電子技術(shù)助力打造對(duì)人類和環(huán)境友好的汽車

　　全球變暖、交通事故…汽車的負(fù)面影響正在被不斷地放大。然而，在2007年第40屆東京車展上，多家汽車廠商都展出了以"對(duì)人類和環(huán)境友好"為主題的汽車。

　　"這是能夠讓人越來(lái)越健康的汽車"--豐田汽車總裁渡邊捷昭在該公司舉行的發(fā)布會(huì)上對(duì)其概念車RiN進(jìn)行了如此評(píng)價(jià)(見(jiàn)圖1a)。為了營(yíng)造出讓駕駛者不會(huì)感到緊張的環(huán)境，使駕駛者保持良好的精神狀態(tài)，RiN中采用了眾多的電子技術(shù)。

　　比如，車內(nèi)設(shè)計(jì)有利用電極測(cè)定心跳次數(shù)的"調(diào)心方向盤(pán)"，以及反映駕駛者心理狀態(tài)的電動(dòng)助推式滑動(dòng)車門(mén)。凋心方向盤(pán)可通過(guò)安裝在方向盤(pán)內(nèi)的電極測(cè)量駕駛者的心跳次數(shù)，電子控制單元(ECU)能夠?qū)ψ月缮窠?jīng)的活動(dòng)量進(jìn)行分析，并結(jié)合駕駛者當(dāng)時(shí)的心理狀態(tài)，再將用于提示放松或集中灃意力的抽象圖像顯示到方向盤(pán)中央的顯示屏上。當(dāng)駕駛者平靜地開(kāi)關(guān)滑動(dòng)門(mén)時(shí)，電動(dòng)系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)刂?；?dāng)駕駛者粗暴地開(kāi)關(guān)滑動(dòng)門(mén)時(shí)，電動(dòng)系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行一些限制，以幫助駕駛者調(diào)整心態(tài)。

　　另外，車內(nèi)還有用于緩解肩部酸痛、發(fā)冷現(xiàn)象的"舒適加熱座椅"、"氧氣濃度調(diào)節(jié)器"、"定位加濕"等設(shè)備，并采用了讓行人和其他車輛的駕駛者不會(huì)覺(jué)得晃眼的配光控制前照燈。豐田汽車表示："這款車的目標(biāo)是保護(hù)駕駛者的身心健康，并與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。"

　　以駕駛者在心情放松時(shí)容易發(fā)生事故的研究結(jié)果為基礎(chǔ)，日產(chǎn)汽車的概念車PIVO 2采用了能夠根據(jù)表情和對(duì)話推斷駕駛者狀念并對(duì)其進(jìn)行語(yǔ)音提示的"機(jī)器人總管(Robotic Agent)"(見(jiàn)圖1b)，駕駛者還可將機(jī)器人總管更換成可顯示到監(jiān)視器上的其他動(dòng)畫(huà)人物。該功能的應(yīng)用軟件由日產(chǎn)汽車開(kāi)發(fā)，硬件(機(jī)器人頭部)由NEC提供。

　　本田的PUYO是一種燃料電池概念車，為了體現(xiàn)出對(duì)人類和環(huán)境友好的主題，車身采用硅樹(shù)脂制成(見(jiàn)圖1c)，感覺(jué)較為柔軟。設(shè)計(jì)工程師介紹說(shuō)："燃料電池車屬于新一代汽車。我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是想要改變過(guò)去汽車的冷硬形象。"PUYO的另一大特點(diǎn)是采用了操縱桿以取代方向盤(pán)。

　　電動(dòng)汽車的實(shí)用化日益臨近

　　此次車展讓人感覺(jué)到，作為環(huán)境友好型汽車，電動(dòng)汽車已經(jīng)日益臨近實(shí)用化。三菱汽車總裁益子修表示，電動(dòng)汽車將于2009年進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，比之前的計(jì)劃提前了1年。日產(chǎn)汽車總裁兼首席執(zhí)行官CarlosGhosn在2007年10月26日的中期決算發(fā)布后，也發(fā)表了將于2012年建立電動(dòng)汽車量產(chǎn)體制的宣言。

　　繼上述兩家公司之后，富士重工業(yè)表示將在2010年之前實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的產(chǎn)品化。也就是說(shuō)，目前已有3家日本的汽車廠商明確表示要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的實(shí)用化。在此次車展上，這3家公司也展出了電動(dòng)汽車的概念車，即日產(chǎn)汽車的PIVO 2、三菱汽車的i MiEV SPORT和富士重工業(yè)的G4e CONCEPT(見(jiàn)圖2)。

　　日產(chǎn)汽車的PIVO 2是在2005年?yáng)|京車展上展出的PIVO基礎(chǔ)上進(jìn)化而成的電動(dòng)汽車。與PIVO一樣，PIVO 2的座艙也可旋轉(zhuǎn)，并且，不僅能前后移動(dòng)，還能夠左右移動(dòng)。以前，馬達(dá)被安裝于底盤(pán)下面，現(xiàn)在則換成了分別與各車輪直接連接的輪轂式馬達(dá)。這種馬達(dá)是由2個(gè)轉(zhuǎn)子和1個(gè)定子構(gòu)成的軸向間隙型馬達(dá)，它是在富土通通用公司的技術(shù)支持下開(kāi)發(fā)出來(lái)的。每個(gè)馬達(dá)的輸出功率為15kW，4個(gè)總共60kW。蓄電池采用鋰離子充電電池，這種電池使用尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4作為正極材料，快速充電10～20分鐘后可連續(xù)行駛120km以上。

　　三菱汽車的i MiEV SPORT是一種比預(yù)定在2009年上市的i MiEV還輕便的概念車。該車以輕型汽車"i"的平臺(tái)為基礎(chǔ)，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)后輪。除了后輪馬達(dá)外，左右前輪也配置了輪轂式馬達(dá)。前輪的馬達(dá)輸出功率均為20kW，后輪為47kW。

　　另外，該公司還展出了已在2007年中期進(jìn)行實(shí)際行駛試驗(yàn)的iMiEV汽車。同以往的汽車相比，該產(chǎn)品除了提高了馬達(dá)和逆變器的靜音性外，還在維持原有的馬達(dá)最大輸出功率和最大扭矩的前提下，將馬達(dá)減輕了10％，將逆變器縮小了30％。作為電源的鋰離子允電電池采用了GS YUASA公司的產(chǎn)品，其電流容量為50Ah，電壓為14.8V。汽車底盤(pán)下共安裝了22個(gè)模塊，每個(gè)模塊含有4個(gè)電池。電力容量為16kWh，一次充電可行駛約160km。

　　富士重工業(yè)的G4e CONCEPT中使用的鋰離子充電電池是采用V2O5(五氧化釩)作正極材料的新一代電池，同該公司已進(jìn)入實(shí)際行駛試驗(yàn)的電動(dòng)汽車R1e上使用的LiMn2O4相比，能量密度提高到了原來(lái)的2倍。汽車底盤(pán)下配置了16個(gè)電池模塊。電力容量為20kWh，一次充電可行駛200km。

　　可俯視汽車的攝像設(shè)備

　　在此次車展上，作為車載零部件展出較多的是車載攝像系統(tǒng)。如圖3所示，車上安裝4個(gè)攝像頭后，駕駛者便能夠利用汽車的俯視圖來(lái)停車，并可防止汽車在左右轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生沖撞。日產(chǎn)汽車在2007年10月底上市的ELGRAND便安裝了這種系統(tǒng)。

　　各公司車載攝像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)大致相同，即一般在車輛的前方、左右兩側(cè)、后方分別安裝1個(gè)攝像頭，共計(jì)安裝4個(gè)攝像頭。系統(tǒng)對(duì)來(lái)自各攝像頭的影像進(jìn)行合成，然后將合成的影像顯示到車載顯示屏上，合成后，影像就如同從車頂上方看到的一樣。各公司的不同之處在于影像提供方式、是否具有通過(guò)影像識(shí)別檢測(cè)周圍移動(dòng)物體的功能等。 

　　日產(chǎn)汽車的方式是： 一旦變速桿被掛入"R(倒車)"檔位，將自動(dòng)在顯示屏的左半部分顯示汽車的俯視圖，顯示屏的右半部分則自動(dòng)顯示后方攝像頭拍攝的影像。另外，屏幕左側(cè)不僅可顯示俯視圖，還能切換為被稱為"側(cè)面盲點(diǎn)視圖"的顯示模式，以顯示汽車左前方的情況，這對(duì)于汽車縱向出入時(shí)非常有用。汽車四角還配備了超聲波傳感器，一旦檢測(cè)到周圍的障礙物，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。

　　日野汽車也采用了通過(guò)變速桿位置切換顯示影像的方式。通常情況下，顯示屏只顯示來(lái)自前方和兩側(cè)的3個(gè)攝像頭拍攝的影像。一旦變速桿被掛入倒檔，顯示屏就會(huì)切換顯示兩側(cè)和后方攝像頭拍攝的影像。顯示畫(huà)面一般分為3個(gè)區(qū)域，如果在分割的區(qū)域內(nèi)有物體移動(dòng)，該區(qū)域?qū)?huì)顯示為紅色且不停閃爍，并通過(guò)警報(bào)聲提醒駕駛者注意。

　　松下電器產(chǎn)業(yè)和三洋電機(jī)的系統(tǒng)中也安裝了檢測(cè)周圍移動(dòng)物體的功能。在松下電器產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)中，當(dāng)檢測(cè)到車輛附近有移動(dòng)物體時(shí)，在顯示畫(huà)面中，移動(dòng)物體的上面將顯示紅色的驚嘆號(hào)標(biāo)記。而且，驚嘆號(hào)的顏色會(huì)根據(jù)移動(dòng)物體與車輛的距離發(fā)生改變，如果距離變遠(yuǎn)，就顯示黃色的驚嘆號(hào)。在三洋電機(jī)的系統(tǒng)中，如果檢測(cè)到周圍有移動(dòng)物體，顯示畫(huà)面便會(huì)在移動(dòng)物體四周標(biāo)記一個(gè)紅色方框，并在影像合成時(shí)通過(guò)精心制定的算法對(duì)影像接縫及接縫產(chǎn)生的偏移進(jìn)行調(diào)整，幾乎完全消除了接縫痕跡，實(shí)現(xiàn)了清晰的無(wú)縫影像。

　　Clarion公司的方式則剛好與三洋電機(jī)相反，系統(tǒng)會(huì)故意將影像接縫清楚地顯示出來(lái)。據(jù)該公司的解說(shuō)員介紹："這是為了通過(guò)顯示影像的結(jié)合部位，讓駕駛者意識(shí)到不能過(guò)度依賴接縫附近的影像。"