汽车与安全学术论文2019号

随着北京连续的两场大雪，2019年马上就要过去了。电影《银翼杀手》中所描绘的那些属于2019年的场景，我们始终没有见到。果然，丢掉了现实的羁绊之后，电影总能比我们走的更远。然而，我们现在的世界中虽然没有「天空飞车」和「仿生人」这种产物，却也让2019年在科技发展的道路上留下了一个厚重的脚印——尤其是对于汽车行业而言。这一年，汽车科技迎来了井喷式增长，自动驾驶越来越智能、发动机热效率越来越高、5G进入了我们的生活。尽管这些科技目前尚未成熟，但电影、游戏中所畅想的未来世界，似乎距离我们已经不远了。今天，我们就一起来盘点下2019年汽车科技行业，那些有可能成为核心的技术吧！一、5G和C-V2X5G的出现不仅仅影响了汽车行业，甚至影响了整个科技行业。可以说，2019年就是5G技术的元年。对于未来的汽车而言，5G很有可能是将一切技术连接在一起的基础。简单点说，就像是「手办玩具」中的胶水一样，是连接每个零件的融合剂。如果说5G是胶水，那V2X就可以看作是「手办玩具」的每个小零件了。V2X的全称是vehicle to everything，意思就是「车辆连接到一切」，和车联网这个概念有异曲同工之处，目前正在发展的场景有：车与人、车与路、车与车等等。如果想要实现V2X，会需要5G的数据传输速度。因此，5G和V2X既是相互协作的关系，也因为「互相成就」才显得更有意义。不过V2X实在是一个太大的概念，这其中不仅牵扯法律法规、行车逻辑、人车交互，甚至连自动驾驶也会在V2X的基础之上有所改变。想要彻底打开V2X的大门，我们还有太远太远太远的路要走，2019年我们仅仅是把这扇大门推开了一个小缝儿而已。二、汽车无线充电由于「电」的特殊性质，任何用电作为能量来源的产品理论上来讲都可以实现无线充电。手机如此，汽车自然也不例外。对于手机来说，无线充电仅仅是个锦上添花的功能。但电动车不同，无线充电省去了太多繁琐的步骤和粗壮的线缆，而且还避免了各种慢充、快充、超级快充的接口不同，导致效率太低的问题。只要无线充电的速度够快，它甚至能做到比燃油车加油更方便。诚然，现在汽车的无线充电技术有难点。比如电磁兼容问题、能量传输的控制问题、充电设备的设计问题、安全问题等等。想要将汽车无线充电彻底商业化，还有很多工作要做。但如果一旦成功，带来的改变将会是革命性的。三、人工智能助手其实人工智能的概念并不是2019年才流行的，早在很多年前人们就已经开始研发语音控制的人机交互系统了，比如苹果的Siri，微软的Cortana等等。然而之所以将人工智能助手再次列入十大科技的名单，是因为美国的一家公司居然真的可以实现「语音助手」和人类打电话了。这个电话打给了美国的一家很普通的理发店，让他们帮忙预留一个理发师。事先这家公司没有通知任何人，就是在发布会现场随机打出去的，理发店的工作人员也丝毫没有察觉有什么异样，甚至和它交谈的很愉快。这家公司叫「谷歌」，这个软件叫「Google Assistant」。由此可见，2019年人工智能的发展已经进入一个全新纪元了。许多新势力造车厂所装配的「斑马」「NOMI」等人工智能，或许真正的迎来了属于它们的高光时刻。四、可变压缩比发动机我在知乎上曾经看到过一句非常有深意的话：如果要想让一辆车的发动机效率不断提高，那就一定要把所有的零件都做成可变式的。当时我觉得这话说的有点太绝对了，但是随着可变气门正时、可变进气歧管、可变转向比之后，可变压缩比也来了。此时，我才越来越觉得他说的有道理了。实现这个技术的是日产，首发车型是英菲尼迪的QX50。这辆车使用了一台可变压缩比的0T涡轮增压发动机（VC-Turbo），这也是当时该车最大的亮点之一。对发动机来说，低油耗和强动力是一对矛盾体，在他们之间找到平衡是一件非常困难的事。但可变压缩比的出现，算是给了这道难题一个还不错的答案。虽然无法达到「混动车型」那么“恐怖”的低油耗，但可变压缩比发动机能够在保证油耗不过高的同时，兼顾很好的动力性。日产这台发动机可以让压缩比在8:1和14:1之间任意变化，这一切都是「可变」所带来的好处。五、中置安全气囊汽车安全气囊的出现，挽救了无数人的生命。截止到现在，「安全气囊越多越安全」这个理念仍然被许多国内消费者所认同。而在经过这么多年发展之后，一个新位置的安全气囊终于诞生了：中置。中置安全气囊的位置在中央扶手附近，如果发生碰撞，气囊会像「隔板」一样打开。中置安全气囊最大的优势有两点：如果车内只有驾驶员一个人，碰撞时可以阻挡副驾驶侧的玻璃碎渣划伤驾驶员。如果车内有两个人，碰撞时驾驶员和副驾驶乘客之间必定会有冲击，而中置安全气囊则可以作为两个人之间的能量缓冲，避免二次伤害。当然，中置安全气囊也有一些缺点。比如制造成本高、维修成本更高，只要气囊弹出，就必须要连同ECU一起更换。其次，中置安全气囊阻断了两个人的冲击，但也阻碍了两个人之间互救和消防人员的施救。不过总体来看，中置安全气囊仍然是一个很好的想法。如果加以改进，这一定会成为2019年最令人感到惊喜的安全配置。六、L3级别自动驾驶自动驾驶和人工智能一样，都不属于今年兴起的科技了。不过自动驾驶的进度显然是要比人工智能更快，抛开法律法规不讲，现在已经完全有量产车实现L3级别的自动驾驶了。国外的厂商有特斯拉、奥迪，国内有长安、小鹏，这几个厂商均有达到L3级别的产品。可能是因为自动驾驶分为5级，有的朋友对3级就感觉「很弱」、不智能。其实并不是这样，L3级别基本已经可以做到低速下的完全无人驾驶了。只不过驾驶员需要随时把控车辆的状态，以便接管。除了不可以在车上睡觉，L3级别的自动驾驶几乎可以彻底解放驾驶员的双手。但由于道路上的情况太过复杂（尤其是中国），所以国内最高允许自动驾驶的等级就是L2级。也许等到国内驾驶员的素质再上一个台阶的时候，L3级别的自动驾驶功能就可以慢慢在国内推广了吧。七、电子外后视镜电子元器件取代光学元器件似乎是件顺理成章的事儿，比如单反到单电、光学显微镜到电子显微镜。更令人惊讶的是，想不到汽车的后视镜也要从「镜子」变成「摄像头」了。目前已经有国外厂商展示过电子后视镜的技术，比如奥迪e-tron、雷克萨斯ES等等。电子后视镜的优势在于，可以真正的避免后视镜盲区。广角摄像头的宽度要远远超过人眼，所以除了要适应一段时间，电子后视镜比光学后视镜几乎有碾压的优势。但还是同样的问题，法律法规不允许。其实日本国内已经可以允许使用电子后视镜的雷克萨斯ES上路了，但国内由于「地广车多」，交通环境要复杂不少，所以肯定还需要时间消化。电子后视镜的问题在于，如果摄像头有一些问题，那车辆就没办法行驶了。而摄像头出问题的概率显然比「一块镜子」大得多，所以如何保证可靠性，也是用电子后视镜的车要着重解决的问题。八、车辆生物识别解锁技术生物识别技术如今已经广泛的应用在其它领域了，汽车的应用相对是最慢的。这很正常，毕竟汽车并不是真正的「一人一车」。一辆车可能会有无数人开，所以在这种环境下，生物识别确实没有钥匙解锁方便。但“吃螃蟹”的厂商还是有，现代就在全新一代胜达上使用了指纹识别解锁和点火。坦白说，这两个配置并不是非常适合指纹识别。更多的还是厂商希望有个宣传点，真正落到实际上不求别的，只希望它别总是坏就行。无独有偶，国内新势力造车的「小鹏汽车」也在OTA升级之后，推送了一项名为人脸识别的功能。相比现代，小鹏的人脸识别就聪明的多。因为它并不是用于解锁或点火，而是相当于「登录账户」的功能，从而实现调整座椅、后视镜、导航、音乐等个性化功能。从技术上而言，生物识别早就可以放在汽车上了。只不过场景到底是什么，还是未来所有汽车厂商都需要思考的一件事。九、马自达SPCCI技术全新一代马自达3昂克赛拉除了极高的颜值外，最吸引人的莫过于发布会上说的全新SKYACTIV-X发动机了。简单来讲，我们把这台发动机理解为创驰蓝天X发动机。这台发动机的最大特点是使用了SPCCI（Spark Controlled Compression Ignition）——“火花控制压燃点火”技术。也就是说，这居然是一台能够把汽油「压燃」的发动机。其实这是一项非常非常难的技术，我甚至可以单独展开一篇文章讲解其原理。不过限于篇幅，我们就只讲它的特点：它可以将整个发动机的热效率提高到令人难以想象的50%，除了省油的同时，更做到了真正的环保，而不是通过改变三元催化器。目前压燃版的马自达3昂克赛拉已经在部分欧洲国家上市了，反响很不错。国内的上市时间未定，因为这种发动机对油品要求较高，不确定能否适应国内的大环境。十、奥迪全新MMI系统其实单独拿出奥迪的MMI系统说这是十大科技之一，可能主观色彩更浓一些。但我觉得，奥迪在人机交互上的造诣很高。就拿取消旋钮和按键这件事儿来讲，奥迪用极其出色的反馈和震动，弥补了没有按键可能带来的误触和不安全感。这件事其实早就被人发现，但一直以来也没有厂商愿意直面这个问题。大家都在用更大的屏幕去吸引消费者的眼球，没有人真正关心驾驶员在操作时的感受。但奥迪关注到了，就凭这份善于观察的细心也足以给它榜上留个名。况且，奥迪这几块大屏幕本身的操作逻辑和分辨率都无可挑剔，虚拟座舱更是重新定义了「科技感」这三个字的含义。写在最后其实2019年的这些新技术里，有横空出世的，也有循序渐进的。但不变的，是开发者对于新技术的不断追求。这种追求让我们不仅仅期待2020年，还有2021年、2022年、还有很多很多很多年。到时候，我们的世界会像《银翼杀手》中描绘的那样，满天的汽车在飞吗？图片来源网络，侵删。本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

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随着新能源汽车市场越来越成熟，以及以往鼓励高能量密度动力电池的补贴政策即将退出，如今，中国新能源汽车动力电池的市场格局正在悄然发生变化。种种迹象表明，三元锂电池尽管仍是新能源乘用车动力电池的主要技术路线，但磷酸铁锂电池的回潮趋势正铺面而来。主机厂中，大众汽车计划收购以磷酸铁锂电池为主要业务的国轩高科的股权、特斯拉将采用无钴电池（磷酸铁锂是选项之一）；电池供应商方面，宁德时代推出CTP电池技术，有些品牌的纯电动车即将搭载由磷酸铁锂电芯集成的CTP电池包。在产品方面，包括奇瑞新能源、长城欧拉、新宝骏等品牌将推出搭载磷酸铁锂电池的纯电动车。显然，磷酸铁锂电池的回潮在所难免。3月29日，比亚迪发布了业界期待已久的“刀片电池”，并获得行业顶级专家的认可。“刀片电池”特殊的设计和结构能让磷酸铁锂电池进一步扬长避短，为比亚迪重塑动力电池市场格局增添砝码。作为全球最大的磷酸铁锂电池供应商，比亚迪借“刀片电池”正式拉开了反攻的序幕。“刀片电池”捍卫安全底线相比三元锂电池来说，以磷酸铁锂材料为正极的“刀片电池”最大的优势就是安全性能。比亚迪集团董事长兼总裁王传福在发布会现场放出豪言——“刀片电池”将把“自燃”这个词从新能源汽车的字典里彻底抹掉。尽管搭载磷酸铁锂电池的电动汽车也出现过自燃，但比例远远低于三元锂电池。新能源汽车国家大数据联盟2019年8月发布的《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示，2019年5-7月，新能源汽车国家监管平台共发现了79起新能源汽车安全事故，已查明原因的着火事故中，58%的车辆起火源于电池问题，而其中86%的事故车辆使用的是三元锂离子电池，7%的事故车辆使用的是磷酸铁锂电池。从动力电池不同正极材料的电化学性能来看，磷酸铁锂材料的热稳定性优于三元锂材料，因此引发电池热失控的风险较小，热失控是导致动力电池燃烧、爆炸继而引发整车安全事故的主要因素。而“刀片电池”特殊的形状和结构设计进一步提升了磷酸铁锂电池的安全性能。比亚迪现场展示的一段“针刺实验”的视频充分展示了这一点。“针刺测试”是业界公认的最严苛的电池安全检测项目，模拟的是电池被贯穿导致内短路这种极度危险情况下的整车安全。视频显示，在同样测试条件下，三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈温升，表面温度迅速超过500℃并发生剧烈爆燃；传统磷酸铁锂块状电池无明火、有烟，表面温度达到200℃-400℃；“刀片电池”在被钢针穿透后无明火、无烟，电池表面温度只有30℃-60℃左右。中国科学院院士、新能源汽车领域顶级专家欧阳明高表示，“刀片电池”散热面积大（单个电芯最长达到5m，也更薄），短路的回路比较长，产热能力会相对下降。在产热下降同时散热面积大，所以在“针刺实验”中表现优异。除了“针刺测试”以外，在挤压测试中，刀片电池发生形变后也相对稳定，即使断裂后仍没有起火。在炉温测试中，将“刀片电池”从常温加热到300度时仍没有起火。在过充测试中，“刀片电池”过充260%后也没有起火。不过，对于“刀片电池”的安全问题，行业内也有疑问，比如电芯又长又薄，强度可能不够，从而增加单个电芯和整个电池包的形变风险。对此，比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙表示，“刀片电池”包拥有超级强度。每一片“刀片电池”都既是能量体又是结构体，每片电池都是一个结构件。传统电池包内部有4-5根梁，而“刀片电池”包里面的100个电池就相当于100个梁，再加上电池堆上下两面粘贴了两块高强度的蜂窝铝板，进一步增加了电池包的强度。兼顾高能量密度和长续航除了高安全性能以外，“刀片电池”也弥补了传统磷酸铁锂电池能量密度不足的短板，尤其是体积比能量密度，已经接近811三元锂电池的水平。传统的电池包构成是先将电芯组成模组，再将模组排布在托盘上，通过一些结构件固定和连接，最终组成电池包。模组内部也有结构件，电池空间利用率只有80%。从模组到电池包，空间利用率只有50%，总体来说整个电池包的空间利用率只有40%。对于“刀片电池”包来说，每一片电池都既是能量体也是结构件，相当于电池包内部的梁，解决了固定问题和结构问题，电池包空间利用率达到60%，空间利用率提升了50%。由于空间利用率提升，相同体积的“刀片电池”包内可以布置更多容量的电芯，从而增加电动汽车的载电量，提高车辆续航里程。以比亚迪汉EV为例，单次充电后NEDC综合工况续航里程达到605公里，已经与目前搭载三元锂电池的纯电动汽车的续航上限不相上下。另外，“刀片电池”拥有超长循环寿命，循环充放电次数可以达到3000次以上，相当于超过120万公里的行驶里程。“刀片电池”能夺回新能源乘用车市场吗？欧阳明高认为，“刀片电池”在安全性、体积比能量密度和成本方面都有优势。那么，“刀片电池”能够逆转目前三元锂电池主导新能源乘用车市场的竞争格局吗？中国汽车动力电池产业创新联盟的数据显示，2018年，中国动力电池总装车量为9 GWh，三元锂电池和磷酸铁锂电池分别占1%和39%。2019年，三元锂电池的市场份额提升至2%，磷酸铁锂电池降至5%。2020年1-2月，三元锂电池装车量进一步提升至1%，磷酸铁锂电池装车量则降至4%。虽然磷酸铁锂的市场份额不断下滑，但事情正在起变化。从产量来看，今年1-2月中国动力电池总产量为7GWh，其中，三元锂电池产量8GWh，占比9%；而磷酸铁锂电池产量9GWh，占比6%。后者产量已经超过前者。EV世纪认为，过去两年磷酸铁锂电池的装车量之所以连续下滑主要是因为补贴政策以电池能量密度为主要标准，不断推高能量密度占优势的三元锂电池的市场份额。另外，磷酸铁锂电池主要搭载商用车，市场空间较小。在新能源乘用车市场，主要配套A级以下的小型或者微型车，而这两个级别车型的市场也处于萎缩状态。而随着“刀片电池”的诞生，磷酸铁锂电池能量密度低、整车续航短的局面将得到根本扭转。不仅是小微型纯电动车，即使是更加主流的A级轿车或者紧凑型SUV等车型，甚至是比亚迪汉EV这样的C级车搭载“刀片电池”后续航里程也能满足用户需求。再加上高安全性能和成本优势，“刀片电池”完全可以从三元锂电池手中夺回属于自己的市场份额，重塑动力电池市场的竞争格局。总结：王传福认为，过去几年对动力电池能量密度不切实际的追求，带偏了新能源汽车的发展路线，新能源乘用车安全口碑付出了惨重代价。而“刀片电池”要将动力电池发展引回正道。这一点直击电动汽车安全这个用户最大的痛点。从技术特点和优势来看，“刀片电池”毫无疑问对其他汽车厂家具有吸引力。根据目前的公开信息，比亚迪动力电池已经获得东风、丰田、奔驰等外部客户，不久前获得了初创电动汽车公司——理想汽车的订单。而弗迪电池等5家新成立不久的弗迪公司将拥有更多自主权，从而加速推动比亚迪动力电池业务的独立。据了解，弗迪电池重庆工厂年产能将达到20GWh。在3月29日的发布会上，比亚迪集团副总裁兼弗迪电池董事长何龙表示“几乎你能想到的所有汽车品牌，都在和我们探讨基于‘刀片电池’技术的合作方案”。可见“刀片电池”的受欢迎程度。在中国新能源汽车市场愈发成熟，用户需求越来越多样并且对安全的追求一如既往的背景下，我们完全有理由相信“刀片电池”会有一席之地。本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。