%～40%;柴油机比汽油机有更高的使用耐久性,从可靠度、维修度、可用度这三个方面看,柴油轿车都不容置疑地占有明显优势。在当今发达国家(如德国、法国),新型柴油轿车的综合排放量已经明显低于汽油轿车。目前,欧美国家100%的重型车、90%的轻型车都是采用柴油机,欧洲柴油轿车已占轿车年产量的35%以上,法国、西班牙等国甚至高达50%以上。虽然柴油轿车与汽油轿车相比,还存在比功率、加速性、最高时速等性能方面的缺憾,但随着柴油机技术的不断进步,这些性能将不断得到改善。可以预见柴油轿车将成为未来轿车的主流车型之一。1.3新能源将是未来汽车的希望从能源的角度来说,油耗的降低是有限度的,柴油机虽然有良好的经济性,而其燃料仍为石油产品。在全球众多已探明的能源中,石油贮存量可供使用的年限最短,预估仅有30年[3]。因此可以预见,内燃机终将被新能源动力装置所取代。早在20世纪末,发达国家就不惜投入巨资,推动新型能源汽车的研发。寻找新的环保型替代能源,是世界各国汽车厂商研究开发的目标之一。1.3.1汽车代用燃料方兴未艾[4,5]出于能源和环保的考虑,人类一直在努力研究和开发汽车代用燃料。代用燃料种类繁多,目前采用的代用燃料有氢气、乙醇、甲醇、压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、新配方汽油、复合燃料等。与传统燃油汽车相比,采用代用燃料的清洁汽车的共同特征是能耗低、污染物排放少,但大多受到成本或贮存困难等因素的制约。目前各国政府都积极地推动代用燃料的使用,美国、日本、欧洲是当今世界代用燃料开发、研究和使用的主体,这些国家都制订了相关的政策法规,以确保代用燃料的推广使用。美国现约有200万辆可燃用多种燃料的汽车,既可使用汽油,也可使用E85乙醇汽油(85%乙醇+15%汽油);我国在北京、上海、广州、重庆等地区有12个燃气汽车试点城市,共有228个汽车加气站,有11万辆燃气汽车正在运行。山西是我国产煤大省,甲醇汽车项目进行了多年,目前已达到商业运行阶段。·6·目前尽管还未能找到一种能完全取代汽油和柴油的理想代用燃料,但是可以相信,随着技术的进步,制约代用燃料广泛应用的因素将得以改善和克服,代用燃料的前景一片光明。1.3.2电动汽车将有广阔空间[6-8]与传统燃料汽车相比,电动汽车具有能量利用率高、排气污染少、噪声小、电力可以从多种一次能源获得等优点。同时,电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。正是这些优点,使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。电动汽车在广义上可分为三类,即纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)。目前,这三种电动汽车都处于研制、完善阶段,面临着不同的困难和挑战。纯电动汽车能真正实现“零排放”和不消耗油料、天然气等资源。目前常用的电池有铅酸电池、镍氢(Ni-MH)电池、锂离子电池等。长期以来制约其发展的瓶颈是蓄电池技术。而今,人们正致力于研制高比能量、高比功率、高安全性、使用寿命长、成本低廉的理想蓄电池。但须注意废旧电池的正确处理。混合动力电动汽车同时采用了电动机和发动机作为其动力装置,通过先进的控制系统使两种动力装置有机协调配合,实现最佳能量分配,达到低能耗、低污染和高度自动化。采用混合动力系统的汽车可以不用传统的变速器实现无级变速,使汽车具有良好的加速性,其耗油量和CO2排放量都只有内燃机汽车的一半,尾气排放污染物降低到同类轿车排放污染物的10%左右,而且没有电动汽车续驶里程有限的弊病。由于HEV同时采用两套动力装置,驱动系统复杂,价格比传统汽车高出20%左右。就目前而言,混合动力电动汽车是最为理想的交通工具,是电动汽车重点发展的方向之一。燃料电池电动汽车以燃料电池为其动力源。燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能,通过电极反应直接转化为电能的发电装置。燃料电池具有高效、无噪声和少污染的特点。燃料电池电动汽车的缺点是开发、制造成本高,还存在一定的安全问题和有待解决的技术问题。燃料电池电动车是唯一能与燃油汽车相比的电动车,且节能、环保,最有希望成为未来汽车的主流技术。可以预计,在未来的5～10年内,燃料电池技术必将得到飞速的发展。尽管电动汽车还有不少问题有待解决,但在能源短缺和环境恶化的双重危机下,发展电动汽车,实·综述·客车技术与研究2006年第6期现汽车工业的可持续发展已成为全世界的共识,并上升为各主要工业化国家的发展战略。相信经过锲而不舍的努力,高效、节能、低噪声、零排放的电动汽车将会是21世纪的主流交通工具。2高安全性、智能化是永恒的追求汽车工业是体现机械、电子、材料、能源综合水平的产业,是世界科技发展水平的体现;现代汽车集当今世界众多科学技术于一身,是新技术的载体。未来汽车的安全性、电子化、智能化程度会越来越高。2.1高安全性是未来汽车的首选标准随着汽车保有量的增长,道路交通事故已成为世界性的社会问题。仅在2002年,中国公安交通管理部门受理的交通事故案件就达773137起,事故共造成109381人死亡,562074人受伤[9]。努力提高汽车安全性一直是汽车行业研究的重大课题之一。自20世纪80年代以来,各种主动安全装置和被动安全装置相继问世。在主动安全方面,先后出现了汽车制动防抱死系统(ABS)、电子制动力分配装置(EBD)、制动辅助系统(BAS)、加速防滑控制系统(ASR)、电控行驶平稳系统(ESP)、危险警告系统、碰撞规避系统、预警监测系统、障碍物检测系统等;在被动安全方面,出现了安全带、安全气囊,并在乘座舱的设计上充分考虑对碰撞能量的吸收,例如防撞门柱、吸能方向盘等。21世纪汽车的安全性,更加着重于预防事故的主动安全性的研究,行人保护的研究,基于主动安全的智能交通系统的研究。2.2智能化是汽车产业发展的必然趋势[10]从20世纪50年代人们开始在汽车上安装电子管收音机开始,汽车电子化程度越来越高。目前电子产品在汽车总成本中占到10%～30%,特别是电子计算机在汽车上的应用,给汽车和汽车工业带来了划时代的变革。目前以微电脑作为控制单元的电子控制系统已渗透到汽车的各大系统,如动力牵引系统控制、车辆行驶状态控制、车身(车辆内部)控制和信息传送。未来汽车必是集计算机技术、传感器技术、信息融合技术、通讯技术、人工智能以及自动控制等技术的应用于一身的高新技术综合体,是一个集环境感知认知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的智能化汽车。智能汽车将是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。3个性需求将引领世界汽车潮流在21世纪,消费者的需求向着多样化、个性化方向发展。为了满足消费者的需求,汽车向着多功能化、边缘化、个性化方向发展。例如,突破了传统货车和轿车界限的皮卡车,具有运动性、越野性、舒适性和多功能性等特征的运动型多功能车(SUV),集轿车、旅行车和厢式货车功能于一身的多功能用途车(MPV),都是汽车向着多功能化、边缘化发展的产物,它们以其便利性、实用性和经济性等特点占有越来越多的市场份额。当今,消费者对汽车的外观、内饰和配置等要求越来越趋向于个性化。在这种背景下,轿车款式流行的时间越来越短,新车的开发周期越来越短,推陈出新成为厂家重要的经营策略;提供差别化的个性产品、个性服务,成为各大汽车公司扩大市场份额的一个重要手段。为满足消费者不同的个性需求,未来的汽车正向着车型多样化、外观造型多样化、内部装饰多样化、功能配置多样化方向发展。4结束语在能源短缺、环境恶化、交通事故频繁的社会背景下,在消费者需求多样化、个性化的市场环境中,未来汽车将采用多种能源,且