从1886年第一辆汽车诞生至今,汽车行业已经经历了100多年的发展,从萌芽到高速发展再到如今市场日趋成熟稳定,世界上诞生了诸如奔驰、宝马、大众、通用、丰田、本田等一批传统汽车巨头企业。
近几年,随着能源紧缺问题的逐渐加剧,以及科学技术的迅速发展,电动车和智能驾驶汽车开始进入人们的视野,并逐渐成为汽车行业的新宠。
回看近几年汽车行业的生产经营状况以及前沿技术研究情况,未来汽车技术将主要朝着电动化、智能化、网联化3个方向发展 [4-5] 。
电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通安全法规各项要求的车辆。目前主要包括纯电动汽车(battery electric vehicle,BEV)、混合动力汽车(hybrid electric vehicle,HEV)、燃料电池汽车(fuel cell electric vehicle,FCEV)3种类型。
在中国,早在2010年底,全国共有25个城市加入“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广工程,50多家企业的184个车型进入《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》。各地示范运行各类电动汽车超过1万辆,示范运行里程超过2亿km,累计载客90亿人次以上。在随后的10年内,中国出台了一系列免税政策、补贴政策,促进中国车企向新能源车的研发与制造转型,鼓励消费者购买新能源汽车。为了解决里程焦虑问题,在国家标准化管理委员会的协调和支持下,由工业和信息化部、国家能源局组织,全国汽车标准化技术委员会牵头,汽研中心、中国电力企业联合会和电器科学研究院共同起草了《电动汽车传导充电用连接装置 第1部分:通用要求》《电动汽车传导充电用连接装置 第2部分:交流充电接口》《电动汽车传导充电用连接装置 第3部分:直流充电接口》3项国家标准;由工业和信息化部、国家能源局组织,汽研中心和中国电力企业联合会共同起草了《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》国家标准。以上4项标准已于2011年12月22日以“中华人民共和国国家标准公告2011年第21号”批准发布,2012年3月1日起实施(2015年有更新)。从而统一充电设备的标准,大力发展充电设备的建设,到2022年,充电桩已经在城市内随处可见。中国也出现了一批有实力的自主电动车品牌,如小鹏汽车、蔚来汽车、零跑汽车等,经过数年的发展,已经可以和一线的传统车企一起参与市场竞争。
在国外,日本出于对能源危机和环境保护的关注及占领未来世界汽车市场的考虑,一直十分重视电动汽车的研制与开发。从当下世界整体发展形势来看,日本是电动汽车技术发展速度最快的几个国家之一,特别是在混合动力汽车的产品发展方面,日本居世界领先地位。早在1997年,丰田汽车公司就推出了一款混合动力轿车PRIUS。并且在当时,为了保护环境和应对能源危机,日本国内很多出租汽车已经开始试用混合动力汽车。美国和欧洲的传统汽车公司在电动汽车产业化方面比来自日本的同行逊色不少,奔驰、宝马、大众、福特、通用等公司仅小批量生产、销售过纯电动汽车,且混合动力和燃料电池电动汽车还未能实现产业规模化。
总体而言,从市场销量来看,消费者已经开始逐渐青睐电动汽车,据CleanTechnica的数据,2022年7月全球电动汽车销量占全球整体汽车销量的份额在14%左右,其中纯电动汽车的市场份额为10%。纯电动汽车7月销量的同比涨幅为73%,高于插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)36%的涨幅。2022年1—7月,全球电动汽车销量为4 928 376辆,占全球汽车市场的份额为12%,其中中国市场贡献了相当大的比例,若除去中国市场,2022年7月PHEV的销量将同比下跌20%。随着销量的提升,全球汽车行业的电动化趋势也日趋明显,各大传统车企也纷纷开始推出电动旗舰车型,如奔驰旗下的奔驰EQS、宝马旗下的宝马iX、大众旗下的奥迪e-Tron系列。
从全球电动汽车发展趋势来看,目前正在从传统混合动力汽车、插电式混合动力汽车向纯电动汽车发展,未来将朝着更清洁的燃料电池汽车方向发展。如此看来,电动化之路将是所有车企必须要走的路。
以传统汽车技术为基础,将电子技术、智能算法、信息技术融合成新的智能汽车,是未来汽车技术发展的另一大趋势。
为了支持汽车智能化的发展,2015年工业和信息化部首次提出了智能网联汽车概念,明确了智能网联汽车的发展目标。2017年发布的《中国智能网联汽车技术路线图》确定了智能网联汽车的定义、技术构架、发展目标路径与重大创新优先行动专项。同年7月8日,《新一代人工智能发展规划》(国发〔2017〕35号)指出到2020年人工智能总体技术和应用与世界先进水平同步。工业和信息化部为配合上述目标的实现,在2018年发布了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018—2020年)》。其中拟重点培育的八大智能产品中,更是将智能网联汽车列为首位,表示到2020年要建立可靠、安全、实时性强的智能网联汽车智能化平台,形成平台相关标准,以支撑高度智能驾驶。《新一代人工智能发展规划》提出在2020年要初步建立部分领域的人工智能伦理规范和政策法规,2025年初步建立人工智能法律法规、伦理规范和政策体系,形成人工智能安全评估和管控能力。
智能驾驶指车辆通过增加先进的传感器(如雷达、摄像头等)、控制器、执行器等装置和车载环境感知系统及信息终端,使车辆具备智能环境感知能力,能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态,根据乘客选择的目的地,自动规划行驶路线,到达要去的目的地。智能驾驶的最终目的为实现利用程序代替驾驶者操纵车辆行驶,即无人驾驶,即完全由车辆自主地在道路上通行,不需要人类司机的参与。
目前汽车智能化更多使用“单车智能”的方案,为了解决智能驾驶过程中的长尾
问题,未来必须通过车—车联网、车—路联网,形成协同效应,弥补单车智能的不足。在“十二五”期间,国家“863计划”部署了对智能车路协同的关键技术的研发计划,并取得了初步成果。基于车路交互技术的车路合作系统,在实际道路上进行了应用试验,国家已经在北京、上海、广州、深圳、苏州、无锡、长沙等10余个城市建立了智能驾驶及车路协同示范区。此外,具有自主知识产权的《合作式智能运输系统 专用短程通信》等一批国家标准,也在2014年正式发布。2015年,工业和信息化部发布的《中国制造2025》明确提出,到2025年,我国将掌握智能驾驶的总体技术以及各项关键技术,要建立起比较完善的智能网联汽车的自主研发体系、生产配套体系及产业群,要基本完成汽车产业的转型升级。在市场和政策的共同作用下,我国的智能汽车技术发展迅猛,智能汽车领域相关系统及应用软件的开发已经初步成形。
随着智能驾驶的发展,除了支持智能驾驶所需的网联化,未来高级别智能驾驶落地后,汽车将发展为除手机以外的另一个移动终端,将汽车接入互联网,使其成为物联网、互联网的一个服务终端,这也将是未来的一大趋势。