第八章未来汽车

1、汽车文化汽车文化第八章 未来汽车1.2.目目 录录未来汽车新能源、新材料未来概念汽车8.1未来汽车新能源、新材料8.1.1 未来汽车新能源能源作为世界发展的推动力，从人类诞生发展伴随着历史的车轮和我们一路走来。人类历史的发展史就是能源利用的发展史。目前最主要的能源来自于石油，石油不但污染环境，而且是不可再生能源，人类必须在油井枯竭之前开发出新能源。让我们一起来看看哪些能源会成为车用石油的替代能源。8.1.1 未来汽车新能源1. 电能 电动汽车是依靠电能驱动的车辆，电动汽车的一个共同特点是汽车完全或部分由电力通过电机驱动，能够实现低排放和零排放。按照汽车驱动原理分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料

2、电池汽车。纯电动汽车纯电动汽车是完全由电池（铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力的汽车。纯电动汽车被认为是汽车工业的未来，其突出优点是实现了零排放，主要缺点是充电基础设施投入的社会成本高，充电站不能普及，电池价格昂贵且电池的充放电能力有待提高。图8-1是宝马MINI E纯电动汽车，宝马研制出了完全依靠电力形式的MINI E系列。成为全球首家推出500辆供日常使用的全电能驱动车辆的高档汽车制造商。目前德国所有的汽车制造商都加入了“德国汽车制造工业联合会”（即BDA），BDA成立了一个小组专门负责研究车子的电动化问题，这个小组的汽车制造商成员有宝马、奔驰、大众、保时捷和奥迪等企业。混

3、合动力汽车混合动力汽车是在纯电动汽车开发过程中有利于市场化而产生的新车型，由于当前电动汽车用的电池性能还不理想，一次充电后汽车续驶里程尚未达到传统汽车的水平，同时充电、维修等基础设施的建设需要资金，于是出现了混合动力电动汽车，即利用两种不同动力驱动的汽车。其组成包括电动机、辅助动力及蓄能装置等。电动机可以是交流的或直流的，辅助动力可以是内燃机、外燃机、其它形式的热机以及燃料电池。蓄能装置可以是蓄电池、超级电容、液压、气动或飞轮等储能装置。混合动力没有从根本上摆脱交通运输对石油资源的耗用问题，因此混合动力汽车是电动汽车发展过程中一段时间内的一种过渡技术。8.1.1 未来汽车新能源8.1.1 未来

4、汽车新能源目前，丰田公司是混合动力汽车领域的佼佼者。1997年12月，日本丰田汽车公司首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合动力汽车“普锐斯（PRIUS 图8-2）”，普锐斯在达成高水平的燃油经济性和环保性能的前提下，实现了出色的动力性和舒适性。“PRIUS”的正式量产上市标志以混合动力汽车为代表的新一轮汽车研发竞争的开始。日本本田公司也推出了“insight”、“CIVIC”等混合动力汽车，福特公司紧随其后，推出了“ESCAPE”混合动力汽车，戴克、通用、雪铁龙、日产等公司也纷纷加快了混合动力技术的产业化开发。8.1.1 未来汽车新能源燃料电池汽车燃料电池汽车是以燃料电池作为动力源

5、的电动汽车，利用氢气和氧气在催化剂的作用下直接经电化学反应产生电能，具有能量转化效率高，排放无污染的特点。氢能源来源广泛，但作为新能源在车辆上推广还有一定难度。首先，提取氢能源的成本极高；第二，需要对车辆进行较大改造；第三，大量提取氢能源的难度较大；第四，需要广泛建造氢加注站点。业内专家认为，获得大量廉价的氢，是实现氢能利用的根本。2005年的上海车展，宝马曾展出了一辆H2R(氢赛车 图8-3)。2005年美国通用的“雪佛兰Sequel（图8-4）”氢能源燃料电池概念车在北美车展首次亮相，2006年9月21日，雪佛兰Equinox燃料电池车投入使用，美国陆军成为通用汽车公司最新燃料电池技术的第

6、一家客户。8.1.1 未来汽车新能源2.生物质能源生物质是一切生命的可以生长的物质，是指生物形态储存着可再生的能量。生物质能源是繁多的，其中生物柴油是生物质能中一种高品位的新型能源，这已为国际汽车行业认同的生物质能源，可能是汽车近、中期即可实用的清洁能源。生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂，以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油与传统石化柴油相比，生物柴油不含硫、排烟少、润滑性能好、使用安全等优势，目前全球生物柴油的主要应用领域是为汽车提供动力燃料。使用生物柴油车辆无需改装，只要与普通柴油

7、按照一定比例调和即可。8.1.1 未来汽车新能源2004年10月，在第六届上海必比登汽车挑战赛中，奥迪A8、3.0TDI、大众Lupo、标致RC.CUP和毕加索轿车上，都采用了生物柴油和柴油的混合燃料。2004年11月，在德国沃尔夫斯堡召开首届合成生物燃料国际会议，提出2010年起，生物燃料将有效地成为传统燃料替代品，德国大众、戴姆勒克莱斯勒、宝马都投放使用生物柴油的汽车。8.1.1 未来汽车新能源3.太阳能太阳能是一种新能源，它取之不尽，用之不竭。太阳能汽车（图5-5）是靠太阳电池作电源的。当太阳照射到车身上的太阳电池板时，根据光电转换原理，立即能产生直流电，供给直流电动机运转，驱动汽车行驶

8、。但这种只装有太阳电池板的汽车，在无光照射时，就会马上停止。如果要汽车在阴天或夜间也能继续行驶，还要把太阳电池板和蓄电池配合使用。当阳光照射时，太阳电池板就产生电能，一部分提供给电动机，汽车便可行驶，另一部分供给蓄电池充电。这样，等到没有阳光时，使蓄电池放电供电动机运转，让汽车行驶。因此可为太阳能汽车是太阳能和蓄电池组成混合动力的电动汽车。这样的混合动力汽车在沙漠和草原上可以是风力发电机与发动机组成混合动力，或者用风帆作为汽车的辅助动力。8.1.2 未来汽车新材料随着科学技术的不断发展，汽车的研发及生产阶段越来越多地采用新材料及新工艺，这也使得人们对汽车轻质化、低成本、智能化、经济性和可靠性的

9、要求成为可能。1.陶瓷对于陶瓷，按材料及烧制工艺的不同通常分为传统陶瓷和特种陶瓷两大类。特种陶瓷具有各种优异、独特的性能，应用在汽车上，对减轻车辆自身质量、提高发动机热效率、降低油耗、减少排气污染、提高易损件寿命、完善汽车智能性功能都具有积极意义。采用新型陶瓷的涡轮增压器，它比当今超耐热合金具有更优越的耐热性，而比重却只有金属涡轮的约三分之一。因此，新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低的缺点。采用新型陶瓷的活塞销和活塞环等运动部件，由于重量的减轻，发动机效率可望得到提高。8.1.2 未来汽车新材料陶瓷制动器是在碳纤维制动器的基础上制造而成的。一块碳纤维制动碟最初由碳纤维和树脂构成，它被机器压

10、制成形，之后经过加热、碳化、加热、冷却等几道工序制成陶瓷制动器，陶瓷制动器的碳硅化合物表面的硬度接近钻石，碟片内的碳纤维结构使它坚固耐冲击，耐腐蚀，让碟片极为耐磨。目前此类技术除了在F1赛车中应用，在超级民用跑车中也有涉及，例如奔驰的CL55 AMG。近年来，在航天技术中广泛应用的陶瓷薄膜喷涂技术开始应用于汽车上。这种技术的优点是隔热效果好、能承受高温和高压、工艺成熟、质量稳定。为达到低散热的目标，可对发动机燃烧室部件进行陶瓷喷涂，如活塞顶喷的氧化锆，缸套喷的氧化锆。经过这种处理的发动机可以降低散热损失、减轻发动机自身质量、减小发动机尺寸、减少燃油消耗量。8.1.2 未来汽车新材料2.纳米材料

11、纳米材料及技术将成为第5次推动社会经济各领域快速发展的主导技术，21世纪前20年将是纳米材料与技术发展的关键时期。纳米技术将在汽车上的结构材料、节能、环保等方面获得广泛的应用。纳米陶瓷材料的耐磨性和质量减小、稳定性增强。纳米陶瓷轴已经应用在奔驰等高级矫车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强、使用寿命延长。纳米汽油是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂，纳米汽油可以降低油耗10%-20%，可降低废气中有害气体含量50%-80%。8.1.2 未来汽车新材料纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的石油产品，它不对任何润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂或减磨剂等产生不良作用，只是

12、在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。 纳米增强增韧塑料可以代替金属材料，由于它们比重小重量轻，因此广泛用于汽车上可以大幅度减轻汽车重量，达到节省燃料的目的，可以用于汽车上的保险杠、座椅、翼子板、顶蓬盖、车门、发动机盖、行李舱盖以及变速器箱体、齿轮传动装置等一些重要部件。抗紫外线老化塑料能够吸收和反射紫外线，比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上，能有效延长其使用寿命。无机纳米抗菌塑料加工简单，广谱抗菌，24h接触杀菌率达90%，无副作用，可以用在车门把手、方向盘、座椅面料、储物盒等易污部件。8.1.2 未来汽车新材料大众汽车的美国加利福尼亚设计中心设计了一款概念车Nanospy

13、der（图8-6），从名字上我们就可以看出，这款车一定是应用了纳米科技（Nanotechnology），使车身结构更结实。除了结实外，车身还融合会膨胀的有机材料，成为一辆奇形怪状的两人座概念车，同时借由燃料电池或者太阳能以电力驱动。8.1.2 未来汽车新材料3. 复合材料复合材料是一种多相材料，是由有机高分子、无机非金属和金属等原材料复合而成。目前玻璃纤维增强树脂复合材料和碳纤维增强树脂复合材料在汽车上已经获得成功的应用。玻璃纤维增强树脂复合材料耐腐蚀、绝缘性好，特别是有良好的可塑性，对模具要求较低，对制造车身大型覆盖件的模具加工工艺较简易，生产周期短，成本较低。在轿车和客车上，采用玻璃纤维增

14、强树脂复合材料制造的矫车车身覆盖件、客车前后围覆盖件和货车驾驶室等零部件。8.1.2 未来汽车新材料4.稀土材料中国稀土资源丰富，居世界前列。世界已探明的稀土储量中国占世界已探明资源的80%，为我国大力开发稀土材料提供了得天独厚的条件。使用汽车废气净化催化剂是控制汽车废气排放、减少污染的最有效的手段。含稀土的汽车废气净化催化剂价格低、热稳定性好、活性较高，使用寿命长，引起了人们的广泛关注。汽车废气净化稀土催化剂所用的稀土成分主要是氧化铈、氧化镧和氧化镨等。用于汽车废气净化催化剂的载体通常为蜂窝陶瓷，稀土还可以作为陶瓷载体的稳定剂以及活性涂层材料等。8.2 未来概念汽车8.2 未来概念汽车未来汽

15、车将是高新技术的载体，计算机技术、全球卫星定位技术、新型材料技术、智能化交通系统、因特网、电子商务等现代科技日渐充分地体现在汽车中，标志着汽车智能化控制时代的到来。未来汽车电子化将在“节能、环保、安全、舒适”等方面集成化、智能化和网络化方面的更深层次拓展，其技术将渗透到汽车各个系统之中，甚至将交通环境与汽车技术紧密联系在一起。未来的汽车可能将不再被看成交通工具，而是长着轮子的人工智能体。8.2.1 新能源概念汽车1. 世界最快的电动车Eliica“艾利卡”日本庆应义塾大学和民间企业共同开发的新型八轮驱动电动轿车Eliica电动轿车（图8-7），这款电动汽车名为“艾利卡”。其车体长约5米，车宽不

16、到2米，底盘比较低，离地面最近处只有8厘米。“艾利卡”一共有8个轮子，每个轮子都单独有一个驱动，该车的动力来源于大型锂离子电池。新型“艾利卡”没有任何污染排放，非常环保。开发者认为，锂离子电池比燃料电池更具备实用性。而且，“艾利卡”不同于内燃车，除了启动时发动机会发出一点声音，行驶过程中非常平稳安静，刹车时车闸还会把摩擦的能量用来重新发电。“艾利卡”加速极快，从静止加速到100公里/小时只需4.2秒，加速到160公里/小时也不超过7秒。目前最高时速可以达到370公里/小时。除了超强的动力系统以外，Eliica的驾驶舱也是为高速驾驶专门设计的，采用子弹型设计，底盘非常狭窄进一步降低了汽车的自重。

17、8.2.1 新能源概念汽车2. 科尼赛克QUANT太阳能电池概念跑车世界超级跑车制造商瑞典的科尼赛克公司计划量产Quant 概念车，该概念车采用太阳能电池作为汽车的动力。科尼赛克QUANT动力相当于512马力，有715 牛米的扭矩，最高时速是275公里/小时。太阳能电池充一次电可跑500公里 ，完全充电一次仅需20分钟，太阳能电池可重复充电使用无限次数，性能不会下降。8.2.1 新能源概念汽车3. Antro Solo太阳能混合动力车匈牙利人研制的Antro Solo（图8-9）利用太阳能与汽电混合动力。Antro Solo太阳能混合动力车几乎全部采用碳化纤维复合材料，仅重270Kg。座椅的排

18、列方式与F1赛车一致，驾驶员在中间，左右各一名乘客。轻量型和混合动力的设计使它百公里油耗在1.5L至2.0L之间，最高时速达140km/h。这辆的动力系统非常特殊，有三种动力来源，一是太阳能，整个车顶就是一个太阳能电池板，在25公里以内的距离，只靠太阳能就可以行驶；二是混合动力发动机，燃料可采用汽油，又可采用乙醇，适合长距离行驶；三是人力，很多人会感到奇怪，难道说这辆汽车还可以骑着走？这辆车可以乘坐三个人，每一位乘客面前有一对踏板可用于人力发电，从而有助于使车子仅保持电动驱动模式。一旦人力驾驶疲倦，或者独自驾驶时，发动机就会开始发挥功能。8.2.1 新能源概念汽车8.2.1 新能源概念汽车4.

19、 梅赛德斯- 奔驰RECY生物柴油汽车梅赛德斯- 奔驰RECY（图8-10）：由木材、铝、橡胶、玻璃组成的车身均是百分之百可回收的材料，这些材料可随时依照用户的喜好重新设计，动力方面采用最新的拥有Blu-Tec技术的环保柴油机。梅赛德斯- 奔驰RECY 是一款开篷跑车，是享受阳光和海风的完美车款。你能够从它的身上看到不少1980 款奔驰SL的设计影子。梅赛德斯- 奔驰RECY车身采用加强的管架式车身、胶合板式面板可以保护乘坐者从无可预测的危险中逃生。8.2.1 新能源概念汽车5.英国奋勇号蒸汽汽车一辆名“世界上最快水壶”的英国制造的蒸汽汽车（图8-11），在美国加利福尼亚州打破一项保持了103

20、年的世界纪录，成为世界上速度最快蒸汽汽车。这辆冲击速度记录的英国汽车，它采用的动力却与工业革命一样的古老。它并不是新能源汽车，但这古老的动力如何跻身未来汽车动力的行列呢？这辆以蒸汽为动力的汽车自重刚刚超过3吨，长约7.6米，车身呈流线型，用碳纤维复合材料和铝等轻质材料制造。车上装有12个锅炉，内含管道总长近3.2公里。利用液化油气点火后，燃室产生的热量与1500个家用水壶产生的热量相当，能煮9000杯茶。这些热量将用来加热140升蒸馏水。蒸馏水将以每分钟50升的速度被泵入锅炉，生成的水蒸气将在锅炉中被加热到400摄氏度，然后以两倍音速的速度进入涡轮，澎湃动力随之产生。除普通刹车装置，车后还配有

21、减速伞以备不时之需。8.2.2 智能概念汽车1.日产Pivo电动汽车日产公司生产的Pivo （图8-12），是部采用前沿电动科技打造的概念车。日产 Pivo由先进的小型锂离子电池支持，配有一机器人导航员，革新式的360度车仓旋转功能及90度车轮旋转功能，不需倒车。驾驶员可以用日语和英语与机器人导航员交流，减轻驾驶疲劳。8.2.2 智能概念汽车Pivo 采用了一个robotic agent (机器人图8-13)作驾驶指导，其四轮还可以90度旋转。当您靠近Pivo时，它会打开车门，并对您说“车门已打开，请小心台阶！”坐上旋转Pivo，您的机器人驾驶助手会向您打招呼，您可以和他进行对话：“请问附近有

22、停车场么？” 旋转Pivo 会回答您：“右转91米或者左转183米就有，左边的比较便宜”。他不仅会为你指路，甚至会告诉您附近餐馆内的哪道菜比较有名。8.2.2 智能概念汽车他开创了人类与汽车的新型关系，机器人的眼睛里有两个摄像头，跟踪分析您的每一个面部表情，所以旋转Pivo知道您的情绪。当您打瞌睡时，他会提醒您：“疲倦了吗？您已经开车很长时间了，前方45米处有一家咖啡馆。”旋转Pivo的职能不仅体现在车载机器人上，他的整体设计也很巧妙。车门很宽敞，上下车很方便，大幅的车窗和风挡提供了良好的视野，车身四周安装的摄像头可以提供360度视野。8.2.2 智能概念汽车旋转Pivo不仅有360度视野，还

23、能360度旋转，这将彻底改变我们的驾驶习惯。车身是一个旋转座舱，下面是一个四轮底盘，四个车轮都可以旋转90度，停车不再是难题，而且司机总可以从人行道一侧下车。因此概念车起了Pivo 这个名字，也是源自于英文Pivot，就是“绕轴旋转”的意思。Pivo 前进后退自如、小巧可人、尽显迷你车型的空间使用优势。10年后的将来，Pivo有可能成为相当畅销的车型。8.2.2 智能概念汽车2.Assystem city car艾西斯腾城市汽车将风挡替换成一块电脑屏幕会怎么样？斯苔方奥巴比耶的艾西斯腾城市汽车（Assystem city car图8-14）就采用了这种大胆的构想。8.2.2 智能概念汽车顾名思

24、义城市汽车就是为城市生活设计的，它采用轻质车身，独特的菱形四轮布置很适合在狭窄空间灵活转身。但它的最独特的设计是在车内，切换到智能模式，一块数码显示屏（图8-15）将遮盖整个风挡，你无法看到车外，但不必担心，依靠增强现实技术，车外的路况反而可以看得更清楚。增强现实技术，是一种在坦克和战斗机上运用的技术，其基本原理是提供一种比人体感官更好的现实感知。换句话说，人眼比不上城市汽车安装的四台红外摄像头，它们能更好的看清雨幕和黑暗。显示屏还能够提醒你注意路标和障碍，显示屏是数码的，所以可以任意设定，你可以触屏调整按钮的位置，把后视镜调整到更舒服的位置，把仪表盘升高。增强现实技术提供了一块比挡风玻璃强大

25、的得多的风挡。8.2.2 智能概念汽车城市汽车也有车内摄像头，用视网膜探测技术确认开车的是它真正的主人。车内摄像头还能保证司机清醒，摄像头监视眼睛的动作，一旦眼睛闭上的时间超过一秒钟，就会发出声响。城市汽车的摄像头和传感器可以使行车更智能化、更安全。 8.2.2 智能概念汽车3.通用EN-V概念车2010年3月24日，通用汽车EN-V电动联网概念车(ElectricNetworked-Vehicle)于上海全球首发。双人座EN-V电动联网车创新地融合了电气化和车联网两大技术，是通用汽车对未来城市个人交通的最新解决方案，使未来城市交通实现零油耗、零排放、零堵塞和零事故。EN-V概念车将于2010

26、年上海世博会期间在上汽集团-通用汽车馆内公开展示。EN-V的左右两侧车轮分别由各自的电动马达驱动，马达动力由锂电池提供，可通过普通家庭电源进行充电，每次充满电后可行驶40公里，完全实现零排放。同时，EN-V可与电网进行信息互换，选择最佳充电时间，充分提高公用电力基础设施的使用效率。EN-V整车重量仅400多公斤，长约1.5米。而目前传统汽车重量超过1500公斤， 时下一个传统汽车的停车位可以容纳五辆EN-V，这将极大地提高城市停车面积的利用率。EN-V体现的一大技术亮点是车联网。通用汽车方面表示，EN-V通过整合全球定位系统导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向，实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容。通过使用前瞻性的技术，EN-V可以感应到即将发生的碰撞，在感应到的同时它的车速就降到最低，避免这个碰撞的发生。所以它发生碰撞的几率就非常小，通用汽