系统|未来汽车什么样? 又将如何更好地服务人类的生产生活?

汽车大大拓展了人们的活动半径，也不断改变着人们的生产生活方式。随着移动互联、大数据、人工智能等科技的发展，共享经济、电子商务等新兴运营模式的兴起，汽车的应用场景和自身形态发生明显变化。未来汽车什么样？又将如何更好地服务人类的生产生活？
“新能源”推动低碳出行
长久以来，汽车主要依赖燃烧汽油、柴油等化石燃料，由内燃机驱动。伴随人们对环保、低碳的重视程度不断提升，新能源汽车发展步伐也明显加快。首先，储能式电动汽车越来越普及，其中包括纯电、混合动力和增程式电动汽车等。同时，燃料电池汽车进入新一轮发展阶段，其驱动系统实际也是电驱动。相比内燃机驱动，电驱动系统可实现电能与机械能之间的高效转化，具有结构相对简单、功率密度高、动力响应快、噪声振动小等优点；同时能够进行双向能量转化，具备机械能回收能力，可以有效减少车辆制动时能量的浪费。
电驱动系统主要由电动机、电控单元、供能系统(如动力电池)三部分组成，就是所谓的“三电”。电动机负责将电能转化为机械能驱动车辆，在“三电”中技术最为成熟。电控单元除了根据驾驶员的操纵指令驱动电机工作外，还肩负电池充放电管理、功率分配、制动能量回收、热管理等任务。电驱动系统的正常工作离不开供能系统持续、稳定、高效地供应电能。由于供能机理、安全性限制等原因，供能系统成为“三电”中最薄弱的一环，也最受消费者关注。以车用动力电池为例，受其工作过程电化学反应复杂等限制，动力电池的存储容量、充电时间、工作温度、使用寿命等性能指标都存在瓶颈，且各项指标相互制约。因此动力电池的综合性能提升一直是新能源汽车技术的焦点。
为解决电动汽车“里程焦虑”等问题，锂电池制造工艺逐步提高，石墨烯电池、钠离子电池等新型电池不断出现，旨在提高电池的能量密度与充放电性能；轻量化和结构优化正在不断减少用电量；电池热管理技术的不断突破提高了电池的低温性能；充电技术的不断发展显著提升了电池的充电速度。科技的发展使新能源汽车的短板逐渐得以弥补。按目前技术的发展速度，相信在不远的未来，电动汽车的续驶里程、充电时间、使用寿命、低温性能等都会显著改善，越来越好地满足人们的出行需求。
此外，车载供能系统将朝向多元化发展。随着制氢、储氢技术的发展，氢燃料电池系统有望在汽车领域实现广泛应用。氢燃料电池通过氢气和氧气进行电化学反应提供电能，具有能量密度高、加注迅速、零碳排放等突出特点，不但适用于市内通勤，也可用于重载长途运输。当然，目前条件下氢燃料电池系统还需要显著提高性价比和建立足够的基础设施及法律法规体系才能更大规模推广应用。然而，无论是储能式电动汽车还是氢燃料电池汽车，要实现真正的低碳还需要保证电和氢的源头清洁绿色，如通过风、光、水等可再生能源发电和制氢。
“聪明的车”跑“智慧的路”
汽车作为一种交通工具，需要使用者和公路等要素支撑才能完成公路交通的设定功能。“人、车、路”构成公路交通三个基本要素。其中，“人”不仅包括驾驶者和乘客，也包括行人和交通管理者等；“车”除了各类载运车辆还包括其搭载的安全保护、辅助驾乘、信息通信甚至娱乐等各种功能的系统；“路”除了我们认识的传统公路以外，还包括交通信号、探测感知、安全防护和智能运维等相关设施。在传统公路交通的发展历史中，“人”与“路”的功能和形态变化很慢，而“车”的变化较快、受人们关注更多。