未來新能源汽車電動(dòng)化與智能化發(fā)展方向

李宇峰

摘要

隨著燃油供應(yīng)緊張、環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，開發(fā)新能源汽車作為擺脫燃油依賴，解決環(huán)境污染的有效方法，逐漸得到各國的重視和發(fā)展。在眾多新能源車型中，純電力汽車必將成為新能源汽車發(fā)展的主流，同時(shí)為智能汽車的升級(jí)發(fā)展提供平臺(tái)支持。在電動(dòng)汽車與智能駕駛、移動(dòng)互聯(lián)、傳感器集成控制等技術(shù)的充分融合發(fā)展下，智能汽車將開啟人類移動(dòng)生活方式的新時(shí)代！

【關(guān)鍵詞】新能源汽車 電力驅(qū)動(dòng) 智能駕駛

汽車自19世紀(jì)末誕生以來已經(jīng)經(jīng)歷了100多年的歷史滄桑，從第一輛三輪汽車（時(shí)速18公里）問世到今天無人駕駛汽車的首次亮相，汽車行業(yè)的發(fā)展速度是驚人的！它的到來給人們的生活帶來了翻天覆地的變化，它的發(fā)展也造就了通用、福特、本田等規(guī)模巨大的跨國公司，它在西方國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中處于突出地位。展望21世紀(jì)，在智能化，大數(shù)據(jù)的背景下，未來的汽車制造業(yè)將向何方發(fā)展？本文試從新能源、電力驅(qū)動(dòng)和智能駕駛?cè)齻€(gè)方面做出分析和展望。

1 新能源汽車開啟汽車革命新時(shí)代

1.1 新能4，汽車發(fā)展背景

汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分重要。經(jīng)過多年的快速發(fā)展，中國已經(jīng)發(fā)展成為全球最大的汽車市場，僅在2017年中國汽車產(chǎn)量就達(dá)到2900多萬輛。其中很大一部分搭載的是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，所以目前中國汽車耗油量約占整個(gè)石油消費(fèi)量的30%左右，預(yù)計(jì)到2020年這一比例將上升到57%.燃油汽車的大量使用必然會(huì)導(dǎo)致越來越突出的燃油供應(yīng)和環(huán)境污染問題，在此情況下，新能源汽車作為尋求可替代能源，建立可持續(xù)發(fā)展的低碳型經(jīng)濟(jì)的主要方法受到許多國家的廣泛關(guān)注。

21世紀(jì)以來，中國政府從政策和財(cái)政規(guī)劃兩方面對(duì)新能源汽車的發(fā)展提供大力支持。習(xí)近平總書記提出：發(fā)展新能源汽車是中國從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必經(jīng)之路，要加大研發(fā)力度，使之成為一個(gè)強(qiáng)有力的增長點(diǎn)。

在此背景下，國家不斷發(fā)布新能源汽車相關(guān)政策促進(jìn)新能源汽車健康發(fā)展，其中“十三五”規(guī)劃提出：截止到2020年，中國電動(dòng)汽車產(chǎn)能將達(dá)到200萬輛，累計(jì)產(chǎn)銷量有望超過500萬輛。

1.2 新能源汽車的類型及其發(fā)展

新能源汽車是指使用非傳統(tǒng)的汽車燃料作為動(dòng)力來源（或使用傳統(tǒng)的燃料如汽油和柴油，但車內(nèi)搭載新的驅(qū)動(dòng)設(shè)備），結(jié)合著汽車在驅(qū)動(dòng)設(shè)備和能源利用方面的先進(jìn)技術(shù)，組裝成的具有新技術(shù)新結(jié)構(gòu)的汽車。

新能源汽車可依據(jù)所消耗能源的種類劃分為純電動(dòng)汽車、混動(dòng)力汽車、燃料電池汽車、氫能汽車等其它基于能源供應(yīng)的汽車種類。

接下來我們將分別介紹上述基于能源供給汽車的特點(diǎn)并作簡要的分析。

純電力驅(qū)動(dòng)汽車（Blade Electric Vehicles）是指以汽車上搭載的電池組作為能源供應(yīng)，通過電機(jī)帶動(dòng)車輪前進(jìn)，并且符合交通安全法規(guī)等各項(xiàng)國家規(guī)定的汽車。

混動(dòng)力汽車（Hybrid Electric Vehicle）是指汽車搭載兩種或多種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)車輛，如油電混動(dòng)汽車，油氣混動(dòng)汽車等等。每個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都可以獨(dú)立工作也可以聯(lián)合工作。在實(shí)際駕駛過程中可依據(jù)車輛行駛狀況自主選擇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

燃料電池電力驅(qū)動(dòng)汽車（Fuel Cell ElectricVehicle）是以燃料電池作為能源供應(yīng)的汽車，氫氣和空中的氧氣接觸并在電化學(xué)反應(yīng)之后產(chǎn)生電能，以此作為主要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)汽車。燃料電池汽車與純電動(dòng)汽車的主要區(qū)別在于動(dòng)力源電池的工作原理不同。燃料電池汽車雖然能近似實(shí)現(xiàn)零排放，但成本較高，對(duì)技術(shù)的要求也非常高。

氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車是搭載以氫氣為原料的發(fā)動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置的汽車，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)以柴油或汽油為燃料，而氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)則以氫氣為燃料。氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)汽車是可以實(shí)現(xiàn)完全零排放的代步工具。由于排放出的是純凈水，因此該汽車不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，并且氫氣能源相對(duì)石油能源來說儲(chǔ)量豐富。但值得指出的一個(gè)問題是，氫氣燃料的成本太高，而且氫氣對(duì)于存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程的要求非常高，氫氣密度非常小，非常容易造成泄露。從另外一個(gè)方面來說，也是值得思考的一個(gè)問題，氫氣的提取或者開采過程同樣需要消耗大量的能源，這同樣也無法從根本上解決空氣污染的問題。

綜上各方面考慮，純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車和混合動(dòng)力汽車各有優(yōu)缺點(diǎn)，但綜合技術(shù)發(fā)展、環(huán)境、能源等因素，筆者認(rèn)為，純電動(dòng)汽車必將主導(dǎo)未來新能源汽車的發(fā)展方向。2電力驅(qū)動(dòng)將成為新能源汽車的最終發(fā)展方向

相對(duì)于燃料電池汽車，混合動(dòng)力汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車等其它新能源車型，純電力驅(qū)動(dòng)汽車具有以下發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

2.1 成本低廉

純電動(dòng)汽車每百公里的用電量大約在8元左右，大體相當(dāng)于1.5升汽油的價(jià)格，而傳統(tǒng)汽油車每百公里的耗油大約在8升左右。在這里我們按油價(jià)每升7.41元來考慮，行駛100公里則需要花費(fèi)60元左右，從這個(gè)角度來看，純電動(dòng)汽車的成本只有傳統(tǒng)燃油汽車的七分之一，如此看來，電動(dòng)汽車的年使用成本不過小幾千元，而燃油汽車則需要上萬元。

2.2 保養(yǎng)便利

在汽車維護(hù)費(fèi)用方面，燃油汽車主要用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱及線路系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，同時(shí)我們還需要定期更換機(jī)油和機(jī)濾。而純電動(dòng)汽車完全是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以只需要對(duì)搭載的電池組、電機(jī)線路進(jìn)行常規(guī)檢查和維護(hù)，并保持其清潔就可以了。所以說與傳統(tǒng)燃油汽車相比可以說是省時(shí)、省事、又省錢。

2.3 穩(wěn)定性好

燃油發(fā)動(dòng)機(jī)從其工作原理來看，其并不適宜應(yīng)用在汽車上，發(fā)動(dòng)機(jī)做的再好，動(dòng)力響應(yīng)也會(huì)存在一定的延遲。而電動(dòng)汽車則不一樣，它的變速箱是單變速箱，不存在換擋沖擊，這樣既增強(qiáng)了駕駛的舒適性以及整車操縱感，又保證了車輛的動(dòng)力性和平穩(wěn)性。

2.4 環(huán)保無污染

隨著當(dāng)前日益加劇和惡化的全球溫室效應(yīng)和環(huán)境污染問題，越來越多的人們認(rèn)識(shí)到控制尾氣排放，治理城市空氣污染的重要性。綜合各種考慮，中國正加大開發(fā)新能源汽車的扶持力度以期逐漸取代傳統(tǒng)的燃油汽車。純電動(dòng)汽車的使用可以擺脫對(duì)石油和天然氣等石化資源的依賴，并且作為清潔能源，電能可以實(shí)現(xiàn)零排放。所以大力發(fā)展純電動(dòng)汽車是擺脫對(duì)石化資源的依賴，解決因燃油排放所造成的環(huán)境污染的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.5 技術(shù)支持

在燃油汽車制造方面，國外的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展很充分了，我國在這方面長期遭受技術(shù)壁壘難以超越。而在純電力驅(qū)動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)制造方面，我國與發(fā)達(dá)國家是處在同一個(gè)起跑線上發(fā)展的，值得一提的是我國電池的研發(fā)己處于國際領(lǐng)先水平。因此大力發(fā)展以純電動(dòng)汽車為主的新能源汽車有利于幫助我國汽車制造行業(yè)改變落后局面，實(shí)現(xiàn)汽車制造業(yè)的跨越式發(fā)展，真正使我國從汽車制造大國完成向汽車制造強(qiáng)國的飛躍。

綜合以上優(yōu)勢(shì)，我們可以預(yù)測在未來30年內(nèi)，純電力驅(qū)動(dòng)的汽車將成為汽車制造的主流。雖然目前電動(dòng)汽車的發(fā)展還存在電池技術(shù)、充電水平、能量密度、續(xù)航里程等制約因素，但從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，這發(fā)展純電動(dòng)汽車必須經(jīng)歷的過渡階段，純電動(dòng)汽車必將是最終的發(fā)展方向。

3 汽車駕駛將分級(jí)實(shí)現(xiàn)智能化

如果說純電動(dòng)化是未來汽車制造的發(fā)展方向，那么汽車制造業(yè)創(chuàng)新的終極目標(biāo)是什么？我想很顯然，那就是汽車駕駛的全智能化。

智能汽車是怎么定義的，它等于無人駕駛嗎？我們先引入一個(gè)比較直觀的定義：“智能汽車是具有周圍環(huán)境感知，并可以進(jìn)行自主決策和自主駕駛的汽車。”與我們所熟知的駕駛傳統(tǒng)汽車不同，智能汽車將會(huì)替代人的感知，判斷操控能力，并運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算決策控制和傳感功能，準(zhǔn)確判定汽車所處的環(huán)境，決定是否要變道超車或直行，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)航航程的自主控制。

事實(shí)上，智能汽車是一個(gè)非常寬廣的概念，并不僅僅局限于“無人駕駛汽車”，根據(jù)國際上最流行的分類方法，汽車按照智能化水平的高低分為5個(gè)等級(jí)：完全靠駕駛員手動(dòng)駕駛，沒有智能操作水平的被定為0級(jí)，具有駕駛輔助功能、初具自動(dòng)化駕駛功能、高度自動(dòng)化和完全自動(dòng)化駕駛分別被劃分為1-4級(jí)。接下來將詳細(xì)介紹這四個(gè)級(jí)別的不同之處。

駕駛輔助型智能車：該車具有一個(gè)或多個(gè)預(yù)警功能，以及簡單的自動(dòng)控制功能，如：剎車、向前碰撞預(yù)警、車道偏離預(yù)警等。這一級(jí)別汽車的智能化在于用傳感器來彌補(bǔ)人類感知不足，并在危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)給予預(yù)警。

半自動(dòng)化汽車：汽車具有單向或多向自動(dòng)控制功能的駕駛員輔助系統(tǒng)，可在良好的工況下解放駕駛員手腳的操作工作，最典型的應(yīng)用比如：自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC），車道保持系統(tǒng)等等。

高度自動(dòng)化汽車：汽車在復(fù)雜立體的交通環(huán)境下，駕駛員可以完全從駕駛汽車中解脫，汽車可自動(dòng)檢測環(huán)境并判斷是否返回駕駛員駕駛模式。2012年谷歌推出的一款智能汽車就屬于這一類。我們常說的無人駕駛也應(yīng)該是這一類高度自動(dòng)化的汽車。

完全自動(dòng)化汽車，駕駛權(quán)完全交給車輛，這種自動(dòng)化水平允許乘員可以從事諸如休息，娛樂等其它活動(dòng)。目前，完全自動(dòng)化汽車還處于研發(fā)探索階段，這是我們汽車制造業(yè)未來的理想和目標(biāo)。

從以上汽車智能化的分級(jí)闡述中，我們不難想象，未來的汽車將會(huì)是一個(gè)超級(jí)智能移動(dòng)終端。而我們當(dāng)前已經(jīng)走到了這一變革的關(guān)鍵一步。

就在今年3月，奧迪A8驚艷亮相。新一代奧迪A8配備了動(dòng)態(tài)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，車輛即使行駛在顛簸的道路上依舊能夠保持穩(wěn)定的姿態(tài)。同時(shí)該款新車將搭載的12V電氣系統(tǒng)升級(jí)為48V電氣系統(tǒng)，這就使車載電氣設(shè)備的功率有了顯著的提升，車輛的諸多功能均可由電能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。該車同時(shí)搭載了3級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)—AI自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，這意味著該款新車將擁有自主轉(zhuǎn)向、加速和制動(dòng)的控制能力，并且AI系統(tǒng)可在時(shí)速低于60km時(shí)接管車輛的操控。除此之外，AI系統(tǒng)還配備了自動(dòng)泊車功能，實(shí)現(xiàn)了無駕駛員操控情況下的自動(dòng)泊車入庫。繼奧迪之后，梅賽德斯一奔馳、上汽榮威也都將會(huì)于年內(nèi)發(fā)布新款智能汽車。

4 小結(jié)

隨著人工智能、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)、迭代控制技術(shù)的不斷融合與發(fā)展，未來的智能汽車不僅能實(shí)現(xiàn)無人駕駛，同時(shí)還將具有自動(dòng)保持安全車距、個(gè)人ID識(shí)別、休眠喚醒、客流實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動(dòng)診斷、通訊、娛樂等多種功能。在不遠(yuǎn)的將來，我們的汽車將不僅僅是一部交通工具，它將會(huì)成為我們又一個(gè)移動(dòng)著的多功能生活空間，讓我們拭目以待！

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