汽車技術革命蓄勢待發
今天,你已經完全可以想象,一輛自動駕駛的汽車、語音控制的汽車、自動規避危險的汽車、超低排放的汽車,在這樣的一輛汽車面前,你甚至什么都不需要做,只要告訴它要到哪里,任務程序就會自動執行。
“從技術角度講,一輛永遠不會發生碰撞事故的車輛,日產是能夠制造出來的,只不過它的成本極高。”日產汽車公司環境安全技術部門田課長對《商務周刊》說。
事實上,在節能、環保、安全三個大方向下,我們能夠看到的幻想成真遠遠不止這些。電子技術在汽車上的不斷應用,通信網絡技術與汽車的加速結合,新能源帶來的動力革新,都在使汽車業邁向一場新的“技術革命”。
智能化安全
3月2日,日產環境安全技術部擔當部長寺沼潤一行四人來到北京,他們此行目的是與日產中國公司的環境安全技術部門進行交流,探討在中國發起安全駕駛與環境保護的相關活動。
在他們看來,中國的交通事故頻發,各個地區道路差異巨大,推出安全性更高的汽車顯得十分必要。
安全技術方面,寺沼潤告訴《商務周刊》,除設計上為乘車人員創造生存空間的基本思想外,日產研發的主要思維是面對任何一種可能發生的危險狀態,都能夠適時啟動相應的技術系統,防止危險狀態的進一步擴延。
比如,行駛中如果存在明顯危險,有車距感應式輔助制動系統幫助駕駛員及時規避;如果有碰撞的可能性,那么有ABS和VDC(也稱ESP電子穩定程序)及時躲避;如果無法避免碰撞的發生,那么還有智能輔助制動系統和智能預緊張安全帶等提前準備;如果碰撞事故發生,還有主動安全頭枕、區域組合車身、正側面安全氣囊幫助減輕碰撞時的受損程度。
不過,無論被動安全還是主動安全,上述技術都為人們所熟知,已經作為標配裝備到了多數中高端車型上,真正令人期待的是越來越電子化的汽車安全系統。
這方面,美國德爾福公司多年以前就推出了一體化底盤控制系統,通過中央底盤控制器,將制動、懸掛、轉向、動力傳動等控制系統進行“電子化連接”,通過復雜的控制運算,對各個系統進行協調,使車輛整體性能和穩定性達到最佳水平,減少顛簸和快速轉向時離心力造成的沖撞。現在,這一趨勢已經延伸成為車身動態整合管理系統(VDIM),全車各項電子安全配備都整合到了其中。
與歐美企業相比,日本汽車企業更注重利用本國在電子技術方面的優勢,試圖使汽車具備“視覺”和“判斷”能力以確保安全。比如日產公司的一項最新技術——車線偏離防止系統(LDP),利用攝像頭判斷車輛是否位于車線中央,防止由駕駛員因注意力不集中造成的事故,這個系統會以發出聲音等方式向駕駛員警告,同時還可以自動進行制動措施,幫助駕駛員回到車線中央。
目前,日產的這一技術在美國已經應用到其“INFINITI”等高端車型上。豐田、本田等公司也具備類似技術。“但是由于中國許多地方的道路根本沒有白線,所以這一技術并沒有引入中國。”日產(中國)投資有限公司環境安全技術部總監中川恒彥告訴《商務周刊》。
相對日產,豐田在立體相機開發方面更為積極,在基于立體相機的障礙識別以及基于車內相機的駕駛員打盹監測系統方面做了大量研究,使用紅外線相機的夜間行人識別系統可以與自動剎車聯動,并在剎車同時打開發動機蓋,從前護板彈出安全氣囊保護行人。豐田公司透露,該技術極有可能應用于雷克薩斯的新款車型上。
在監測駕駛員打盹方面,日本電子企業的研發相當令人驚奇。早在2003年,日本先鋒音響公司就開發出一種能通過自動播送不同節奏的音樂,防止司機打瞌睡,從而有效防止交通事故發生的音響系統。當人疲勞產生瞌睡時,心率會發生變化。根據這一原理,該音響系統有一個安裝在方向盤上的傳感裝置,可以測試出司機的心跳頻率,并通過微電腦分析其心電圖來判斷司機是否犯困。
更棋高一招的是一些日本企業研究的眼睛掃描系統。該系統能監視司機眨眼睛頻率和眼瞳孔的狀況,判斷司機是否出現睡意或醉意,對司機進行提醒。目前,美國一些集裝箱貨車已經開始安裝這種系統。
2005年底,日本富士通公司展出了其開發的汽車用圖像識別模塊,它與車載攝像頭連接,可識別道路上的白線、斑馬線和交通信號,比如可識別最遠30米處的交通信號,根據汽車的速度采取強制剎車。
從未來趨勢看,計算機控制在提高汽車安全性能方面所發揮的作用勢必越來越大。以自動巡航系統來說,在設定巡航速度后,車載電腦可以控制油門,自動保持與前車的安全距離,在GPS的幫助下,會選擇一條達到目的地的最佳路線,而且會時時提醒自動巡航系統近一平方公里范圍內可能突然出現的物體。自動巡航系統一接受信息,馬上會用它自己的“腦子”判斷最佳車速應該是多少,并自動巡航行駛,待確認無潛在危險之后,又會自動恢復到較快的巡航速度。目前,在國內銷售的別克君威豪華型和馬自達6豪華型等中高檔車都配備有自動巡航系統。
2005年,自動巡航系統又有了新的發展,博世公司推出了更加智能化的自適應巡航控制系統(ACC),它不僅可以通過雷達和計算機來鑒別靠近車輛的是自行車、汽車還是行人,而且在傳統巡航控制系統的基礎上增加了制動功能。目前奔馳、寶馬、雷克薩斯的部分車型都裝備了該類系統。
以新款奔馳S級為例,其安裝的“預防安全系統”具有相當的判斷和應變能力,當車載計算機認為該車要發生撞車事故時,它就會自動剎車,關上車窗,拉下遮陽板,拉緊安全帶,并把座位調整到最安全的位置。通用汽車則宣布將在2008年之前推出自動駕駛汽車,這種汽車裝載的自動巡航控制系統,通過汽車前部的特殊裝置測量與前車之間的距離,并且實現自動加速和減速,還可以在汽車超出車道時自動加以糾正。
盡管有如此眾多的尖端安全技術,不過做到普及還是一件非常困難的事情。“選擇將哪種尖端技術引入中國,與車輛的成本有直接關系。”中川恒彥說,太尖端的技術往往成本很高,消費者很難承受這樣的成本,“我們的目的是要制造出客戶能夠接受其成本的車輛,在這樣的基礎上盡可能把一些先進的技術運用到其中”。
這一點上,日系汽車企業在中國非常聰明,依靠成本與技術緊密結合的高性價比戰略博得了眾多國內消費者的好感。北京奧吉通奧迪4S店銷售總監徐曉亮告訴《商務周刊》,日系車的傳統不是追求技術領先,因為那樣做成本會比較高。“它們擅長采用跟隨戰略,比如電子穩定系統ESP,奧迪會用最高的版本ESP8.0,而許多日系的車型則會選擇相對較低的版本,由于中國消費者對版本高低不是太敏感,所以日系車就做到了既有新技術又能保證成本。”徐曉亮認為,這是企業不同風格所決定的。
移動的終端
“汽車已經不僅僅是一個代步工具,而是一個移動終端,它有皮膚,有視覺,有判斷,在電腦的控制下與各種網絡相連接,并進行信息交流。”豐田汽車技術中心(中國)一位人員告訴《商務周刊》,隨著汽車電子控制系統向集成化、網絡化和智能化方向發展,電子業對于汽車技術的滲透和影響越來越大。
徐曉亮也深感這種趨勢的迅速推進:“上一代A6上只有十幾塊芯片,而現在新一代A6上已經有幾十塊芯片,從驅動到轉向,再到空氣懸架,汽車已經高度電子化了。”
正是基于對未來智能化汽車的看好,今年2月,汽車行業內領先的半導體供應商飛思卡爾與意法半導體宣布,將攜手開展一項有關汽車半導體廣泛的聯合創新計劃,共同開發新型微控制器,以滿足汽車行業對更高功率和智能增強的需求,推動汽車電子系統領域的控制密集型產品發展。
按照對汽車行駛性能的影響劃分,業內人士一般把汽車電子產品歸為兩類:一是與車上機械系統配合使用的電子控制裝置,包括發動機、底盤、車身電子控制等,多用來輔助駕駛員實現便利操作及汽車安全;另一類是汽車里能獨立使用的電子裝置,和汽車本身的性能并無直接關系,包括導航系統、語音識別系統、汽車音響及電視娛樂系統、車載通信系統、上網設備等。
目前,新的流行趨勢是將汽車的信息、音頻、視頻及通信功能進行有效合成。2005年,日本飛利浦電子宣布開發出了面向播放視頻、音頻等信號的車內娛樂設備的媒體處理器,該媒體處理器被定位于汽車版家用服務器,可從各種外部設備輸入視頻與音頻信號進行信號處理,并可與數碼相機等外部設備相連接。這種媒體處理器正處于試制階段,未來還可通過UPnP、WiFi與家中的家用服務器連接,在服務器之間交換圖像與音樂數據。
門田課長是日產智能交通技術(ITS)專家,她認為,汽車電子特別是通信技術的進步將最終引起汽車技術革命,“實現車與車、車與人、車與周圍基礎設施的雙向交流是今后的發展方向。”門田說。這方面,2002年日產就實現了操作人員、汽車、手機、電腦合為一體的綜合信息服務系統——CAR WINGS。
在日產公司看來,車用傳感器和車載導航等設備可以讓汽車成為一個移動通訊平臺。目前,日產公司正在日本神奈川縣進行一系列實驗,利用網絡通信、電子技術相互配合發展智能交通技術(ITS),比如交叉口防撞系統、防違反交通信號系統、超速時的信息提供系統、IC標簽兒童保護系統等,并準備在商品化后將成果尋機引入中國。
豐田則在2004年就推出了PM-01概念車。它充分利用先進的信息通信技術,多輛“PM”車之間可以實現信息交流和信息共有,同時“PM”還具有通過車載電腦控制方向、加減速、剎車等,實現自動駕駛以及跟車等行駛功能。該概念車儀表顯示盤上則采用了“形象視覺傳達系統”,系統中的紅外線手指傳感器能夠感知手指的按鍵動作,實現空中的按鍵輸入命令。
據麥肯錫公司駐德國柏林的分析師Andreas Zielke稱,他的小組在研究后認為,目前汽車電子部件在汽車生產成本中所占的比例為20%;到2015年,這一比例將達到40%。
這種趨勢導致了兩個變化,其一是電子企業正在汽車技術方面獲得越來越多的話語權。“為了實現目標,往往是我們向電子企業提出方案和要求,然后一起做開發。”門田告訴《商務周刊》。
另一方面是,汽車企業在這種大融合的潮流中正不斷拓展其業務領域。以豐田汽車為例,豐田以汽車產業為中心,還發展了信息通信事業、能源環保事業、智能交通系統等。由于今后汽車所用的關鍵元件之一將會是半導體,豐田還成立了一家半導體公司,立志自產核心元件,成為未來的半導體廠商。
不過,汽車電子的普及也會帶來麻煩,比如電子設備過于繁多而導致的操作不便。2002年,寶馬公司就推出了它的智能駕駛控制系統(iDrive),其目的是利用一個類似于計算機的中心菜單來控制音響、車內溫度及導航功能。“不過,最初它的菜單是分級的,層次非常多,其復雜的用戶界面讓駕駛者難以操作。”徐曉亮告訴《商務周刊》,現在無論是寶馬還是奧迪,都已經對智能駕駛控制系統進行了簡化。
新能源汽車
在汽車領域,正在發生的另一個革命性變化,是混合動力汽車和柴油車的廣泛推廣與研發,這些新技術的核心在于降低油耗和排放,以緩解能源和環境壓力。
2006年初,豐田汽車在中國投產了混合動力轎車普瑞斯,該公司開發的幾款新型混合動力車也將在今年上市。大眾汽車在中國推出的柴油車已銷售多年,目前正準備推出更多柴油車型。
不過,雖然豐田竭力向市場推介混合動力,但多數汽車公司的新能源汽車并沒有在市場上形成批量銷售。“柴油車很節油,但目前排放問題難以解決;混合動力從油耗和排放來說都是非常優秀的,但是大家也知道,其價格非常高,日產認為兩種技術都尚未完全成熟。”日產汽車環境安全技術部擔當部長寺沼潤告訴《商務周刊》,日產汽車在日本國內2000年也有銷售100臺混合動力車的業績,但隨后很快停產,主要原因是當時成本太高,沒有什么利潤。
他表示,針對柴油車排放不是很好的情況,現在普遍的做法是在車上安裝柴油顆粒過濾系統(DPF),但DPF無法過濾被限制排放的氮氧化物。
特別是,旨在減少乘用車及輕型商用卡車尾氣排放物的歐V排放標準,最早將于2008年6月份在歐洲正式執行,歐V標準的目標是使柴油乘用車顆粒排放量比目前的歐IV標準減少80%,氮氧化物減少20%。這一指標將大大提高柴油車的成本,行業人士指出,歐洲柴油車的發展令人擔憂。
“日產在歐洲銷售的柴油車已經達到歐Ⅳ標準,現在正在研發高于歐Ⅳ排放的柴油車和降低了成本的混合動力車,它們會在一定時期里做出來。”寺沼潤介紹說,無論柴油車還是混合動力車,日產都投入了大量財力和物力在做雙管齊下式的開發,現在主要的工作仍是怎樣降低混合動力車的成本,并對柴油車進行更加潔凈化排放的研發工作。
寺沼潤認為,現在狀態下可以直接使用的比較現實和成熟的技術就是CVT(無級變速器)和發動機的改善。CVT是在現有汽油機裝置基礎上做的改善和創新,其優勢首先是降低油耗,其次是提高動力性能。日產計劃,到2007年CVT搭載車輛的全球銷售量從現在的約25萬輛增加到約100萬輛。
汽油發動機改善方面,最重要的一點是發動機的效率如何提高,以及發動機工作當中減少摩擦來達到更優異的性能。為此,日產與法國雷諾共同開發了HR新型發動機,通過發動機本身減少摩擦和提高運轉功率的技術,來達到降低油耗和改善環境的目的。目前這款發動機已經在中國本地制造的騏達和頤達上使用。
實際上,除日產公司的選擇外,新一代汽油直噴發動機技術正在出現。它不是將汽油和空氣的混合氣體抽入發動機,而是根據發動機需要的功率將適量的汽油噴入發動機,通過計算機來決定發動機所需的油量。這種新技術可使燃油效率提高15%,而且發動機的功率也得到了提高。
“奧迪最大的革新是前年投入量產的汽油直噴技術,汽油直接噴到汽缸上,燃燒實現油氣結合,動力性更強,而且更節油。”徐曉亮告訴《商務周刊》,奧迪已經成為汽油直噴技術方面的領先者,其A6轎車的功率比過去增加了22千瓦,燃油效率為每加侖20英里,比以前減少了10%。寶馬和雷克薩斯也開始利用這種技術。
寺沼潤特別強調,日產之所以無法將柴油車引入中國,很重要的原因在于中國的客觀條件限制,即一個是柴油供應的問題,另一個是柴油油品的問題。“我們所了解到的情況,中國在能源結構方面,乘用車柴油的供應很少甚至沒有。”寺沼潤說,這很難推動中國柴油車的發展。
技術革命漸至中國制造
與跨國汽車企業正在研發各種尖端技術不同,國內汽車企業,特別是自主品牌企業,面臨的主要問題是車身結構、底盤結構等基礎研究。
“造型和數字風洞、車身表面塑膜和CAE分析、如何滿足歐III被動安全的碰撞法規,從而形成轎車車身開發的集成技術,這些是吉利目前要解決的最重要的技術難題。”吉利汽車研究院副院長智百年告訴《商務周刊》。
盡管還有很多基礎課要補,國外汽車產品在中國的大規模銷售和配置的不斷提高,都給了奇瑞、吉利等自主品牌企業巨大壓力,迫使這些年輕的汽車企業跟蹤并研發最新技術。
2005年8月,吉利汽車啟動了混合動力技術的研發,目前正在與這一領域內的相關企業商談合作并聚集人才。“這項技術可以讓企業比較容易達到歐III甚至更高標準,畢竟排放是國內廠家面臨的一個硬性問題。”智百年說
汽車電子方面,吉利跟蹤尖端技術的進度也比較快。2005年夏天,吉利開發成功了倒車雷達,并與德國博世公司合作開發ABS,與上海聯合電子合作開發發動機管理系統,實現發動機的電子控制。
2006年,吉利還啟動了ESP的研發。“博世的產品太貴,吉利主要是與國內院校合作,現在國內許多院校也可以把這個理論研究得很透。”智百年告訴《商務周刊》,更長遠的是對于GPS的使用和定速巡航系統的跟蹤,目前正在開發的一款混合動力車就準備采用定速巡航系統。
不過,對于汽車的智能化以及網絡和通信的結合,國內自主品牌企業還沒有投入更多精力。智百年表示,對于車內與外界的通訊、GPS、移動平臺等都是下一步吉利面對的事情。
相對于吉利,奇瑞在對關鍵技術的研發方面部署更嚴密一些。2005年,奇瑞汽車在提交有關部門審批的一份《汽車產品開發技術》“十一五”科技計劃重大項目可行性報告中表示:“當今世界的主流底盤技術正朝著集成化、電子化和智能化的方向迅速發展,許多新技術都在開發和探索之中。考慮到我國在底盤系統方面基本沒有正向開發能力,因此應該集中行業的人才、技術和資金,形成一套完整的自主正向底盤平臺開發技術。”
該報告認為,汽車底盤系統是整個汽車的基礎,它包括制動系統、轉向系統、懸架系統、傳動系統和行駛系統,囊括了所有的汽車主動安全部件,對各組成部分的可靠性和性能的穩定性要求極高,同時也體現了許多汽車的關鍵技術。該公司希望能在國家經費支持下進行研發。
在建議的實施方案中,奇瑞準備建立動力總成系統開發與匹配技術的技術平臺,其中包括可變氣門定時、可變氣門升程系統、渦輪增壓技術、汽油直噴技術、柴油機高壓共軌技術、電子控制技術、新材料在發動機上的應用、發動機廢氣后處理技術、新燃燒技術、混合動力技術、燃料電池技術和變速箱技術等。
底盤系統的開發和優化匹配也被作為重點的研究方向,其中包括防抱死系統ABS,驅動控制系統TCS,電子穩定控制系統ESP,電動轉向系統EPS,主動側翻控制系統ARC,輪胎壓力檢測系統TPMS,自適應巡航系統ACC,偏航警告系統LDW,電動駐車制動器,電控阻尼力可調減振器CDC,空氣懸架彈簧。可以說,奇瑞正在研發和跟蹤的項目基本涵蓋了目前汽車安全和汽車電子方面的尖端技術。
為此,奇瑞已經從跨國公司高薪聘請了各個領域內的專家到奇瑞汽車研究院,參與汽車電子、底盤、新能源汽車等各個重點領域的研發工作。來自于本田汽車美國公司的奇瑞汽車研究院副院長辛軍就是其中一位,作為發動機方面的專家,他重點承擔了奇瑞在新能源汽車方面的研發任務。
在辛軍的辦公室,記者看到數塊白板放在墻邊,白板上標明了奇瑞正在研發的數款新能源汽車項目的進展狀況。其中燃料電池轎車一欄,標明目前的狀態是“正在研發”,目的是“技術儲備,降低排放”;雙燃料電池LPG轎車一欄則標明狀態是“已投產”,目的是“改變能源結構,降低排放”;奇瑞新一代發動機,狀態是“正在開發”,目的是“提高發動機性能,低油耗,低排放”。
“我是五六個項目的總監,絕對是超負荷工作。”辛軍告訴《商務周刊》,其中三個發動機家族的項目、兩款混合動力的項目、一款靈活燃料的項目是重點,“這些研究對奇瑞和對中國汽車工業的影響都是非常巨大的。”
2005年,卡迪拉克發布了高科技概念車cien,車內配備有夜間行駛時紅外線相機拍攝的圖像支援(圖像顯示在平視顯示器中)。
寶馬745LI車內配置的集成度相當高,車內約700個功能被高度集成在一個中央控制中心―iDrive中,所有重要的駕駛控制器件設置在轉向盤支柱上或靠近的地方,iDrive具備記憶功能,駕駛者把某種設置儲存,資訊就自動儲存在汽車“鑰匙”——一個智能卡片中,進入車內,將其插入插座中,即可按鍵起動或關閉發動機,這設備能使維修保養服務進行得更便利。
新款奔馳S級轎車的“預防安全系統”,可以通過雷達來檢測前方車輛的速度和車距,如前方車距過小將向駕駛員發出警告。當車輛有碰撞危險,該系統將在駕駛員踩剎車之前便施加預先制動力,提高了制動響應速度,這項技術將大大降低追尾事故的發生。
在今年的北美底特律車展上,豐田推出了全新Camry,因應環保能源科技時代的來臨,Camry首次導入了Hybrid油電混合動力系統。
配備汽油直噴發動機(FSI)的奧迪A8。與一般的發動機相比,汽油直噴技術將燃料直接噴入燃燒室,增加了動力性,也非常省油。這是在混合動力汽車、柴油車無法大面積普及情況下,汽油發動機技術的又一創新。
電子設備與技術正越來越多地用在汽車上,在這款奧迪A4上,液晶屏不僅可以安裝在車內作為GPS的顯示屏,而且還可拆下在家中上網,未來汽車公司和駕駛員可以將更多的電子裝備集成到車內。
在日內瓦車展亮相的全新沃爾沃S80配備了自動巡航控制系統、幫助縮減剎車距離的先進功能、碰撞報警系統以及全球首個汽車遙控裝置,這些功能可以減少駕駛員的操作任務,把這些任務交給電腦,同時先進的主動安全裝置減少了事故發生的可能性。
日產在北美銷售的車型infiniti M 配備了日產的最新技術“車線偏離防止系統”,可以利用攝像頭判斷車輛是否位于車線中央,并發出警告自動進行制動防止事故發生。
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