1、汽車文化汽車文化第八章 未來汽車1.2.目目 錄錄未來汽車新能源、新材料未來概念汽車8.1未來汽車新能源、新材料8.1.1 未來汽車新能源能源作為世界發展的推動力，從人類誕生發展伴隨著歷史的車輪和我們一路走來。人類歷史的發展史就是能源利用的發展史。目前最主要的能源來自于石油，石油不但污染環境，而且是不可再生能源，人類必須在油井枯竭之前開發出新能源。讓我們一起來看看哪些能源會成為車用石油的替代能源。8.1.1 未來汽車新能源1. 電能 電動汽車是依靠電能驅動的車輛，電動汽車的一個共同特點是汽車完全或部分由電力通過電機驅動，能夠實現低排放和零排放。按照汽車驅動原理分為純電動汽車、混合動力汽車和燃料

2、電池汽車。純電動汽車純電動汽車是完全由電池（鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動力的汽車。純電動汽車被認為是汽車工業的未來，其突出優點是實現了零排放，主要缺點是充電基礎設施投入的社會成本高，充電站不能普及，電池價格昂貴且電池的充放電能力有待提高。圖8-1是寶馬MINI E純電動汽車，寶馬研制出了完全依靠電力形式的MINI E系列。成為全球首家推出500輛供日常使用的全電能驅動車輛的高檔汽車制造商。目前德國所有的汽車制造商都加入了“德國汽車制造工業聯合會”（即BDA），BDA成立了一個小組專門負責研究車子的電動化問題，這個小組的汽車制造商成員有寶馬、奔馳、大眾、保時捷和奧迪等企業?；?/p>

3、合動力汽車混合動力汽車是在純電動汽車開發過程中有利于市場化而產生的新車型，由于當前電動汽車用的電池性能還不理想，一次充電后汽車續駛里程尚未達到傳統汽車的水平，同時充電、維修等基礎設施的建設需要資金，于是出現了混合動力電動汽車，即利用兩種不同動力驅動的汽車。其組成包括電動機、輔助動力及蓄能裝置等。電動機可以是交流的或直流的，輔助動力可以是內燃機、外燃機、其它形式的熱機以及燃料電池。蓄能裝置可以是蓄電池、超級電容、液壓、氣動或飛輪等儲能裝置?；旌蟿恿]有從根本上擺脫交通運輸對石油資源的耗用問題，因此混合動力汽車是電動汽車發展過程中一段時間內的一種過渡技術。8.1.1 未來汽車新能源8.1.1 未來

4、汽車新能源目前，豐田公司是混合動力汽車領域的佼佼者。1997年12月，日本豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產的混合動力汽車“普銳斯（PRIUS 圖8-2）”，普銳斯在達成高水平的燃油經濟性和環保性能的前提下，實現了出色的動力性和舒適性?！癙RIUS”的正式量產上市標志以混合動力汽車為代表的新一輪汽車研發競爭的開始。日本本田公司也推出了“insight”、“CIVIC”等混合動力汽車，福特公司緊隨其后，推出了“ESCAPE”混合動力汽車，戴克、通用、雪鐵龍、日產等公司也紛紛加快了混合動力技術的產業化開發。8.1.1 未來汽車新能源燃料電池汽車燃料電池汽車是以燃料電池作為動力源

5、的電動汽車，利用氫氣和氧氣在催化劑的作用下直接經電化學反應產生電能，具有能量轉化效率高，排放無污染的特點。氫能源來源廣泛，但作為新能源在車輛上推廣還有一定難度。首先，提取氫能源的成本極高；第二，需要對車輛進行較大改造；第三，大量提取氫能源的難度較大；第四，需要廣泛建造氫加注站點。業內專家認為，獲得大量廉價的氫，是實現氫能利用的根本。2005年的上海車展，寶馬曾展出了一輛H2R(氫賽車 圖8-3)。2005年美國通用的“雪佛蘭Sequel（圖8-4）”氫能源燃料電池概念車在北美車展首次亮相，2006年9月21日，雪佛蘭Equinox燃料電池車投入使用，美國陸軍成為通用汽車公司最新燃料電池技術的第

6、一家客戶。8.1.1 未來汽車新能源2.生物質能源生物質是一切生命的可以生長的物質，是指生物形態儲存著可再生的能量。生物質能源是繁多的，其中生物柴油是生物質能中一種高品位的新型能源，這已為國際汽車行業認同的生物質能源，可能是汽車近、中期即可實用的清潔能源。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，以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料，是優質的石油柴油代用品。生物柴油與傳統石化柴油相比，生物柴油不含硫、排煙少、潤滑性能好、使用安全等優勢，目前全球生物柴油的主要應用領域是為汽車提供動力燃料。使用生物柴油車輛無需改裝，只要與普通柴油

7、按照一定比例調和即可。8.1.1 未來汽車新能源2004年10月，在第六屆上海必比登汽車挑戰賽中，奧迪A8、3.0TDI、大眾Lupo、標致RC.CUP和畢加索轎車上，都采用了生物柴油和柴油的混合燃料。2004年11月，在德國沃爾夫斯堡召開首屆合成生物燃料國際會議，提出2010年起，生物燃料將有效地成為傳統燃料替代品，德國大眾、戴姆勒克萊斯勒、寶馬都投放使用生物柴油的汽車。8.1.1 未來汽車新能源3.太陽能太陽能是一種新能源，它取之不盡，用之不竭。太陽能汽車（圖5-5）是靠太陽電池作電源的。當太陽照射到車身上的太陽電池板時，根據光電轉換原理，立即能產生直流電，供給直流電動機運轉，驅動汽車行駛

8、。但這種只裝有太陽電池板的汽車，在無光照射時，就會馬上停止。如果要汽車在陰天或夜間也能繼續行駛，還要把太陽電池板和蓄電池配合使用。當陽光照射時，太陽電池板就產生電能，一部分提供給電動機，汽車便可行駛，另一部分供給蓄電池充電。這樣，等到沒有陽光時，使蓄電池放電供電動機運轉，讓汽車行駛。因此可為太陽能汽車是太陽能和蓄電池組成混合動力的電動汽車。這樣的混合動力汽車在沙漠和草原上可以是風力發電機與發動機組成混合動力，或者用風帆作為汽車的輔助動力。8.1.2 未來汽車新材料隨著科學技術的不斷發展，汽車的研發及生產階段越來越多地采用新材料及新工藝，這也使得人們對汽車輕質化、低成本、智能化、經濟性和可靠性的

9、要求成為可能。1.陶瓷對于陶瓷，按材料及燒制工藝的不同通常分為傳統陶瓷和特種陶瓷兩大類。特種陶瓷具有各種優異、獨特的性能，應用在汽車上，對減輕車輛自身質量、提高發動機熱效率、降低油耗、減少排氣污染、提高易損件壽命、完善汽車智能性功能都具有積極意義。采用新型陶瓷的渦輪增壓器，它比當今超耐熱合金具有更優越的耐熱性，而比重卻只有金屬渦輪的約三分之一。因此，新型陶瓷渦輪可以補償金屬渦輪動態響應低的缺點。采用新型陶瓷的活塞銷和活塞環等運動部件，由于重量的減輕，發動機效率可望得到提高。8.1.2 未來汽車新材料陶瓷制動器是在碳纖維制動器的基礎上制造而成的。一塊碳纖維制動碟最初由碳纖維和樹脂構成，它被機器壓

10、制成形，之后經過加熱、碳化、加熱、冷卻等幾道工序制成陶瓷制動器，陶瓷制動器的碳硅化合物表面的硬度接近鉆石，碟片內的碳纖維結構使它堅固耐沖擊，耐腐蝕，讓碟片極為耐磨。目前此類技術除了在F1賽車中應用，在超級民用跑車中也有涉及，例如奔馳的CL55 AMG。近年來，在航天技術中廣泛應用的陶瓷薄膜噴涂技術開始應用于汽車上。這種技術的優點是隔熱效果好、能承受高溫和高壓、工藝成熟、質量穩定。為達到低散熱的目標，可對發動機燃燒室部件進行陶瓷噴涂，如活塞頂噴的氧化鋯，缸套噴的氧化鋯。經過這種處理的發動機可以降低散熱損失、減輕發動機自身質量、減小發動機尺寸、減少燃油消耗量。8.1.2 未來汽車新材料2.納米材料

11、納米材料及技術將成為第5次推動社會經濟各領域快速發展的主導技術，21世紀前20年將是納米材料與技術發展的關鍵時期。納米技術將在汽車上的結構材料、節能、環保等方面獲得廣泛的應用。納米陶瓷材料的耐磨性和質量減小、穩定性增強。納米陶瓷軸已經應用在奔馳等高級矯車上，使機械轉速加快、質量減小、穩定性增強、使用壽命延長。納米汽油是一種利用現代最新納米技術開發的汽油微乳化劑，納米汽油可以降低油耗10%-20%，可降低廢氣中有害氣體含量50%-80%。8.1.2 未來汽車新材料納米潤滑劑是采用納米技術改善潤滑油分子結構的石油產品，它不對任何潤滑油添加劑、穩定劑、處理劑、發動機增潤劑或減磨劑等產生不良作用，只是

12、在零件金屬表面自動形成純烴類單個原子厚度的一層薄膜。 納米增強增韌塑料可以代替金屬材料，由于它們比重小重量輕，因此廣泛用于汽車上可以大幅度減輕汽車重量，達到節省燃料的目的，可以用于汽車上的保險杠、座椅、翼子板、頂蓬蓋、車門、發動機蓋、行李艙蓋以及變速器箱體、齒輪傳動裝置等一些重要部件?？棺贤饩€老化塑料能夠吸收和反射紫外線，比普通塑料的抗紫外線能力提高20倍以上，能有效延長其使用壽命。無機納米抗菌塑料加工簡單，廣譜抗菌，24h接觸殺菌率達90%，無副作用，可以用在車門把手、方向盤、座椅面料、儲物盒等易污部件。8.1.2 未來汽車新材料大眾汽車的美國加利福尼亞設計中心設計了一款概念車Nanospy

13、der（圖8-6），從名字上我們就可以看出，這款車一定是應用了納米科技（Nanotechnology），使車身結構更結實。除了結實外，車身還融合會膨脹的有機材料，成為一輛奇形怪狀的兩人座概念車，同時借由燃料電池或者太陽能以電力驅動。8.1.2 未來汽車新材料3. 復合材料復合材料是一種多相材料，是由有機高分子、無機非金屬和金屬等原材料復合而成。目前玻璃纖維增強樹脂復合材料和碳纖維增強樹脂復合材料在汽車上已經獲得成功的應用。玻璃纖維增強樹脂復合材料耐腐蝕、絕緣性好，特別是有良好的可塑性，對模具要求較低，對制造車身大型覆蓋件的模具加工工藝較簡易，生產周期短，成本較低。在轎車和客車上，采用玻璃纖維增

14、強樹脂復合材料制造的矯車車身覆蓋件、客車前后圍覆蓋件和貨車駕駛室等零部件。8.1.2 未來汽車新材料4.稀土材料中國稀土資源豐富，居世界前列。世界已探明的稀土儲量中國占世界已探明資源的80%，為我國大力開發稀土材料提供了得天獨厚的條件。使用汽車廢氣凈化催化劑是控制汽車廢氣排放、減少污染的最有效的手段。含稀土的汽車廢氣凈化催化劑價格低、熱穩定性好、活性較高，使用壽命長，引起了人們的廣泛關注。汽車廢氣凈化稀土催化劑所用的稀土成分主要是氧化鈰、氧化鑭和氧化鐠等。用于汽車廢氣凈化催化劑的載體通常為蜂窩陶瓷，稀土還可以作為陶瓷載體的穩定劑以及活性涂層材料等。8.2 未來概念汽車8.2 未來概念汽車未來汽

15、車將是高新技術的載體，計算機技術、全球衛星定位技術、新型材料技術、智能化交通系統、因特網、電子商務等現代科技日漸充分地體現在汽車中，標志著汽車智能化控制時代的到來。未來汽車電子化將在“節能、環保、安全、舒適”等方面集成化、智能化和網絡化方面的更深層次拓展，其技術將滲透到汽車各個系統之中，甚至將交通環境與汽車技術緊密聯系在一起。未來的汽車可能將不再被看成交通工具，而是長著輪子的人工智能體。8.2.1 新能源概念汽車1. 世界最快的電動車Eliica“艾利卡”日本慶應義塾大學和民間企業共同開發的新型八輪驅動電動轎車Eliica電動轎車（圖8-7），這款電動汽車名為“艾利卡”。其車體長約5米，車寬不

16、到2米，底盤比較低，離地面最近處只有8厘米。“艾利卡”一共有8個輪子，每個輪子都單獨有一個驅動，該車的動力來源于大型鋰離子電池。新型“艾利卡”沒有任何污染排放，非常環保。開發者認為，鋰離子電池比燃料電池更具備實用性。而且，“艾利卡”不同于內燃車，除了啟動時發動機會發出一點聲音，行駛過程中非常平穩安靜，剎車時車閘還會把摩擦的能量用來重新發電。“艾利卡”加速極快，從靜止加速到100公里/小時只需4.2秒，加速到160公里/小時也不超過7秒。目前最高時速可以達到370公里/小時。除了超強的動力系統以外，Eliica的駕駛艙也是為高速駕駛專門設計的，采用子彈型設計，底盤非常狹窄進一步降低了汽車的自重。

17、8.2.1 新能源概念汽車2. 科尼賽克QUANT太陽能電池概念跑車世界超級跑車制造商瑞典的科尼賽克公司計劃量產Quant 概念車，該概念車采用太陽能電池作為汽車的動力?？颇豳惪薗UANT動力相當于512馬力，有715 牛米的扭矩，最高時速是275公里/小時。太陽能電池充一次電可跑500公里 ，完全充電一次僅需20分鐘，太陽能電池可重復充電使用無限次數，性能不會下降。8.2.1 新能源概念汽車3. Antro Solo太陽能混合動力車匈牙利人研制的Antro Solo（圖8-9）利用太陽能與汽電混合動力。Antro Solo太陽能混合動力車幾乎全部采用碳化纖維復合材料，僅重270Kg。座椅的排

18、列方式與F1賽車一致，駕駛員在中間，左右各一名乘客。輕量型和混合動力的設計使它百公里油耗在1.5L至2.0L之間，最高時速達140km/h。這輛的動力系統非常特殊，有三種動力來源，一是太陽能，整個車頂就是一個太陽能電池板，在25公里以內的距離，只靠太陽能就可以行駛；二是混合動力發動機，燃料可采用汽油，又可采用乙醇，適合長距離行駛；三是人力，很多人會感到奇怪，難道說這輛汽車還可以騎著走？這輛車可以乘坐三個人，每一位乘客面前有一對踏板可用于人力發電，從而有助于使車子僅保持電動驅動模式。一旦人力駕駛疲倦，或者獨自駕駛時，發動機就會開始發揮功能。8.2.1 新能源概念汽車8.2.1 新能源概念汽車4.

19、 梅賽德斯- 奔馳RECY生物柴油汽車梅賽德斯- 奔馳RECY（圖8-10）：由木材、鋁、橡膠、玻璃組成的車身均是百分之百可回收的材料，這些材料可隨時依照用戶的喜好重新設計，動力方面采用最新的擁有Blu-Tec技術的環保柴油機。梅賽德斯- 奔馳RECY 是一款開篷跑車，是享受陽光和海風的完美車款。你能夠從它的身上看到不少1980 款奔馳SL的設計影子。梅賽德斯- 奔馳RECY車身采用加強的管架式車身、膠合板式面板可以保護乘坐者從無可預測的危險中逃生。8.2.1 新能源概念汽車5.英國奮勇號蒸汽汽車一輛名“世界上最快水壺”的英國制造的蒸汽汽車（圖8-11），在美國加利福尼亞州打破一項保持了103

20、年的世界紀錄，成為世界上速度最快蒸汽汽車。這輛沖擊速度記錄的英國汽車，它采用的動力卻與工業革命一樣的古老。它并不是新能源汽車，但這古老的動力如何躋身未來汽車動力的行列呢？這輛以蒸汽為動力的汽車自重剛剛超過3噸，長約7.6米，車身呈流線型，用碳纖維復合材料和鋁等輕質材料制造。車上裝有12個鍋爐，內含管道總長近3.2公里。利用液化油氣點火后，燃室產生的熱量與1500個家用水壺產生的熱量相當，能煮9000杯茶。這些熱量將用來加熱140升蒸餾水。蒸餾水將以每分鐘50升的速度被泵入鍋爐，生成的水蒸氣將在鍋爐中被加熱到400攝氏度，然后以兩倍音速的速度進入渦輪，澎湃動力隨之產生。除普通剎車裝置，車后還配有

21、減速傘以備不時之需。8.2.2 智能概念汽車1.日產Pivo電動汽車日產公司生產的Pivo （圖8-12），是部采用前沿電動科技打造的概念車。日產 Pivo由先進的小型鋰離子電池支持，配有一機器人導航員，革新式的360度車倉旋轉功能及90度車輪旋轉功能，不需倒車。駕駛員可以用日語和英語與機器人導航員交流，減輕駕駛疲勞。8.2.2 智能概念汽車Pivo 采用了一個robotic agent (機器人圖8-13)作駕駛指導，其四輪還可以90度旋轉。當您靠近Pivo時，它會打開車門，并對您說“車門已打開，請小心臺階！”坐上旋轉Pivo，您的機器人駕駛助手會向您打招呼，您可以和他進行對話：“請問附近有

22、停車場么？” 旋轉Pivo 會回答您：“右轉91米或者左轉183米就有，左邊的比較便宜”。他不僅會為你指路，甚至會告訴您附近餐館內的哪道菜比較有名。8.2.2 智能概念汽車他開創了人類與汽車的新型關系，機器人的眼睛里有兩個攝像頭，跟蹤分析您的每一個面部表情，所以旋轉Pivo知道您的情緒。當您打瞌睡時，他會提醒您：“疲倦了嗎？您已經開車很長時間了，前方45米處有一家咖啡館?！毙DPivo的職能不僅體現在車載機器人上，他的整體設計也很巧妙。車門很寬敞，上下車很方便，大幅的車窗和風擋提供了良好的視野，車身四周安裝的攝像頭可以提供360度視野。8.2.2 智能概念汽車旋轉Pivo不僅有360度視野，還

23、能360度旋轉，這將徹底改變我們的駕駛習慣。車身是一個旋轉座艙，下面是一個四輪底盤，四個車輪都可以旋轉90度，停車不再是難題，而且司機總可以從人行道一側下車。因此概念車起了Pivo 這個名字，也是源自于英文Pivot，就是“繞軸旋轉”的意思。Pivo 前進后退自如、小巧可人、盡顯迷你車型的空間使用優勢。10年后的將來，Pivo有可能成為相當暢銷的車型。8.2.2 智能概念汽車2.Assystem city car艾西斯騰城市汽車將風擋替換成一塊電腦屏幕會怎么樣？斯苔方奧巴比耶的艾西斯騰城市汽車（Assystem city car圖8-14）就采用了這種大膽的構想。8.2.2 智能概念汽車顧名思

24、義城市汽車就是為城市生活設計的，它采用輕質車身，獨特的菱形四輪布置很適合在狹窄空間靈活轉身。但它的最獨特的設計是在車內，切換到智能模式，一塊數碼顯示屏（圖8-15）將遮蓋整個風擋，你無法看到車外，但不必擔心，依靠增強現實技術，車外的路況反而可以看得更清楚。增強現實技術，是一種在坦克和戰斗機上運用的技術，其基本原理是提供一種比人體感官更好的現實感知。換句話說，人眼比不上城市汽車安裝的四臺紅外攝像頭，它們能更好的看清雨幕和黑暗。顯示屏還能夠提醒你注意路標和障礙，顯示屏是數碼的，所以可以任意設定，你可以觸屏調整按鈕的位置，把后視鏡調整到更舒服的位置，把儀表盤升高。增強現實技術提供了一塊比擋風玻璃強大

25、的得多的風擋。8.2.2 智能概念汽車城市汽車也有車內攝像頭，用視網膜探測技術確認開車的是它真正的主人。車內攝像頭還能保證司機清醒，攝像頭監視眼睛的動作，一旦眼睛閉上的時間超過一秒鐘，就會發出聲響。城市汽車的攝像頭和傳感器可以使行車更智能化、更安全。 8.2.2 智能概念汽車3.通用EN-V概念車2010年3月24日，通用汽車EN-V電動聯網概念車(ElectricNetworked-Vehicle)于上海全球首發。雙人座EN-V電動聯網車創新地融合了電氣化和車聯網兩大技術，是通用汽車對未來城市個人交通的最新解決方案，使未來城市交通實現零油耗、零排放、零堵塞和零事故。EN-V概念車將于2010

26、年上海世博會期間在上汽集團-通用汽車館內公開展示。EN-V的左右兩側車輪分別由各自的電動馬達驅動，馬達動力由鋰電池提供，可通過普通家庭電源進行充電，每次充滿電后可行駛40公里，完全實現零排放。同時，EN-V可與電網進行信息互換，選擇最佳充電時間，充分提高公用電力基礎設施的使用效率。EN-V整車重量僅400多公斤，長約1.5米。而目前傳統汽車重量超過1500公斤， 時下一個傳統汽車的停車位可以容納五輛EN-V，這將極大地提高城市停車面積的利用率。EN-V體現的一大技術亮點是車聯網。通用汽車方面表示，EN-V通過整合全球定位系統導航技術、車對車交流技術、無線通信及遠程感應技術奠定了新的汽車技術發展方向，實現了手動駕駛和自動駕駛的兼容。通過使用前瞻性的技術，EN-V可以感應到即將發生的碰撞，在感應到的同時它的車速就降到最低，避免這個碰撞的發生。所以它發生碰撞的幾率就非常小，通用汽