新能源与无人驾驶 2014年汽车新技术盘点

    回顾2014年,我们不难发现厂商针对技术上面的推陈出新更加频繁。车联网、自动驾驶概念受到众多厂商的追捧,而“百年不变”的动力总成方面也在逐渐向新能源、自动化、电子化方向发展。伴随着一款款新车上市,以及搭载最新技术的概念车亮相,编辑认为有必要将2014年厂商推出的重要新技术做个盘点,其中包括已经随新车上市的,和在不久的将来就会见到的新技术。

    动力总成涵盖面很广,编辑将其分为新能源技术与传动/操纵系统两个方面。其中国内的新能源技术在2014年喜人的进展,而国外厂商则突破性地开创了全新的能源利用形式。

    ●“双模三擎”——插电式混合动力系统

    代表车型:比亚迪 唐/宝马i8

    创新指数:★★★★

    技术难度:★★★★☆

    技术简析

    其实,“双模三擎”这个词是比亚迪叫出来的,而宝马i8所使用的动力解决方案与比亚迪唐在原理上类似,都是一台高性能发动机+前后独立工作的两台电动机。这套插电式混合动力系统更加高效,按照比亚迪唐的设定,这套系统的能量分配方案如下:

    1、怠速状态下,发动机为电池充电;

    2、正常行驶时,发动机为电池充电,车辆靠后驱电机来驱动;

    3、经济模式下,车辆依靠后驱电机驱动,而发动机停止工作,此时纯电动续航里程约为85km;

    4、当油门踏板达到一定深度,车辆进入“最强劲模式”,此时发动机、前后两台电动机均参与到车辆的驱动中,达到最高动力输出。

    当然,唐也可以通过外接电源对它的磷酸铁锂电池进行充电。

    前景及意义

    插电式混合动力我们其实不陌生了,丰田早在1997年就推出了世界上首款油电混动车型——普锐斯,现在也成了日本的“街车”。而宝马和比亚迪运用的插电式混动系统,将一台电动机增加到了两台,分别控制前后轮的动力输出,结构上还省去了中间的传动轴,使得传动系统的动力损失也降到最低。根据王传福的话,将来比亚迪还会推出“双模六擎”解决方案,每个车轮都能实现单独的动力输出控制,甚至是车轮正转/反转的自由控制!然而随着电机数量增加,控制系统的复杂程度和标定工作量将成几何级数增长,比亚迪真的有这个技术实力吗?据说这种近乎变态的车型有可能是2016年亮相的“明”,当然这都是后话了。

    从1997年第一代混动车型诞生,到今天混动SUV甚至混动超跑的面世,技术成熟度的提升带来了更多的可能。正当我们在混合动力方面深入挖掘的时候,丰田,这家混动的“始作俑者”,似乎又有话要说。

新浪汽车静态图解比亚迪唐

    ●宇宙黑科技——燃料电池技术

    代表车型:丰田Mirai

    创新指数:★★★★★

    技术难度:★★★★★

    技术简析

丰田Mirai动力系统结构
丰田Mirai动力系统结构

    燃料电池技术,真的很难用几句话就说清,编辑尽量用简易直白的话讲一讲。所谓燃料电池车,其实最终驱动车辆前进的还是电动机,所以说到底燃料电池车还是电动车。但妙就妙在,燃料电池技术是把一个小型“发电站”放进了汽车里,这还不是传统混动技术通过发动机来“火力发电”,而是氢能源发电,最终的排放物只有水!燃料电池技术的核心就在于解决一个问题:如何让氢气与空气中的氧气平缓、持续、安全、可控地进行反应,而不是直接燃烧甚至爆炸。

氢气与氧气反应的发电原理
氢气与氧气反应的发电原理

    解决的方法是,通过一层电解质薄膜,薄膜两边分别是氢原子和氧原子,在催化作用下,氢原子放出一个电子,剩下的质子通过薄膜后,与另一边的氧原子和放掉的那个电子再结合,生成水,在这个过程中释放能量(电能)。电能随后被储存在燃料电池中,供电动机做功。

    前景及意义

    如果说奔驰S级是在豪华与舒适上“重新发明了汽车”,那么2014年11月上市的丰田Mirai就是从能源层面重新发明了汽车,其意义不单单是造出来,而且已经开始卖了,这说明该技术的可靠性、动力与驾驶的匹配等早已通过了实验验证阶段,可以交给消费者“审核”了。除了丰田,大众也在燃料电池方面颇有建树,去年的洛杉矶车展上,大众一口气亮相了三款燃料电池车型,分别是燃料电池版的Golf、Audi A7和Passat。

    如同混动、电动车型的普及,燃料电池车推广的最大难点在于加氢站的建设以及一系列后市场的完善。丰田的做法是2020年之前,免费开放有关燃料电池的5680项技术专利,而有关氢气生产和供应的专利则永久免费。虽然丰田在技术研发环节贡献了巨大的精力和成本,但最终燃料电池车的推广还需要全行业乃至全社会的共同努力。

    ●逆袭——本田8速双离合变速器

    代表车型:东风本田思铂睿

    创新指数:★★★☆

    技术难度:★★★★☆

    技术简析

    如果你从来都认为双离合变速器是德系或美系的专属,那么新思铂睿上市后,这种看法必须改改了。本田这款8DCT变速器,其结构上的最大创新就是在本田自有的平行轴变速器结构机理上,增加了液力变矩器,使得驾驶的平顺性和舒适性均有一定程度的提高。本田官方表明,带液力变矩器的8DCT拥有更好的加速表现和更高的燃油经济性,相比自家5AT平行轴变速器加速表现提升10%,油耗降低8%。

    前景及意义

    本田向来是自己玩自己的,原本的平行轴变速器在业内就算得上独树一帜,这次的8DCT名字是叫双离合,但其基础结构仍然为平行轴结构,当然它也拥有两个离合器,只不过和德系、美系的同心轴双离合结构大相径庭。增加液力变矩器后,新思铂睿(2.4L车型)的平顺性确实更好,传统双离合抵挡状态下的顿挫感有了明显改善,只不过从理论上讲,液力变矩器在传递动力时或多或少会有能量损失,至于本田给出的油耗结论,用8速去对比5速,是不是有失偏颇呢?个人认为8DCT和8AT之间才更有可比性。

全面进化 试驾图解东风本田全新思铂睿

    ●超越机械的精准——DAS线控转向系统

    代表车型:英菲尼迪Q50

    创新指数:★★★★

    技术难度:★★★☆

    技术简析

线控转向系统结构
线控转向系统结构

    不同于传统的液压/电子助力转向依赖于转向盘到转向横拉杆的机械连接,线控转向将机械连接彻底切断,把驾驶员对转向盘的操纵角度等物理变量直接生成电信号,传递给ECU(电控单元),ECU根据实时数据判断驾驶员的意图,再将指令传输给转向电机执行。也许你会问,这和电子游戏有区别吗,方向盘毫无路感啊?实际情况是转向系统控制车轮转到需要的角度,并将车轮的转角和转矩反馈到转向操纵机构,以使驾驶员获得路感,形成闭环回路。也许你又会问,万一这套系统失灵了怎么办?汽车不就失控了吗?实际上搭载线控转向的车辆还有一套机械结构,一旦线控系统出现问题,机械结构的离合器立马接合,驾驶员仍能使用机械结构继续安全驾驶。

    前景及意义

    理论上讲,线控转向可以做到极端精准的转向操控,可以让激烈驾驶中的车辆转向毫无虚位,也能依据车速自动微调转向比。而实际的试驾中,英菲尼迪Q50和国产后的Q50L也确实做到了这一点,甚至高速巡航状态下,驾驶员不碰方向盘,Q50也能通过摄像头探测车道线,通过微调车轮转角来保证车辆始终处于车道内。另外,线控转向最大的意义在于,它是自动驾驶这个“最高境界”的技术基础之一。往近了看,以后搭载线控转向的车型,甚至可以通过调节ECU代码来直接改变车辆转向的不同“性格”,或者车载系统本身就内置了多种转向模式,供车主随意选择。

新浪汽车体验试驾英菲尼迪Q50L

    车载电子技术的发展,在2014年已经开始向我们以往意想不到的地方延伸,只不过有些技术还处于试验车阶段,但进入我们的生活也是很快的事了。

    ●车联网——CarPlay/Android Auto/观致逸云等

    代表车型:观致3等

    创新指数:★★★★

    技术难度:★★★☆

    技术简析

Android Auto、观致逸云、CarPlay
Android Auto、观致逸云、CarPlay

    虽然车联网概念被炒到火热,但其中有潜力的精品屈指可数。编辑找出2014年发布的三个比较具有代表性的车联网系统,分别列出它们各自的优势与劣势。

    苹果CarPlay通过手机与车机互联,目前可实现电话、音乐、地图、信息等功能。

    优势:操作简单,容易上手;已与奔驰、宝马、法拉利、福特、本田等十几家厂商签订合作,未来的应用车型很广;可通过Siri直接与车辆沟通。

    劣势:必须用实体线将手机和车连接在一起,高度依赖iPhone。

    Android Auto的用法与CarPlay类似,但Google为厂商提供了开源的平台基础。

    优势:厂商可根据Android Auto定制自己的车载系统UI;系统功能更加丰富,甚至可以安装第三方软件。

    劣势:目前系统的整体流畅度一般;Google Now语音对中文的识别能力有待提高。

    观致逸云是观致汽车自主研发的车机互联系统,拥有自己的APP与车载系统互联。

    优势:厂商自己研发,功能更加深入,可以做到针对车辆状态的监控与提醒;触控屏用户体验上佳,手势操作能提高盲操效率。

    劣势:自家车联网系统,无法大众化,兼容性不高。

    前景及意义

    就目前车联网的程度,基本上还只是将手机的功能向汽车液晶屏复制。那么我们不禁要问,手机就能完成的任务,为什么还要用汽车实现呢?而像逸云这种能深入到反馈车辆状态的,由于合作伙伴较多,谷歌与苹果暂时还做不到。

    不管是苹果、谷歌这种互联网大佬,还是某个汽车厂商推出的车联网系统,其最终目的都是让身在车内的人体验到更丰富的互联网生活。“汽车不再只是个交通工具”,也许有一天,我们一边开车回家,一边就能通过汽车打开家里的空调,车开到家门口,门锁自然解开,手机可以提醒我们什么时候该保养汽车,并自动规划出离家最近的服务点。

不遥远的未来 基于网络的车载信息生活

    ●武装到牙齿——智能后视镜

    代表车型:尚无

    创新指数:★★★☆

    技术难度:★★★☆

    技术简析

    2014年的北京车展上,日产推出了最新的研究成果——智能后视镜。该技术是针对传统车内后视镜的各种弊端而研发,在车尾使用一颗130万像素的摄像头,将图像信息直接传送至车内后视镜上。由于后视镜的屏幕为4:1比例,因此摄像头的图像也需要经过一定的变形和矫正。这项技术可以带来以下几点方便:

    1、后排中央坐人时,不会影响后视镜视线;

    2、雨雪雾天气,后挡风玻璃变花,但只要摄像头不脏,后视镜图像依然清晰;

    3、个别夕阳、远光灯、地库等光线复杂情况下,传统后视镜会刺眼或看不清,但智能后视镜可以通过算法调节图像的明暗,尽量保证显示的内容清晰可辨。

    另外,这块后视镜不是简单的一个液晶屏,而是仍然具备传统的反光镜功能,传统与智能两种状态通过开关随意切换。

    前景及意义

    目前很多自主车型都搭载的360°全景影像系统,就是八年前由日产推出的,也就是说日产在利用摄像头方面有一定的技术积累,此次推出智能后视镜也就不足为奇。其实,在日产之前,奥迪就已经在自己的赛车上使用过类似的技术,而日产所做的是将这项颇为实用的技术交到消费者手里。明年我们就可以选装这项功能,而新奇骏极有可能成为第一款搭载这项技术的在华车型。

    ●写轮眼——激光大灯

    代表车型:宝马i8

    创新指数:★★★★

    技术难度:★★★★☆

    技术简析

    激光大灯的有效照射距离可以达到600米,其原理是由激光二极管发射出激光(A),经过反射镜(B)后将激光汇集到反射碗(D),聚合到一起的激光再经由黄磷滤光镜(C),磷元素受到激光的激发,会产生出强烈的白色光芒。也就是说最后射出的光其实并不是高能量激光,而是一般能量密度的可见光,因此对人眼也是完全无害的。

    从图片中可以看出,使用了激光大灯后,相同功率下的照度比LED提高了70%,车辆的照射距离也得以大大增加,这对于无路灯的夜间行驶是十分重要的。同时激光大灯的核心结构体积相比LED要小得多,也给车身设计师带来了更多的发挥空间。需要说明的是,目前在售的宝马i8只有远光灯使用了激光结构,近光灯仍为LED结构。

    前景及意义

    卤素→氙气→LED→激光,车灯的发展在向更小体积、更高亮度、更快响应、更低能耗方向发展。奥迪一直是玩儿灯的大厂,可遗憾的是全球首款搭载激光大灯的民用量产车却被宝马抢去了位置。或许也有奥迪一直在努力推广自家的LED矩阵大灯的原因,不过矩阵大灯是2013年的技术了,这里不表。当然,随着时间推移,先进大灯光源必定会得以普及,例如下一代宝马7系也将适配激光大灯。

来自未来的你 宝马i8上市前瞻解析

    ●透明引擎盖?——360°城市虚拟风挡

    代表车型:路虎Discovery概念车

    创新指数:★★★★☆

    技术难度:★★★★

    技术简析

    城市虚拟风挡的技术原理不难理解,路虎的做法就是在车头下方安装一个摄像头,将影像信息传输给车内的HUD抬头显示系统,HUD再将虚拟影像投射到风挡玻璃上。这项技术的难点有二:一是需要在HUD的硬件基础上,实现更大面积的影像显示,成本的提高如何控制;二是虚拟影像的形状要与车头引擎盖的形状尽量契合,才能让现实景象与虚拟景象之间的过渡更加自然,不同车型就要计算不同的形变方程。

    前景及意义

    基于HUD系统,捷豹路虎针对旗下不同车型的需求,开发出了不同的解决方案,统称为“360°城市虚拟风挡”。例如Discovery概念车上考虑到越野能力,这套系统就用来显示车头下方的影像,方便驾驶员了解路面情况;而注重城市驾驶的捷豹概念车型则把虚拟风挡延伸到了A柱,可以在必要时显示A柱盲区后的实时影像,避免撞倒行人等。另外,虚拟风挡也可以为将来无人驾驶提供必要的技术经验。

    自动驾驶与无人驾驶唯一的区别就是车上有没有人。就目前来看,各大厂商普遍看好自动驾驶技术,但因为涉及到各地法律法规、事故责任等诸多问题,对无人驾驶仍然持保守态度。以下介绍的,均是在自动驾驶方面成果卓著的例子,当然也包括车联网这种相对基础性的技术成果。

    ●真WiFi——雪佛兰车载4G

    代表车型:未来换代的迈锐宝等旗下车型

    创新指数:★★★

    技术难度:★★☆

    技术简析

    在去年的CES国际消费电子展上,雪佛兰率先表示支持将在旗下车型中通过Onstar(安吉星)提供4G LTE网络支持,成为第一个引入4G车载网络的汽车厂商。国内方面,上海通用已经在国内推出了Onstar系统,随着国内4G网络的发展,支持4G技术的Onstar也将引入国内。不同于目前车载系统联网通过插无线网卡的方式,雪佛兰是直接将上网模块内置到车辆中,同时提供WiFi热点功能。

    前景及意义

    这项技术本身难度不高,主要是与运营商之间的合作以及费用问题。该功能普及后,拥有更高网速的支持将让汽车成为一个移动娱乐、办公的私人空间。车辆成为WiFi热点,也意味着即便我们都坐在车里,也可能不会有太多面对面的交流了,大家继续低头族吧。不过意义还是有的,即自动驾驶实现后,车主就能在下班路上坐在车里,继续加班。

    ●前无古人——Piloted Driving无人驾驶技术

    代表车型:奥迪A7概念车

    创新指数:★★★★☆

    技术难度:★★★★★

    技术简析

    今年的CES国际消费电子展,可以看做是各厂商对去年一年工作的“总结”。奥迪就带来了一项足够震撼所有人的技术——Piloted Driving无人驾驶技术。该技术通过前后雷达、前视激光测距仪以及挡风玻璃上的摄像头来感知周边情况,通过GPS定位确定位置和目的地,仪表盘上的一个LCD显示屏会显示车辆周围的路面情况。这项技术有多牛?可以负责任的告诉你,这辆A7概念车就是通过自动驾驶从加州硅谷出发,经过900km的跋涉自己开到了CES展会现场!只不过考虑到加州交通法规,车上还是坐了一名“驾驶员”。

奥迪A7概念车仪表盘可显示实时路况
奥迪A7概念车仪表盘可显示实时路况

    前景及意义

    奥迪这次900km的长途自动驾驶,具有里程碑的意义。当然这与当地标准、健全的道路交通设施和相对稳定的高速路段有关,而且奥迪的工程师也坦然表示,目前Piloted Driving无人驾驶技术还处于完善阶段,至于何时能搭载到量产车上还没有确定。这项技术的设计意图也是“让驾驶员在低于64km/h的车速时能够稍微休息一会”。但是Piloted Driving本身的价值不可估量,它表明车辆发动机/变速器控制、制动控制、灯光控制等基础操作已经与GPS、互联网高度融合并协同工作,而且实现这些的A7外观上与传统车型并没有多大变化,而不是像Google Car那样顶着个大蘑菇。

不遥远的未来 未来交通科技之自动驾驶

    尾巴

    汽车百年,从诞生的那一刻起,我们的生活、城市乃至国家的面貌就一直被汽车深刻影响着。不客气地讲,汽车技术的发展永远比社会发展更快。随着混动逐渐崛起,各国政府都开始建设充电站;如今,更环保、更高效的燃料电池车也出现了,那么制氢厂、加氢站等等一系列设施也必须放到未来城市发展的规划书中;奥迪的无人驾驶车上了大街,但还在努力适应目前的“人肉驾驶社会”。那会不会有一天,整个城市的路网都要推翻重建,以至于我们再也看不到红绿灯,再也不会出门就堵车了?

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