今日焦點

讓汽車也變聰明

有了電子設備的加持,汽車就像生長了神經系統,無聊時讓你上網、危險時提醒你小心,聰明得不得了。

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未來十年,汽車最大的改變,將在電子設備及引擎。
電子設備將更能掌控汽車,而且使車輛及駕駛與外界連結。很快地,汽車業就會將十二伏特的電池,改為四十二伏特,以滿足這些新設備的需求。
汽車引擎也將做改變,以回應大眾對降低汽車排放二氧化碳及有毒氣體(如一氧化碳及氮氧化物)的要求。哈里遜.福特、卡麥隆.迪亞茲等好萊塢明星,風光地坐著小小的豐田混合動力車(Prius),出席奧斯卡頒獎典禮,顯示消費者和管理當局一樣,對汽車採用替代燃料的立場堅定。
目前比較有進展的,是電子設備。能透過無線電連接電腦及其他電子設備的Telematics(編按:指多媒體自動通訊系統,能在移動的車中,提供娛樂、行動通訊、汽車監測、衛星導航等服務),已經討論多時,但尚未如預期般廣為流行。二○○○年底特律車展中,福特展示一部簡單、方塊狀的汽車,名為24:7。外型很像小孩子畫的汽車,就只是一個四角加上輪子的方盒。儀表板上有個電腦螢幕,駕駛必須為汽車「登錄連線」(log on)。透過內建程式,這部車的功能,可以依使用者的需求而設定。它與網路相連,如果碰上交通阻塞,駕駛可以利用等待的時間,查看信箱及上網。
當時重視的,是連結上網的功能。現在汽車製造商回頭思考設計、速度、操控、性能及舒適。但不論在哪一方面,電子設備對汽車的重要性,與日俱增。例如,電子電路每分鐘六千次調校引擎內的油/氣混合比、點火序列(ignition sequence)及氣閥正時(valve timing)。沒有這樣的科技,汽車業不可能在過去二十年大幅提高燃料經濟性(fuel economy)。
電子設備也能在撞擊後的微秒之內,決定安全氣囊該如何充氣。類似的電子控制單位,新式的汽車內有八十組,幾乎是部小型電腦。電子設備正逐步取代機械零件,成為新式汽車的神經系統。只要更改方向盤、懸吊系統及煞車的軟體,就可以改變汽車的性能及操控性。
Telematics的使用,將這些功用,又往前推了一大步。Telematics使汽車與外界相連結,車內的電子設備則監控車子的機械系統,傳輸電子訊號更佳的數位式無線電,更是帶來許多好處。例如,汽車內建的系統,能記錄安全氣囊在何時何處充氣,有助事後釐清撞擊的實際狀況。
二○○○年時,美國新出廠的車輛,每二十部中就有一部裝設Telematics。有分析師預測,在未來三年內,將提高為每三部就有兩部裝有Telematics。同時,衛星導航系統的使用者,也會從一百萬增加到三千萬。

電子設備掌控汽車

Telematics的應用內容,汽車業目前分三個方向進行。第一,是所謂的前座導向,強調安全及防護設施,包括路況報導、衛星導航地圖,及發生意外事故時,自動連結急救單位,即使車內人員無法明,救護人員也能找到失事車輛的地點。
第二種為後座導向,提供隨選數位電影及互動電玩。第三種,則是將電腦監控到的機械零件的技術資訊,傳送給製造商或經銷商。廠商可以遠距診測零組件的問題,甚至預測可能發生的狀況。
Telematics已經在商用運輸業發揮極大效用。基於安全、防護、作業等理由,貨運公司需要隨時掌握貨車的所在地及狀況。這就要靠車內的全球定位系統(GPS)。在英國,GPS也被某些高速公路用作貨車收費系統的一環。
Telematics也有助提高汽車的安全性。美國政府道路安全主管單位統計,高速公路的死亡車禍中,有四三%肇因於車輛偏離車道。現在許多高級車種都裝有Telematics,提醒駕駛,已經偏離車道,或是離另一部車子太近了。這類設施如能廣泛運用,將能使開車更為安全。有些車子甚至有行駛控制,在與他車相撞前,將車子停下來。飛雅特甚至展示過一款「無人駕駛」汽車,能夠發現障礙物,並操縱車輛繞過障礙物。
接下來的發展,將是電子取代機械,掌握車輛的主控權。電子和空氣動力的結合,將可開關引擎汽缸的氣閥,淘汰目前複雜的機械式開關。

催生零排放汽車

不過,電子設備的運用,有個很大的問題。和個人電腦的使用者一樣,豪華汽車車主可能會發現,他們新穎別緻的賓士或BMW,忽然出狀況,因為軟體出了問題。目前汽車內的電子設備數目極多,製造商必須裝設複雜精密的電子網路來整合。一家零件公司負責人透露,電子設備故障的機率,是機械零組件的七倍。
四十多年來,環保人士指責汽車排放的氮氧化合物,造成各地的空氣污染。今年夏天,加州政府要求汽車廠商從二○○九年開始,減少三○%的二氧化碳排放。
加州原先即有規定,從明年起,汽車廠商製造的新車當中,至少有一○%必須是「零排放」汽車(ZEV),否則不能在加州銷售汽車。加州汽車市場佔全美十分之一,因此加州州政府的規定,影響力極大。經過討價還價,實施時間將稍做延後,福特和克萊斯勒撤回不服這項規定的告訴,現在每家汽車廠商都加快腳步,要在時限內生產出ZEV。
真正零排放的汽車,必須靠燃料電池及電動馬達推動。燃料電池將空氣中的氫及氧結合成水。過程中,產生電流,足以發動車輛。本田率先推出市場上第一部ZEV,其他車廠也全力開發中。通用汽車最近將一部全用燃料電池驅動的迷你廂型車,從北極圈一路開到葡萄牙,以測試系統性能。但燃料電池的製造成本,仍比內燃引擎貴十倍,而且設立氫氣加氣站的成本、技術及安全問題,仍待解決。
在此同時,許多車廠仿效已售出二十萬輛的豐田Prius,推出混合動力車。混合動力車在電動馬達及電池之外,附加一個小型汽油或柴油引擎。電動馬達負責啟動及慢速行駛,全速上路之後,則由傳統引擎接手。
理論上,燃料電池的燃料經濟性,高過任何一種現有的引擎。扣掉從碳氫化物、石油、燃煤或瓦斯萃取氫氣所需的能源,燃料電池的效能為三○%,是內燃引擎的兩倍,不過只比柴油混合引擎好五個百分點。不過,如果使用核能或再生電力,從生物體、地底的煤礦或是水中萃取氫氣,就能大幅降低整個系統的碳化合物排放。通用汽車研究單位主管賴瑞.柏恩斯估計,只有這樣徹底的改變,才能解決將來中國及印度汽車化後的問題。
但在相關問題尚未解決之前,許多人認為,二十年內,混合動力車是減少二氧化碳等廢氣排放問題的最好方法。另一個暫時的方法,福特汽車研究部門主管吉哈德.史密特指出,是使用燃燒氫氣的內燃引擎。雖然效率不如氫氣燃料電池,卻對將來汽車業轉換至氫氣燃料電池系統,很有幫助,給汽車業者時間,建立氫氣配送系統。不論採取哪種方式,電力都正在改變汽車的風貌。

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