
汽车已经不再是单纯的出行工具,而被赋予了全新的属性。图片来源:百度图片
■本报记者 贡晓丽
在刚刚闭幕的2018未来汽车展会上,观众看到整车企业、电池企业、电控企业、电机企业、充电桩生产/运营企业及其产业链企业的最新进展;同时也看到在智能制造、智能驾驶、语音交互、智能车载硬件ADAS、HUD车载操作系统、智慧交通解决方案等智能化技术;还有新材料及应用、复合材料、高分子材料、纳米材料、集成底盘、轻量化部件等轻量化技术的最新推进……
依托于上述技术,在不同场景里,汽车已经不再是单纯的出行工具,而被赋予了全新的属性。“未来有大量的创新迭生,创新者不仅仅局限于现在,应该有大量更年轻、更新型的创业公司出现,才能共同推动汽车走向未来变革的进程,才能真正实现重新定义汽车。”智电互动集团董事长庞义成在未来汽车开发者大会开幕论坛上表示。
如今的汽车行业,已经不再仅是传统车企的游戏,汽车正在被重新定义。未来汽车开发者们不仅要具有丰富的汽车产业知识和经验,还要对汽车产业的未来充满想象,对电动化、智能化、轻量化等新兴技术及共享模式充分包容。
汽车科技的2.0时代
未来汽车展上,一大波新兴造车企业蜂拥而至,这其中包括知名度较高的蔚来、云度,也有尚处在概念车开发期的新面孔。这些传统车企眼中的“不速之客”,正在用不断亮相的新技术和未来战略,解决传统汽车的能源、驾驶等问题,实现它们的造车梦想。
在云度新能源常务副总经理林密看来,电动汽车这个概念已经变得很模糊,互联网汽车、自动驾驶汽车、共享出行等概念,加持了电动汽车的未来构想。“电动汽车作为技术载体,加入了很多新技术、新概念,开始变成了一个特别热的话题。”
如果将电动车看做一项科技产品,在技术方面最吸引消费者的就是续航里程。“续航里程是当今电动车主要的短板。”林密坦言,“续航里程达到400到500公里、与传统燃油车价格相当的时候,才能撬动中国余下的98.2%的客户购买电动车。”林密认为电动车完全达到传统燃油车的等效性是需要时间的,特别是补贴退出之后,长续航里程的电动车也面临发展挑战。
另外,电动车科技吸引消费者很重要的一点还有电子控制逻辑的改变,这个控制逻辑可以使得电动车比传统车更加简明、清晰。“也就是说,更多的互联网技术可以在汽车上应用,进而实现无人驾驶或者是更多的线上控制。智能固件升级的功能,虽然在传统车上也可以实现,但是在电动车上会变成一个与生俱来、血液里面就要思考的问题。”林密表示。
同时,电动车给消费者带来的另一项科技感是加速度,即操控的顺畅感。“很多非电动车用户真正使用或者试用一段电动车以后,会产生非常丰富的消费体验,进而变为电动车车主。”林密认为,顺畅感很重要的一点就是智能互联带来的体验升级。
“我国的传统汽车,其实并不全具有V6发动机的制造水平,在大扭矩、大排量的发动机领域,我们是比较落后的。反观电动车的结构变得更简单,有一个足够大的电机就可以实现无级变速的加速快感,在起停、低速的时候也不会产生顿挫感。”
林密表示,现在电动汽车的电池技术、续航里程、轻量化运用等方面还处于1.0时代,未来随着技术进步、能量密度提升,将会进入一个使用成本平民化、智能体验科技化、驾驶行为自动化的全新2.0时代。
惯性导航——应对GPS信号丢失
要实现自动驾驶,导航定位必不可少。“车载导航系统遇到GPS卫星信号丢失的情况,并不罕见。”北京理工大学宇航学院副教授杜小菁曾表示,GPS目前在全球部署了24颗导航卫星,接收机至少要接收到其中4颗卫星发出的信号才能做出定位。所以当遇到建筑物、茂密树木、金属物等的遮蔽时,GPS就会出现无法搜索定位的情况。
这时,有的车载导航系统就会自动切换到惯性导航模式。什么是惯性导航呢?“拿飞机来说,惯性导航是利用陀螺仪和加速度计这两种惯性器件,去分别测出飞机相对于惯性空间的角运动信息和线运动信息,并在给定初始条件下,由计算机推算出飞机的姿态、航向、速度、位置等导航参数的自主式导航方法。”杜小菁解释道,牛顿力学定律是惯性导航的理论基础。
基于此,戴世智能推出了高性能自动驾驶组合惯性导航定位系统。戴世智能科技有限公司CEO陆海峰介绍,这套系统为自动驾驶车辆提供了三类信息,第一类为姿态信息,包括侧倾、俯仰等;第二类是动力学信息,包括加速度、速度、角速度;第三类是坐标信息,如经纬度、海拔,可以区分高架上下、隧道和地库。
“在车用惯性导航系统这套完整的融合算法中,基于牛顿力学基本原理通过加速度、角速度推算车辆的位置。由于各种误差和干扰的存在,还需要结合车辆动力学、误差模型自学习以及扩展卡尔曼滤波进行数据融合,这是这套算法的核心。”陆海峰说,这项技术可以使车辆进入封闭遮挡区域(比如地下车库、隧道等),失去卫星定位后1分钟,保持定位精度在米级误差内。
“戴氏智能”研发的惯性测量与导航技术将“载波相位分差技术”与“惯性测量及卫星定位融合传感器”相结合,确保了导航可以高精度定位车辆位置。这种技术普遍应用于自动驾驶汽车中,相同功能的设备从国外进口,价格在20—50万元不等,而“戴氏智能”生产的产品只需5万元。
热管理——提高电池整体性能
汽车,最基本的功能仍是载人行驶,而决定电动汽车行驶的安全性、稳定性的主要部件就是电池。温度对电池安全、寿命、性能产生直接影响,电池热管理则是新能源汽车热管理的核心。
电池热管理,是根据温度对电池性能的影响,结合电池的电化学特性与产热机理,基于具体电池的最佳充放电温度区间,通过合理的设计,建立在材料学、电化学、传热学、分子动力学等多学科多领域基础之上,为解决电池在温度过高或过低情况下工作而引起热散逸或热失控问题,以提升电池整体性能的一门新技术。
根据导热介质差异,电池冷却主要可以分为风冷、液冷、相变材料冷却三种方式。风冷系统借助空气流动带走热量,液冷系统以冷却液为介质实现电池的热量交换,相变材料冷却则是利用材料自身的相变潜热吸收或释放系统热能。
在明日之星·未来汽车开发者计划优秀项目路演活动上,净相科技有限公司总经理程镜江带来了自主研发的导热和相变材料,“净相科技所研发的材料现服务于国内数十家动力锂电池企业,着重解决客户锂电池高温用电、高倍率充放电和温度分布一致性的问题”。
程镜江介绍,净相科技的相变材料在热管理中的核心作用有:降低高温放电或充电时的最高温度;提高电芯内部和电芯间的温度均一性;减少配套主动散热系统的复杂程度,简化热管理系统,降低总体成本;最大化保证动力系统能量密度;延缓外界环境温度变化对于电芯的影响;降低热失控的风险。
未来,汽车不仅仅是一个交通工具,更像是一款轮式机器人,硬件软件双轮驱动,让人们拥有超越时代的科技享受。“因为技术的进步,传统的汽车产业链也将面临着一次洗礼。”庞义成表示,大数据、人工智能将改变传统汽车产业,研发、制造、供应链、物流、销售、售后都将在新技术面前得到无穷的能量。
《中国科学报》 (2018-07-19 第6版 前沿)