Henning Wallentowitz教授
德国亚琛工业大学汽车工程学院（ika）
Jorg Leyers博士
采埃孚公司
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。
从今天的汽车功能和产品技术来看，在驾驶辅助系统、底盘技术、驱动技术和电子元件以及车身技术等领域，出现了如表所示的几大发展趋势。
驾驶辅助系统的技术发展趋势
驾驶辅助系统（DAS）使驾驶员与车辆、环境联系在一起。今天，DAS已成为汽车导航系统的一个部分，它利用导航系统和车道导航技术（ACC自适应巡航系统、起停系统、车道保持系统）来帮助驾驶员保持汽车的稳定性（电子稳定程序ESP和制动防抱死装置ABS）。
研究DAS的目的出于以下几方面考虑：区域的安全性，避免碰撞，减少撞车事故造成的影响，提高救援管理水平；舒适性，提高行驶舒适水平，减轻驾驶员的紧张和疲劳；交通效率，提高道路使用和通行能力，避免和减少交通拥堵；对环境的影响，降低油耗，减少噪声污染。
1．安全功能
DAS有助于提高车辆的安全性，避免发生意外事故，减少事故造成的影响以及实施和提高救援管理水平。
扩大照明功能，例如设置光束辅助装置（自动开启和关闭）、可变光线分布的自适应车灯、自适应制动车灯以及夜视辅助系统等，都为减少交通事故起到了重要作用。此外，扩大使用LED照明技术也有助于降低汽车的能耗。这些系统能够监控驾驶员的驾驶状态，发出警示信号，从而帮助驾驶员避免漫不经心的驾驶操作。此外还可使用盲点辅助装置、车道保持辅助系统以及ACC停止和行驶显示器。
未来的辅助功能包括车道跨越辅助功能。通过汽车与汽车之间的通信联系，交换彼此的位置和车况信息，车道跨越辅助系统会分析当时的交通情况，当其测定到有可能发生诸如撞车等危险情况时，就会向驾驶员发出警示。由于在汽车与汽车之间采用了一套预警系统，因此将来有可能会将一些有关交通拥堵、失事地点、施工区域或当地道路的危险情况（路面结冰、漏油、能见度低以及交通堵塞）等信息从一辆汽车发送到另一辆汽车上，同时，该系统将自动发出警示，或通过驾驶员以手工的方式发出警示。
2．舒适功能
通过DAS支持和实施的舒适功能实例，可以在下面关于“商业及娱乐”和“泊车辅助”的介绍中看到。
“商业及娱乐”这个术语涵盖了通信、娱乐和多媒体系统以及基于用户的互联网服务系统。人们对于所谓的“人机接口”给予特别的关注，因为其设计将对新车辆系统的实用性具有决定性的意义，例如在汽车中的互联网、“点击和运行”导航系统。这个接口包括将视频和音频信息传送给驾驶员以及输入用户的触觉和声音信息。实施开放式的接口是非常重要的，因为这类应用领域的创新周期通常只有6～12个月。因此，他们的产品生命周期远远短于车辆的生命周期。
同时，泊车辅助系统可完全自动地将汽车停泊在道路旁的纵向或倾斜空位上。它们还可以自动地离开纵向泊车位置。在该系统自动测量可用空间、起始位置和转向盘转向的同时，驾驶员仍可对汽车进行加速或制动操作。
3．提高通车效率，减少对环境的影响
驾驶辅助系统为提高现有的道路通行能力提供了机会，而且还可以帮助防止发生越来越严重的交通拥堵现象，并通过智能路线选择系统减少交通堵塞现象。
根据前瞻性基础设施和交通信息的考虑，采用优化路线的方法（通过智能导航）就可以减少汽油的消耗。例如，通过数字式道路交通图，可获得诸如地势高低或曲线半径一类的附加信息。即使驾驶员对路况变化不熟悉，采用ACC系统（在混合动力汽车中实施）也能够达到减少油耗的目的。ACC系统有助于避免因驾驶员误操作而带来的车辆突然加速或减速，从而达到平稳的速度特性。
底盘领域的技术发展趋势
在底盘领域可期望发展的技术主要体现在电子和电气系统及元件的使用份额不断增加。这一技术发展的特点是，弥补以及替代现有的一部分机械和液压元件，直至实施综合性动态控制系统。此外，还通过集成解决方案，使汽车的结构进一步轻型化，并降低其复杂程度。这些优点的获得具有非常重要的意义。
1．车辆的综合性动态控制
车辆的动态控制系统可以根据车辆的自由度进行构建：现正在对纵向动态行驶方向进行调整（例如通过ABS、ASR驱动防滑系统调节器、ACC以及自动啮合四轮驱动系统等）；在车辆横向稳定性方面，通过ESP—类的动态控制系统、双重转向系统（如宝马的AFS系统）、主动后桥动力系统（AHK）一类的四轮转向以及必要的驱动力分配系统，如转矩导向系统（采埃孚公司提供）进行调整。可控的悬架（见图1a）和阻尼系统对垂直方向会产生一定的影响。普通的阻尼器控制与悬架控制之间必然是不同的，前者根据当前的路面情况，通过减振器（如ZF Sachs公司提供的CDC阻尼器）中的电动控制阀来调节阻尼力，而后者基本上用于平衡车身（例如由图1b所示的戴姆勒公司提供的“ABC”主动型车身控制系统或由图1c所示的宝马公司提供的动态传动系统，它只用于调节前后桥的稳定器）。同时，通过积极地改变各轴上的车轮负荷（用阻尼器调节只需很短的时间），可能会对汽车的转向倾向性产生影响，要么是转向过度，要么是转向不足，而弹簧和减振器的设置可以影响汽车的转向动作。
所有这些不同的控制系统可以很容易地组合在一起，例如通过调节弹簧，从而增加转向轮上的车轮负荷。这一车轮侧向力的增加，将导致汽车整个转向过程的变化。同时，采用双重转向系统，有可能改变其转向比，给驾驶员提供一种更美好的驾驶体验。
为了更好地设计这些系统，需要对其整体以及整个车辆的动态特性进行深入研究。戴姆勒4Matic型汽车的开发打开了我们的视野，在这—汽车的行驶过程中，第一次“上线”对一个简单的模拟模型进行了计算。通过将模拟期望偏航率与根据车轮速度计算的实际偏航率进行比较，系统便自动地进行四轮驱动转向。这一动作增加了汽车的牵引力以及汽车的行驶稳定性。一个指示灯会向驾驶员发出信号，表明现在后轮驱动的汽车将达到其极限，而四轮驱动的汽车则可扩大这一极限。这些在汽车理论基础上建立起来的调节系统，一直在宝马公司的DSC车辆动态控制系统上继续使用。他们正在使用这些“上线”模拟系统作为一个标准的驱动功能，在需要时，可通过发动机干预和制动干预确保车辆的行驶稳定性。
对于这些车辆的动态控制系统来说，有几个必要的组件需要纳入总体功能中。
2．底盘的活动元件
性能的动态调控和调节可能性是底盘活动元件的一个显著特点。例如，底盘中使用的活动元件有可调节的稳定器，用于改变车轴弹簧预负荷以及可变空气弹簧的设备。
与今天通过降低加速度、倾角和车身滚动运动手段的标准车型相比，所有采用这些组件的未来汽车，在驾驶舒适性以及安全性方面都有显著的提高。与传统的车架元件相比，所有这些元件通常都装有大量的传感器和执行机构，因而会导致产生大量额外的开发和生产费用。这些活动系统的设计校准，需要从整体上了解汽车动态特性。另一个重要方面，这些系统的能源使用量增加，从而增加了车辆的燃油消耗。那些在弹簧力方向上与其垂直的系统则具有一定的发展潜力，例如由Muhr ＆Bender公司制造的弹簧调节装置可使车体弹簧围绕其自身的轴旋转。图2阐明了它的具体功能特点。这种类型的水平调节装置只需要消耗很少一部分系统能量。
由于活动底盘系统中的电子元件具有很高的速率，OEM厂商试图在子系统上采用标准化接口。因而，这一套完整的系统可以由多家公司制造，然后通过汽车公司的软件实现定制化生产。另一方面，虽然明显地存在着开发资源逐渐减少的趋势，但是在底盘系统的开发过程中，某些汽车制造商将大量的任务转包给他们的供应商承担。可是，由于几乎所有底盘子系统的制造商都没有足够的能力寻找到能够承担这些任务的供应商，因此要完成所有任务，最奸与整个价值链上的合作伙伴进行合作。
3．侧风的稳定
车辆综合性动态控制的可能
如果将制动力施加到面对风向的后轮上，那只会导致产生一个反向扭矩，而不是产生一个转向锁紧力。因而从整体而言，用制动器来补偿侧风，其舒适度要比前面提到的反向转向系统更为不利，这就有必要使用合适的动力转向系统。
⑶ 采用悬架系统
在一般情况下，通过应用一套可调节的悬架系统来补偿车辆的侧风灵敏度是可行的。当侧风吹起，面向侧风方向的悬架将伸长，这将导致后桥滑移角的增加。此时必须减小车轮负荷，即将悬架缩短（将车轮提升），依靠车身重量恢复车辆平衡。但是这种方式应该慎用，因为这将增加车辆侧滑的风险。
通常应对侧风问题可以考虑将三种策略结合在一起使用。
4．材料在底盘中的应用
由于需保持“不反弹质量”，底盘的设计要尽可能轻巧，因此随车轮一起运动的这些部件应尽可能轻巧。这可提高汽车行驶的安全性。图4所示为一个具体的应用实例，使用了一个由纤维加强塑料制成的客车弹簧，并达到了其所希望的功能性要求。
常见的底盘悬架大多使用铝材或高强钢，主要是为了降低生产成本。为了实现更好的弹性动力学，现正在使用承受横向和纵向力性能优异的车轮转向系统、橡胶弹簧或球接头。从总体上来说，底盘系统的设计需要掌握整车的系统知识。
轻量化底盘的作用是保持原有汽车行驶性能的同时，降低了发动机的功率。在现实生活中，发动机的排量正在逐渐降低，但通过增压等方式，发动机的性能正在逐步提高。
