未来,如何改变汽车的DNA
(2010-03-31 22:43:00)
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杂谈 |
3月24日,通用汽车携手战略合作伙伴上汽集团,全球首发将在上海世博会上汽-通用馆闪亮登场的跨时代汽车巨星——EN-V概念车。EN-V概念车开创性地注入汽车新DNA“电气化”和“车联网”技术,它的出现将帮助我们应对全球城市化进程中的一系列挑战,真正实现零排放、零交通事故、远离对石油的依赖、远离交通阻塞的美好愿景,并且让驾乘充满时尚和乐趣。
未来,如何改变汽车的DNA
文/成淇洲
3月24日,通用汽车携手上汽集团,在上海全球首发EN-V电动联网概念车,由此引发出了一个话题:未来,将如何改变汽车的DNA?
以往,汽车界谈论汽车未来演变,几乎都围绕着新型推进系统和替代能源展开。但现实潮流的推进,却为未来展现出一幅堪称颠覆性的画卷——技术的大融合将改变汽车的DNA,使汽车发生彻底变革。
现有汽车的基本DNA,已经保持一百多年而未变。汽车的动力来自内燃机,燃料是石油,通过电气机械方式控制,并且彼此独立运行。但是随着未来汽车的电气化和车联网,这种陈旧的“DNA”即将彻底改变。电气化与车联网的强大协同作用将催生新的DNA,使汽车采取电力驱动方式,以电力和氢为燃料,通过精密的电子系统和软件加以控制,并且与其他汽车和基础设施实现互联。
2002年9月号《科学美国人》曾作出如此描述:新的汽车DNA将使汽车发生彻底变革。汽车制造商将设计出能效更高,更清洁、安全,功能更强大、驾驶乐趣更大的汽车,全面超越今天的轿车和卡车。汽车的彻底变革还将为城市提供新的个人交通选择,从而保障城市居民的出行平等权。
变革,不仅源于这些新技术的融合,同时还因为人们已逐渐认识到,陈旧的汽车DNA在能源、环境、安全性和交通状况等方面都是无法持续的。目前,汽车的重量一般是其驾驶员体重的20倍,加油一次可行驶480公里以上,速度可超过160公里/小时,需要大于9平方米的停车面积,并且90%的时间都停放着没用。这些汽车指标都远远超过了城市用车的必要水平。
专家预测,即将到来的汽车DNA变革将与计算机和通信领域已经发生的一切相似。今天的汽车类似于20世纪80年代的独立台式个人计算机,而在未来,就像个人计算机让位于具有全面上网功能的笔记本电脑和掌上设备那样,汽车也将被更小、互联且功能强大的电动汽车代替,尤其是在城市地区。
2030年的汽车与交通
拥有新汽车DNA的未来生活将与今天截然不同。在美国,汽车专家已为我们勾画出将在2030年看到的情景:
早上6点半,珍妮被闹钟吵醒。在起床准备上班时,她接通了自己的汽车。快速检查结果表明,所有系统均工作正常,电池已充好电,因为昨晚就已连接插座开始充电了。珍妮发出指示,命令她的汽车在1小时内开到家门口。7点半之前,汽车打开车库大门,启动并自动行驶到珍妮的公寓,在指定时间把她接上车。
检查路况后,珍妮决定多付一点费用,选择走最快的路线去上班。有关费用会从她的银行户头自动扣除。汽车到达高速路时并入高速自动收费车道,与其他车辆排好队开始快速行驶。到达市区后,它离开车道并继续自动驾驶。
珍妮看着窗外,她的汽车安全地驶过一个个路口而从不停车,因为预设路线早已准确定时。前挡上的平视显示器显示着珍妮经常光顾的商店的有关信息。
当汽车在上班地点外的路边停下时,珍妮指示它在费用不超过预算的最近一处停车场停好。还没进办公室,珍妮就收到一条短信,通知她停车费已经从户头扣除以及车停在什么位置,以便她在需要的时候自己走过去。不过,她通常会发一条信息,命令汽车在下班后按照指定的时间和地点接她。
珍妮还指示她的汽车在停车时采用太阳能充电,因为今天天气晴朗,而这种充电方式的费用很低。由于她已经预定了回家的路线,因此汽车充好电后有足够的里程供她做些别的事情。
让我们回到现在,其实,为珍妮的生活带来方便的大多数技术已经存在,如小型高效电动汽车业已上市,高占有率收费车道已被采用,实时路况监控技术正得到推广。无线通信技术也在逐渐普及,不久就能使汽车与道路监控系统通信,接收实时路况信息。数字地图的道路覆盖面日益扩大。自动化功能已经或即将在量产型汽车中采用。将来,借助更加先进的汽车对汽车和汽车对基础设施通信技术,可以实现主动安全系统和自动化合作式驾驶。
变革的动力源之一:电气化
汽车的电气化是关键所在。电动汽车将提供多样化的能源生产和储存选择,包括蓄电池、燃料电池或内燃机/发电机组合,还将实现对多种一次能源的利用,例如可再生生物燃料、核能或化石燃料。它可以在停车位中自动充电,就像MP3播放器在端口中充电那样。
过去,电动车辆要么采取由固定设施连续供电的方式(例如电气机车和有轨电车),要么必须用车载蓄电池储存电力。未来将出现第三种方式,即经常在停车场自动充电,或许还可以通过嵌入大流量道路的无线充电设施来充电。这样汽车可以自由移动,而不需要电缆或大型车载储能系统。
由蓄电池提供能量、以车轮电机驱动和控制的汽车具有简单的模块化结构,零件数量可以远远少于传统汽车和混合动力电动汽车。这样可以简化供应链和装配流程,降低成本并有助于根据用户需求开展大规模定制,就像在网上配置和选购个人电脑那样。
借助车轮电机可以实现在城市驾驶中特别有用的新功能,例如“小转弯”操控能力和“蟹式”(斜向)平行泊车。
目前,大多数停车场在停满时都只有三分之一的面积被实际占用。采用车轮电机提高操控能力后,实际占用面积可以翻倍。如果汽车本身的尺寸也显著缩小,总停车密度可以提高四到五倍。这对亚洲地区快速发展的城市尤其重要,因为这些地方的汽车拥有量正呈现爆炸式增长。
电动汽车的驾驶体验充满乐趣。车身尺寸小意味着平行泊车和路口转弯更加轻松。由于汽车通过电子设备和软件控制,驾驶员可以对汽车的制动、转向和悬挂系统进行个性化调校,获得最适合自己的驾乘体验。甚至可以下载各种驾驶特性,就像我们下载手机铃声那样方便。
电力推进结构为更加精密的底盘控制奠定了基础,成淇洲从而可以提高汽车的响应性,有助于避免撞车事故。城市用汽车的体积和重量将小于传统汽车,介于行人、自行车和小型摩托车与轿车、卡车和公共汽车之间,行驶速度较低,其智能化功能还有助于避免事故。
变革的动力源之二:车联网
我们可以把2030年的汽车看作一种高级驾驶平台,在汽车上集成了无线联网的计算机。这些汽车可借助GPS技术实现精确定位。它们能感测到汽车四周的物体,并通过无线系统与其他汽车和路边设施通信。最后,它们还能自动无人驾驶。
通过互联得到实现的自动驾驶汽车技术可使汽车“感觉”到周围物体并采取相应动作以避免碰撞,或降低速度使碰撞力不足以伤害行人、骑车人和汽车乘员。珍妮的汽车自动通过路口的动作就像一群蜜蜂或鸟在飞行途中改变方向而不相撞,又像一大群人穿过车水马龙的路口而不碰到身边的人。如果发生轻微碰撞,汽车会略微变形,因此不会导致伤害。
自动驾驶汽车技术可以显著减少行驶时间和车速的变化,从而消除交通事故,减少交通堵塞。仅需通过优化车流使平均时速提高几公里,就可以让所有汽车的燃油经济性改善10%到20%。还可以借助虚拟通信链接使汽车排好队,保持固定间距。
目前在东京、伦敦等大城市中,平均车速只有16到24公里/小时;在班加罗尔和曼谷,用大约8公里/小时的平均车速开一个小时甚至不如自行车,而和走路差不多。这种情况可以得到极大改观,因为通过对大量小型汽车的智能化管理,能在城市道路网中实现非常高的流量。
相同的技术也可用来优化停车体系。不仅可以凭借更小的汽车占地面积而显著增加停车位,还可以对停车位进行电子监控和动态定价。在拥挤的城区寻找停车位需要消耗大量燃油,如果停车更加方便,就能大大减少拥堵、总能耗和行驶时间。
自动驾驶汽车有可能使所有人都享受到个人交通工具的好处,因为通过结合低成本动力系统和无需满足防撞要求的车身,汽车制造商将能向那些无法操作或负担不起传统汽车的人提供新型城市用车。对于已经是车主的人,自动驾驶技术可以带来更加高效甚至个性化的驾乘感受。
随着对汽车的许多法规约束放松或取消,汽车设计将迎来复兴,使独具一格的形式和内容成为可能。追求奢华的买家可以选择宝石般的材质和用于投影显示的电致变色风挡,而重视成本的买家则可以选择帆布车顶和经济型掌上显示器。
电气化和车联网将改善个人交通方式,缩短路途时间,减少行驶时间的变化,提高操控性和停车的方便性,同时提供个性化驾乘感受。在这两类技术的协同作用下,还可以避免撞车事故,最终实现不会相撞的汽车,进而可设计出更适合电力驱动、蓄电池和储氢系统的小型化、轻型化汽车。由此,噪音、拥堵、交通事故、道路标志和平时看到的汽车数量都将减少,城市空气将更加清新,城市将更加人性化和有吸引力。
有人认为,实现全球可持续发展需要减少城市个人交通工具。但这种观点忽略了以下事实,即个人交通工具对现代城市的经济、社会和文化生活都举足轻重。还有人认为私家车会导致社会平等问题,然而提高个人交通工具的成本使其变为稀有品只会拉大有车族与无车族之间的距离。与抑制对个人交通工具的需求相反,更加实际、公平的办法是使个人交通工具更便宜、环保和节能。