目前汽车行业正在应用许多新的技术，这些技术使汽车具有新的功能，并使汽车的发展和生产工艺发生了根本的变化。为了评估这些发展趋势对汽车行业产生的影响，有必要搞清楚它们的应用范围、发展过程和相互作用。

车身技术的发展趋势

轻结构的车辆具有越来越重要的意义，它要求采用新的技术以及新的车身概念。在过去几年中，钢材及其相应的制造技术经历了一个相当可观的发展过程，而铝材的应用（如用于赛车）对于更大批量的生产来说，越来越引起人们的兴趣。CFK材料的应用，使极度轻量化的概念变得更有意义。为了进一步减轻汽车的重量，发展新的材料至关重要。由于全球化的汽车生产，开发相关的材料和连接工艺具有十分重要的意义。考虑到汽车定制化生产越来越普遍，通过使用几种不同类型的车身结构，可以达到产品多样化的目的。

在被动安全性范围内，可以说，对车辆中的乘客保护方式是非常先进的。如今的重点目标是，保护处于弱势地位的道路使用者，例如行人或骑车人，在发生碰撞的情况下，通过采用多种车身改装方式，尽可能减少对这些道路使用者的影响。

1. 采用多种材料结构

继采用钢壳设计和空间框架结构之后，采用多种材料的结构将成为实现轻型车身结构的一个补充概念。多种材料的结构，可以理解为多种材料（碳纤维、玻璃纤维、不同等级的钢材、铝材、镁合金、钛合金以及泡沫材料等）综合使用的概念，同时使车身保持最佳的刚性和稳定性，并具有很高的防碰撞性能。通过对车身的不同部位采用不同的材料，就能够以尽可能低的重量，达到车身的全部功能。例如，保时捷Panamera轻型汽车的车身由不同等级的钢材（占75%，如乘客舱、后车架纵梁、地板和车顶）、铝材一类的轻合金（占22%，如前车架纵梁、减振器圆顶、后部端板、护罩、盖板、挡泥板和车门）和镁合金（占2%，如窗框、前端）以及塑料（占1%，例如行李箱）制成。

然而，不同材料的组合和连接复杂性也将显著增加，与今天常用的钢材相比，将会导致较高的生产成本。

今天，由多种材料组成的概念车身正在生产之中，但它们主要由OEM厂商自己生产，而不是作为一个完整的车身概念提供。

因此，来自其他行业的新手，凡是能够满足多种材料要求的，都有机会参与这一未来产品领域的竞争。这一条主要适用于具有材料加工知识和相应生产诀窍，以及具有开发能力的材料制造商。

图7所示为一种现代化车身的制造技术，其中将一个铝制前车架与一个钢制后车架连接在一起。即使将重型内燃发动机安装于前桥上，也可使其达到重量平均分布的目的，同时又可优化车辆的整体重量特性。

2. 空间框架结构

“空间框架”这一术语，主要用于描述一个三维立体的网格式框架，它由封闭式型材和节点结构件组成，因而被称作“车辆的承重结构”。根据空间框架的不同布局，车身的板材零件既可纳入到车辆的结构件之中，也可作为附加的零件单独设计。空间框架结构主要适合于小批量生产的车型使用。在这种情况下，与钢壳结构相比，它在生产成本上有一定优势。铝材和钢材是用于制造空间框架的最好资源。铝制空间框架通过冲压成形的方式生产，而钢制空间框架则通过多次辊压成形的方式生产。

用镁合金型材制造的轻量级结构件甚至具有更高的发展潜力，但其生产成本较高，比如型材的生产相当复杂。

要落实这些由铝材制造的车身概念，半成品制造商的专业知识并不完全是竞争中的重要决定因素。而在金属成形和结构件生产技术领域中，具有实际应用知识的企业（如液压成形和铸造）起着关键的作用。结构件和车身外壳组件的优化，需要采用板金材料、铸造节点和冲压型材。板金件也可作为塑料部件的附件，比如像奥迪A8那样。这对供应商而言，需要掌握渊博的知识。

从实施空间框架结构的战略观点考虑，主要是开发和生产成本占据着主导地位。由于没有所必需的重型深拉压力机，因此利用较少的投资来生产这些车型的结构件也是可能的。对成本产生最大影响的是系列化生产的数量，因此，相关厂商应继续将未来的重点目标放在批量生产的工艺优化上。

3. 被动安全性

多年以来，在发生撞车事故的情况下，人们一直将车内乘客的安全性作为一个是否购买某款汽车的主要标准。汽车制造商非常了解这种情况，因此将这一技术领域看作为他们的重点项目。偶尔发生事故是难免的，此时，被动安全系统将被激活。其主要目的是为了减少乘客在意外事故后造成的后果。通过对不同制约系统（智能安全气囊、安全带和自适应座椅）的优化和碰撞自适性互动，就可达到提高被动安全性的目的。这种“智能”系统可分为两组：预碰撞系统和能用安全系统识别错误的系统，然后采取适当的行动，以减少因安全系统本身所造成的风险（如位置偏离等）。

目前正在开展一场辩论，它可能会导致对乘客的安全性要求方面进行修改，即在汽车正面发生碰撞的情况下，如何提高乘客的安全性。一方面，正在探讨车辆正面发生碰撞时如何提高其兼容性的问题，另一方面探讨关于儿童约束系统测试方法的现代化问题以及提高儿童和老年人胸部保护的问题。

然而，对于行人和骑车人而言，当他们与汽车碰撞时几乎没有任何保护。通常，第一次碰触都发生在汽车的正面部分，由于其容易给路人造成人身伤害，因此，对这部分进行优化是十分必要的。

为了减少脚部受伤，车辆下方应尽量减少安装容易造成人身伤害的部件。当行人的臀部碰到发动机罩的前端时，该部分应易于变形（这就是为什么现代汽车配有较低和侧向安装的发动机罩释放装置的原因）。当行人的头部碰到发动机盖的时候，它也应该易于变形，并应留出适当的空间，以免直接碰到发动机上。通过安装被动型和主动型一类的保护系统，行人的安全就能得到保证。被动型措施基本上包括采用适当的材料和改变车身前端的结构，以控制吸收行人碰到发动机罩时的一部分缓冲能量。主动型安全系统有额外的变形空间。这种安全保护是通过安装主动型发动机罩以及外部的安全气囊而实现的。外部安全气囊还应能覆盖靠近风窗玻璃附近的立柱。

4. 内部概念

汽车的内部可望发生进一步变化，这主要是通过应用电子元件（如远程信息处理服务和驾驶员辅助系统）来实现的。今天，安装在汽车仪表板上的显示器，用于导航和车载信息系统的计算机已经起到了重要作用。在将来，从仪表板上淘汰这一显示器是可能的，这样仪表板将采用比较平滑的设计，其占用的空间更少，设计更为容易。当使用这些辅助系统的可能性成为现实时，您只要“点击”和“运行”即可。

通过提升新车辆的概念，就会对新的概念车提出新的要求。混合动力汽车或电动汽车是在正常的汽车基础上制造的，其内部必须留出额外的空间，用于安装特定的设备（电池、电流转换器和充电器），而特别设计的电动汽车，则具有更大的设计可能性。

为了实现多元化功能的目标，我们同时注意到，采取主动型和被动型安全措施，应创建一个整体的内部概念。

强调使用电动汽车，其目的旨在减轻普通汽车的重量，但重量很大的电池无论如何需要平衡抵消。因此，采用那些轻质材料、更薄和更轻的座椅以及采用由碳纤维制造的支撑零件和构架结构件代替厚重的结构件是它们的理想目标。

我们还可以预期，未来的可再生资源和可回收利用的材料将起着越来越重要的作用。例如，亚麻、大麻纤维和棉花等一类材料被用于制造后窗框或阻尼材料之后，现在它们还可被制作成完全可见的透明材料。但与这一任务相关的要求（如经久耐用性、抗划痕性和令人愉悦的表面手感）及其相关的大批量生产工艺条件，阻碍了这些材料的应用。

车辆的特点主要是由其设计和内部的具体化定义的。客户个人的喜好和欲望，有面向生活型的（如宝马Mini），有豪华型或运动型的内饰（如梅赛德斯新型C级），这一切都在多种车型中得到实现。现在对定制化的内饰与可自由编程相结合的仪表板的需求也在不断提升。

为了抵消定制化的高生产成本，最好采用模块化系统，因为它们可避免不同功能的同类型零件和光学元件的全面重复开发。在汽车的内部也采用了具有额外功能（例如DVD播放机）的新座椅系统和创新的照明系统。

结论

根据产品技术的发展趋势及其所代表的机动性概念，可以得出汽车设计中未来技术的结论。此外，还对未来所需的汽车生产和发展竞争力提出了一些要求。

1. 技术成果

目前，汽车的开发可分为以下几个方向：

（1）能源效率；

（2）主动和被动安全性；

（3）行驶舒适性；

（4）商业性和娱乐性。

至于能源效率，通过对车辆采取措施，采用各种开发方式，降低燃油消耗量。这主要是通过应用在效率因素方面经过优化的各种组件和系统（如小型化柴油机和汽油机、自动变速器、运行平稳的轮胎、减轻重量及提高空气动力学特性等）。最为重要的是：机电一体化系统（如电子动力转向机构和空调）可以根据需要进行控制。

现在装有电力驱动系统的汽车越来越多，主要是混合动力和电动汽车。尤其是在城市交通道路上行驶时，使用这些汽车有一定的优势，有利于保护环境，因为在城市中行驶的汽车与在高速公路上行驶的汽车相比，常常需要多次加速和制动。通过回收再生，制动能量可再次使用。在电力机动性领域方面，还需要作进一步研究，以继续降低车辆的重量，并增加电池储存电能的能力。

除了继续提高未来汽车及其系统的电气化水平外，制造轻量化结构的汽车是汽车工业的一个基本活动领域。通过优化车辆的结构（如空间框架设计），并使用多种材料的组件，以达到减轻重量的目的，同时可提高车身的经久耐用特性（提高刚性和抗碰撞性能）。

另外一个正在进行大量研究活动的重要领域是汽车的安全性研究。一方面，主动安全系统（如跨车道辅助系统和半自动化驾驶系统）有待于进一步提高。传感器技术（如雷达、激光雷达传感器和摄像技术）以及传感器集群的进步和应用还允许有很大的改进，因为它们对确定系统的能力和成本有相当大的影响。

此外，通过对驾驶员（如防止其打瞌睡）和其他辅助功能（当汽车转弯或超车时）的监控，可以提高行车的安全性。

此外，被动安全领域为优化方案提供了多种可能性（例如车辆和行人识别的兼容性，提高对儿童和老人等乘客的保护）。尤其是主动和被动安全系统的不断融合，更具有十分重大的意义。一旦碰撞事故不可避免，安全系统就可以识别车辆周围的环境、其他道路使用者以及车辆的状态，然后采取必要的行动激活所需的主动或被动安全系统（例如一个角落受到正面和侧面的碰撞）。

为了提高舒适性，汽车上正在应用先进的电子控制底盘系统（如控制悬架和减振器）。在半自动或全自动泊车辅助领域中，还没有看到公认的市场渗透率。只有在不同等级的车辆中，转向系统实现了持续的电气化，才可望发生这种事情。随着产量的提高，系统的价格将会随之下降。

照明技术领域（如应用LED灯光作为白天以及车内的灯光）的重要性也与日俱增。可以看到，对多媒体应用（如汽车上导航系统和互联网）的需求也在不断增加，它将汽车及其驾驶员与周围的环境联系在一起。

根据专家的预测，由于电气系统和电子系统的大量应用，2009～2025年汽车领域所创造的价值将翻倍增加，而普通驱动系统所创造的价值将分别有所下降。在意义日益加深的电气元件和电子元件中，占最大份额的将是电池和电子控制系统。

在车辆全面电气化之前，还有很大的潜力可用于发展混合动力技术。

2. 工业和结构能力要求

在此期间，电子和软件扩展件的采购成本，将高于汽车整个车身的成本。汽车中电子元件份额的大幅度增长，是造成机械和液压元件替代品份额不断增加的直接结果。此外，传感器和摄像技术被应用于监控车辆周围的环境和驾驶员状况。而且还进一步需要电子和电气元件（如控制单元、电气线路、电力发动机和转换器），以支持车辆中各系统电气化的继续发展。在蓄能器技术领域中，仍然需要进行研究和开发，以改善电动汽车的电池性能（功率密度和成本）。如果不能发挥其必要的潜力，那么电力驱动系统是否能够在更广泛的基础上使用是令人怀疑的。

这显示出了各供应商行业的突出意义，并说明资源和半成品供应商以及精加工行业的重要性在逐渐下降。这为尚未涉足汽车行业而具有电子元件生产能力的企业提供了的机会。电子系统和机电一体化系统的应用正在逐步升级，因此需要扩大必要的知识面，以便更好地了解整个系统。

由于电气化和电子化水平的不断提高，以及在与此相关的控制和规章制度方面所作出的努力，对铜材和半导体材料的需求将会逐步增加。为了减轻汽车的重量，工程师们通过在结构和材料方面采取不同的手段。在纤维加强塑料和轻金属的使用中，结构件将具有越来越重要的意义。在这方面，将为尚未深度涉足汽车行业的制造商们开辟一个业务领域。

通过主动和被动安全系统的集成，以及通过底盘组件和系统与那些驱动系统的功能整合（集成车辆控制），使汽车系统的交联程度大幅度提高。这将导致额外的综合应用，并在结构、功能和能源等相互之间必须进行优化调整。由于技术要求逐渐提高，对涉及研究和生产的企业的要求也在不断提高。元件和系统的现有技术知识不足以满足要求。了解和优化汽车中不同系统的相互协作及其依赖性，不但需要从制造商方面广泛地了解整车的技术诀窍，而且还需要从供应商方面了解这些知识。

对于使用一些未来的技术，汽车行业是高度不同的。尤其是某些新技术，通过降低成本而不是增加功能的方式（如可调式悬架和减振器、四轮驱动、自动制动及超叠加转向）是站不住脚的，通过制造商创新的速度通常是缓慢的。如何突出市场的额外优越性，是其所面临的主要挑战之一。

这里所介绍的大部分技术，极有可能会大幅度增加车辆的制造成本。因此，重要的是应用技术营销，促进这些新技术的发展，提高必要的销售量，使规模经济能够开始良性运行。

由于复杂性和成本压力增加的特定条件，上述新技术的应用，将导致增加对制造商与其各自供应商之间的依赖性。从生产制造的角度来看，单一技术发展趋势的相互依存关系，也将扩大功能基础上的这些倾向。供应商应尽快对此进行调整，得到来自外部咨询专家的支持，可能会产生潜在作用，他们可以将整个“汽车和交通”系统的知识带给企业。（全文完）