2019年汽车新技术看点

日照市机电工程学校 孔艳玲

1 汽车噪音机

在高速行驶的状态下，电动汽车产生的噪音与传统燃油车之间没有太大差距，因为胎噪会盖过发动机所产生的噪音。但是在低速行驶的状态下，电动汽车的噪音非常小，可能会导致路上的行人无法听到后方的来车，容易造成不必要的损伤。美国运输部国家公路交通安全管理局（NHTSA）预计电动汽车和混动汽车在行驶过程中与行人发生交通事故的几率比噪音更大的传统燃油汽车高19%。早在2010年，美国国会就通过了《行人安全促进法案》（Pedestrian Safety Enhancement Act），该法案要求时速低于18英里（1英里≈1.6 km）时声音过低的汽车人为增加噪音。因此美国监管机构从2013年起就在酝酿“安静汽车法规”（quiet car rule）。如今美国交通部（DOT）经过多年考虑，终于决定实施这一法规，要求汽车制造商在其电动和混合动力车型上增加行人噪音设备。美国监管机构规定，电动汽车和混合动力汽车生产商必须给车辆安装至少一个外部扬声器，该扬声器需要在车辆以较低速度行驶时发出持续的声音，从而起到对行人和非机动车进行提醒的作用。美国运输部国家公路交通安全管理局（NHTSA）要求所有电动车型在2019年初开始都要安装噪音设备，到2020年年底，所有新型电动汽车都必须在低速行驶时发出声音，以提醒周围行人。

欧盟此前也通过了一项决议，该决议要求电动车和油电混合型汽车在2019年7月之前都必须安装AVAS（车辆声响警示系统），以让行人警觉到车辆的存在，提升道路交通安全。同时，欧盟议会还通过了提案要求传统汽油和柴油汽车、卡车加装降噪装置以降低噪音，其中轿车、面包车、长途客车和公交车必须能够降低4分贝噪音，而大卡车必须能降低3分贝的噪音。

我国于2018年1月1日开始实施的《机动车运行安全技术条件》（GB 7258—2017）也规定：纯电动汽车、插电式混合动力汽车在车辆起步且车速低于20 km/h 时，应能给车外人员发出适当的提示性声响。

2013年时，一位特斯拉车主提出担心在家附近玩耍的孩子听不到其Model S车正低速行驶过来，提出要让Model S车型发出声音，但是同时要避免噪音污染。当时特斯拉首席执行官埃隆·马斯克表示：“未来最好的解决方案是在车身之上安装接近传感器，并且在探测到有行人时，让该传感器向行人所在的方向发出悦耳的声音。这样车辆发出的就不是烦人的噪音，而且让车辆只在需要的时候发出声音。”特斯拉曾在2016年的特斯拉Model S车型示意图零件目录中泄露了一款“行人噪音”装置。如今特斯拉正在修改Model 3车型零部件，不难发现在车身的后面可以看到似乎特意留了位置安装行人噪音机装置（图1）。

日产汽车公司早在2010年就在第一代Leaf电动汽车上安装了车辆行人声音警告系统（Vehicle Sound for Pedestrians System），这一系统会在车速低于18英里、倒车或车辆起步阶段自动启动。此外，韩国起亚的秀儿电动汽车（Soul EV）也安装了类似的声音警告系统；雪佛兰公司2019款沃蓝达电动车便配备了行人噪音系统。

图1 特斯拉Model 3车型车身后面预留的安装行人噪音机装置的位置

2 电子后视镜

传统后视镜庞大的身躯对风阻系数影响很大，因此许多跑车及电动汽车都在想方设法地改变后视镜的造型，以减小风阻系数，但由于物理镜片体积问题，还是有不少的局限性。另外，传统后视镜，在阴暗地区光线不好时，看不清；在下雨天车窗镜子糊了一滩水，看不清；后方的光线太强烈产生眩光，看不清，从而增加了行车危险性。因此，在一些车企眼中，尤其在一些追求汽车性能的车企眼中，传统外后视镜就是不和谐的存在。一是它增加了风阻，二是它存在死角，三是它看着比较丑。近几年来有不少高端品牌（如法拉利、宝马、奥迪、雷克萨斯等）车企，在概念车中已经把传统的外后视镜给砍掉了，取而代之的是所谓“电子后视镜”，其优点很明显，低风阻，视角广，2个不够可以装4个。例如宝马i8 Mirrorless概念车、特斯拉model X概念车等，都设计了电子后视镜。凯迪拉克CT6车采用的是一种叫做“流媒体影像”的后视镜。外置后视摄像头对后方的情况进行拍摄并反馈到车内显示屏上，能够提升3倍的后方可视范围，同时这种“流媒体影像”还可与传统后视镜来回切换。

所谓电子后视镜，就是用电子摄像头（图2）取代车外的物理后视镜，通过摄像头来将汽车盲点区域的图像传递到车内的显示屏（图3）上面。电子后视镜一般都带有图像数字修正技术，眩光时能调暗，黑暗时又能提高亮度，还不用担心镜面上有水渍，因为显示屏在车内，根本就不用在乎车窗玻璃。与传统的后视镜相比，电子后视镜的摄像头体积较小，能够降低汽车的风阻，且能提供更宽的视野，减少汽车盲区。由于电子摄像头的体积小，安装、传输数据灵活，不像传统汽车后视镜需要一侧一个，只要你需要，任何位置都可以安装，再与车身的其他传感器配合，最后合成的画面，可以达到360°全方位无死角，避免传统后视镜存在的盲区问题（在大车上尤为适用）。当然，电子后视镜比传统后视镜的成本要高一些，且对摄像头在高像素、无畸变、宽动态、低照度、高可靠性等方面都有着极高的要求。另外，电子元件信息传输都或多或少会存在延迟性，由于后视镜不止在倒车、停车时使用，在日常行驶、变线等方面都在使用，特别是在高速行驶时，对系统的运算能力、数据传输及存储器需求都是极高的，一旦稍有延迟，变线时便有可能发生碰撞事故，造成很大的安全隐患。

图2 电子摄像头

图3 车内的显示屏

然而目前量产车中，并没有电子后视镜的影子，其最大的原因是法律不允许没有后视镜的汽车上路行驶，这里说的后视镜即传统的后视镜。目前允许无后视镜汽车上路的国家有日本，而且计划在2023年前，日本29%的汽车将用摄像头代替后视镜，且12%的汽车将不再有侧镜。除了日本，还有一个神奇的国家同样允许无后视镜汽车上路，那就是印度，因为印度的路窄，后视镜容易被剐蹭坏掉。当然，鉴于电子后视镜的优势，取代传统后视镜只是迟早的事，各国的法规也会作出相应的调整。只是电子后视镜也有缺点，主要是驾驶人的习惯，由传统的镜子图像换作显示屏上的图像，需要一个适应的过程。我国在《机动车辆间接视野装置性能和安装要求》（GB 15084—2013）也规定，主外视镜都是必装装备。

3 自己动的车轮——Ring-Drive电动车轮

轮内电机是电动汽车发展的新里程碑，体积小巧的电机能安装在轮毂内，直接利用电机驱动车轮，动力传输更直接，动能回收效果也更好。近来，轮内电机有了更实用的设计，Orbis公司设计出可替换无动力轮的Ring-Drive电动车轮（图4）。

图4 Ring-Drive电动车轮

图5 Ring-Drive车轮的结构

Orbis公司推出的Ring-Drive车轮是轮内电机的应用衍伸，构造与轮内电机相同，在轮圈内部设置驱动电机，连接电池后可成为独立的动力系统。Ring-Drive车轮采用小型、轻量化低扭矩电机，通过将电机偏置安装在轮毂中（图5），直接驱动与车轮轮毂相连的环形齿轮（ring gear），能够单独驱动每个车轮，从而替代了轮毂架（hub carrier）和制动系统，明显降低了车轮和制动系统的重量，并且能增加汽车的动力，但Ring-Drive车轮由电力驱动，需要一块大电池。例如，前轮驱动车由于后轮无动力，在抓地力与反应上会比四轮驱动车略逊一筹，但如果将前轮驱动车的后轮装上Ring-Drive车轮，则前轮驱动车便立即变成四轮驱动车，能获得后轮2个轮内电机额外提供的50马力～100马力（1马力≈0.735 kW）。

Orbis公司将Ring-Drive车轮装在一辆10代本田思域（Civic）Type R车（该车搭载2.0T涡轮增压发动机和6速手动变速器，最大功率为310马力，最大转矩为400 N·m，采用前轮驱动，百千米加速时间控制在5.7 s）上进行测试（图6），试验车的动力提升到了400马力以上，百千米加速时间提升到5.3 s）。

图6 10代本田思域（Civic）Type R车后轮安装Ring-Drive车轮

4 智能风窗玻璃——自发光的HUD显示器

日本积水化学工业株式会社推出一种新型HUD显示器，采用层压加工方式，为风窗玻璃增加了一层感光材料（light-reactive material）薄膜，位于仪表板上的激光投影仪照射风窗玻璃（图7），便可以激活风窗玻璃上的感光膜，让感光膜自发光，以在风窗玻璃上显示导航指令、车速、警示灯信息。简单来说，传统HUD是将风窗玻璃当作镜子来反射信息，而该新型HUD则是将风窗玻璃当作屏幕来显示信息。新型HUD还可以与驾驶辅助系统相结合，显示道路上的行人、动植物或其他危险因素。

图7 自发光的HUD显示器

5 无线充电技术

汽车的无线充电相对于手机的无线充电而言更加实用，驾驶人可利用无线充电设备来提升电动汽车的续航里程。图8所示为Continental（大陆）和WiTricity公司推出的无线充电底座，其原理是利用磁场将能量从充电底座传输至车载电池内，比插电式充电方式的效率更高，目前Continental（大陆）和WiTricity公司的无线充电底座能够传输高达11 kW的电力，而常规公共交流电充电设备则只能达到6 kW～7 kW。在停车场安装充电底座以后，只要汽车停在上面，就可以为汽车充电，非常便利。

图8 Continental（大陆）和WiTricity公司推出的无线充电底座

6 超高频透地雷达

WaveSense推出了一款超高频透地雷达（groundpenetrating radar，图9），可读取地下管道、岩石和树根，类似指纹功能，用于在无标记的路面上进行导航，旨在帮助车辆了解其精准的全球定位。另外，该技术还有助于帮助高度自动化的车辆实现街道导航，无需依赖不断变化的道路标识，即使在大雪、暴雨或浓雾天气也不会受影响。

图9 超高频透地雷达