| 词条 | Hy-wire |
| 释义 | Hy-wire概念车是在通用汽车于2002年北美国际车展上首次推出的“自主魔力”(AUTOnomy) 概念车基础上开发的，融合了“自主魔力”的各项主要技术创新。 Hy-wire介绍通用Hy-wire是一个全球性复合产品，它的底盘和车体设计、开发来自于美国，一些设备的研制来自于德国，生产总部在瑞典，有线技术的开发则在荷兰和意大利。首次发布是在2002年9月的巴黎国际车展。 Hy-wire 为Hydrogen 与by-wire 的合成词，意为氢燃料驱动-线传操控。 Hy-wire设计通用汽车研发的Hy-wire 氢燃料电池线传操控车是一款功能完善，并已可驾驶的概念车，通用汽车还宣布将在2010年之前实现这款车的商业化生产。很多汽车厂商如丰田，本田，福特都致力于替代燃料车的研发，但只有通用汽车在这一领域取得实质进展，应用了一系列通用汽车及其合作伙伴研发的先进技术。举例来说，Hy-wire彻底摒弃了传统内燃发动机，由燃料电池提供动力，就像目前在宇宙空间站上所应用的燃料电池一样。氢和氧通过电化学反应产生动力，而此过程中排放物中没有难闻的气体，没有烟尘，没有造成温室效应的二氧化碳，只有无污染的水和热量。 Hy-wire外观这款车也摒弃了一个世纪前自汽车发明之初就延续至今的传统机械连接装置。该车的转向、制动系统完全由电子操控，采用了飞机驾驶中的线传操控技术。传统汽车上的转向柱与方向盘，由一个彩色的小屏幕和两个手柄代替。加速时，司机只需转动手柄，减速时则只需压迫位于同一手柄上的刹车制动器；而转向时，只需上下滑动手柄即可。 这款车的后视镜由一台摄像机代替，它会将车后的情况反应到电子监控器上。同时，一些重要数据，如车速和燃料电池状态也显示在屏幕上。因为这款车可以完全由电子系统进行控制，驾驶者完全可以根据自己的喜好实现个性设置。比如制动系统可以设置得柔软一些或者硬一些，动力性能可以设置成运动模式或者普通模式。 由于彻底摒弃了传统的机械控制装置，没有了传统的发动机舱，使得Hy-wire的车内空间从头到尾非常开阔。取消了转向柱，使得设计者可以从舒适和安全的角度出发，将操控系统设置在车的任何部位。比如，甚至可以将操控系统设置在车的后排座位上。 Hy-wire配置Hy-wire最突出之处即没有发动机间隔间。由玻璃纤维和玻璃制成的车身与铝底盘只是用10个电子和软件系统简单地连接，并不是一体式的。由于此车使用了大量的玻璃，因此观赏者可以将其从头至尾看得十分清楚，同时也为驾驶者提供了一个清晰的视野。 Hy-wire使用了X－drive系统，此系统的功能是使转向、制动和其它一些系统通过电子控制即可工作，此系统的优点还有减轻了车的重量，且操作简单。Hy-wire的燃料电池驱动系统能够持续供应94千瓦的动力；电子马达用来驱动前轮；线传操控转向和刹车；三个紧凑的燃料氢储存罐可承受每平方英寸5000磅的压力；没有发动机、变速器、排气系统和机械连接装置。 Hy-wire的核心部分就是和车身等长，铝制滑雪板状的底盘。底盘中安置了燃料电池，电子马达，压缩氢气罐和所有的电子设备。由于玻璃纤维的车身只是个外壳，车主可以根据个人的喜好自由更换车身，就像更换手机外壳一样方便。所以，理论上你可以在周末让它成为一辆旅行车，而在平时又可以改为一辆微型车来接送孩子上下学。 当然，Hy-wire目前只是一辆概念车，等到2010年第一辆车正式上路，还需要一向以行动缓慢著称的汽车工业加速更新。很多基础设施，如以前的加油站和汽车服务中心将要改为氢气存储站及调试电子系统的服务站。如果我们努力的结果可以普及安全、经济、无污染的交通工具，从而减少甚至消除我们对于传统燃料的依赖，那我们的努力是完全值得的。 全球性协作的结晶通用汽车公司(GM)的Hy-wire概念车是二十一世纪全球性公司协作的显著标志。 该款创新且功能强大的概念验证型车是跨大西洋协作的成果，合作各方包括通用在美国和欧洲的工程及设计部门，意大利的设计机构Stile Bertone，以及位于瑞典的线控技术开发商SKF Group。来自四个国家的工程师、设计师和技术人员克服了场地、时区和语言障碍，在八个月内完成了这项工程。 通用公司的设计和技术融合部总监兼Hy-wire概念车的项目经理Chris Borroni-Bird说：“我们在很短的时间内就克服众多文化差异，并在所有人员之间建立起一种和谐、跨大陆的合作模式。” 通用公司在美国纽约州Honeoye Falls和密歇根州Warren的工程师和设计师开发了汽车底盘和车身设计、工程规格以及电气系统整合。通用公司位于德国Mainz-Kastel的研究部门的工程师则负责整合燃料电池驱动系统，该系统同样应用于HydroGen3概念车。 通用公司的团队与车身制造专业公司Stile Bertone也紧密合作，Stile Bertone在其靠近意大利Turin的Caprie车间制造了该款轿车。SKF Group在其位于荷兰和意大利的实验室开发了该车的线控技术。 通用及其伙伴是如何合作的？ 通用公司在Mainz-Kastel研究部门的燃料电池系统整合经理Christof Scherl说：“除了对激动人心的合作项目充满热情外，通用在美国和德国燃料电池中心安装的高科技卫星和虚拟现实设施令顺利的合作更加容易。” 三个研究部门的五百名工作人员可以利用视频会议设施讨论技术问题。 Borroni-Bird表示：“通过这种方式，就有可能在大西洋的两边同时观看概念车的三维视图。特殊的软件能让我们观看并讨论制造细节，如有需要，可立刻作出改动。” 通用公司设计部门的造型经理Alan Rhodes表示，在将汽车的数字资料传递至Bertone，以便把车身内外结合成美国设计师所期待的结果时遇到了一些挑战。 Rhodes说：“一旦我们开发出Hy-wire的外型，我们就必须确保数字资料能与Bertone的系统间进行迅速、兼容的传递。我们现已拥有一个能与Bertone通讯良好的系统。” 使Hy-wire得以迅速开发的跨大陆合作，源自通用公司在九十年代扩展其燃料电池研究和开发项目的不懈努力。现已取得的成果包括开发出HydroGen1（氢动1号）燃料电池车，该车创下了十五项速度和行程记录；用于分布式发电的固定燃料电池；以及对燃料电池堆和燃料处理器作出的无数改进。 通用公司负责研究、开发和规划的副总裁Larry Burns说：“我们在燃料电池技术方面正取得重大进展。在过去的四年中，我们已将特定功率的燃料电池堆的尺寸和重量减少了十倍，同时也将成本降低了十倍。” 通用公司最新一代的燃料电池堆具有每升1.75千瓦的功率密度，这是迄今任何燃料电池开发商所推出的最高的功率输出。此外，对汽车在低于零度情况下的启动也作了重大改进。 为满足这项新技术的要求，通用公司的燃料电池团队汇聚了各种学科的众多专家，其背景已超出了汽车行业本身。例如，化学家、物理学家、软件专家和电气工程师均从事燃料电池和贮氢技术的开发。 通用公司在德国的燃料电池开发中心总裁Erhard Schubert说：“知识产权对这项关键技术而言至关重要。我们的研究专家具备的多方面知识为我们取得成功提供了最佳条件，同时这将令通用获得重要的市场先机。” 通用公司预计到2010年会有大量燃料电池汽车上路行使。Burns说：“Hy-wire增强了我们对获得生产型燃料汽车市场认可的信心。” Burns表示：“我们将利用在世界各地的人才和专长，以在十年后提供类似Hy-wire的汽车。” Hy-wire基本知识目前轿车设计主要有两大基本要素：内燃机和机械与液压连杆。如果您曾经观察过轿车发动机罩下的装置，那您就会知道内燃机需要很多附加装置才能正常运行。因此，不管设计师要对轿车进行哪些其他设计，总要为内燃机留出空间。 对于机械和液压连杆来说，情况同样如此。此系统的基本理念是，驾驶员直接地或多或少操纵轿车内的各种传动装置（方向盘、制动器等），方法是操纵通过轴、齿轮和液压装置连接到这些传动装置的驾驶控制装置。例如，在齿条和小齿轮转向系统中，转动方向盘，会转动连接到小齿轮的轴，小齿轮又使连接到轿车前轮的齿条运动。除了限制轿车的构建方式外，连杆概念还限制了我们的驾驶方式：方向盘、踏板和换挡系统都是围绕连杆理念来设计的。 Hy-wire（以及它的前任概念车AUTOnomy）的显著特征是，它既没有发动机，也没有连杆。代替发动机的是一个燃料电池­堆，它为连接到车轮的电动机提供动力。代替机械和液压连杆的是线控驱动系统，这是一个计算机，实际由它来操控车轮和制动器等装置，其输入信号来自一个电子控制器。现代战斗机和很多商用飞机中采用的也是这种控制系统。 这两种替换的结果是，我们看到一种完全不同的轿车，同时获得完全不同的驾驶体验。没有方向盘，没有踏板，没有发动机室。实际上，真正推动轿车沿着路面运动的所有装置都容纳在一个28厘米的位于轿车底部的铝制底盘（也称为滑板）中。底盘以上的所有装置的设计目的只有一个，那就是驾驶员操作的方便和乘客的舒适。 这意味着，驾驶员和乘客无需坐在一大堆机械装置后面。此外，Hy-wire有一大块前挡风玻璃，这让每个人对路面都有清晰的视野。纤维玻璃和钢制乘客舱地板完全是平的，这很容易就为每个座位留出大量放置双腿的空间。将车辆的大量装置都集中在车辆底部也增强了安全性，因为它使轿车发生倾倒的可能性大大降低。 但这种设计最酷的地方是，它允许您完全将乘客舱去掉，换成不同的舱。如果想要从大篷车变成运动型轿车，无需买一辆新车，只要一个新的车身即可——车身要便宜得多。 如果还需要大篷车，很容易就可以换回去。这种换车身的后勤服务方式尚不明晰——如果这个理念受欢迎，可能会设立专门的换车身服务站，您可以在那里换上各种不同的车身。当然自助方式也行，那么驾驶员可以在车库里自己换车身。 动力Hy-wire中的“Hy”代表“氢”，也就是燃料电池系统的标准燃料。与电池一样，燃料电池具有带正负电的两端，驱使电荷流过与两端连接的回路。与电池的另一个相似点是，它们也是通过化学反应产生电量的。但与电池不同，您可以通过补充化学燃料持续地为燃料电池充电——本例中，是从车载存储罐中补充氢，从大气中补充氧。 其基本理念是，使用催化剂将氢分子（H2）分解成两个H质子（H+，带正电的单个氢原子）和两个电子（e-）。燃料电池阴极（带负电）上的氧通过一个质子交换膜，将阳极的H+离子吸收过来，但阻止电子流。电子（带负电）被吸收到位于膜另一侧的质子（带正电）处，但电子必须通过电路，才能到达。运动的电子形成了电流，驱动回路上的各个负载（例如电动机和计算机系统）。在燃料电池的阴极，氢、氧和自由电子化合，形成水（H2O），它是系统的唯一排放物。 在氢燃料电池中，催化剂将阳极的氢分子分解成质子和电子。质子经过交换膜，朝阴极的氧运动，电子在阳极和阴极之间的电线运动。在阴极，氢和氧化合生成水。许多燃料电池串联，通过电路提供足够的电量。 一个燃料电池只能产出少量的动力，因此您需要将许多燃料电池组合成一个堆，产生够用的动力。Hy-wire中的燃料电池堆由200个独立的燃料电池串联而成，它们加在一起，可以提供94千瓦的持续功率和129千瓦的峰值功率。通过传统的散热器系统，冷却紧凑的燃料电池堆（大约与PC塔一般大小），该散热器系统由燃料电池本身提供动力。 此系统可提供从125到200伏的直流电压，具体取决于回路中的负载。电动机控制器将该电压升压至250到380伏，并转换成交流电，驱动三相电动机，使车轮转动（类似于传统电动轿车中所用的系统）。 电动机的任务是为前轮轴提供扭矩，使两个前轮转动。控制单元通过增加或减小施加到电动机的电流，来改变车速。当控制器将燃料电池堆的最大功率施加到电动机时，电动机的转子以12,000转/分的转速旋转，产生215.4牛米的扭矩。一个传动比为8.67:1的单级行星齿轮将该扭矩提高到最大1867.5牛米，施加给每个车轮。此扭矩足够使1,905千克的轿车以161公里/小时的速度在水平路面行驶。较小的电动机操纵方向盘，让轿车转向，电控制动卡钳让车制动。 驱动此系统所需的气态氢燃料存储在三个圆柱罐中，总重大约75千克。圆柱罐由特殊的碳合成材料制成，具有容纳高压氢气所需的高结构强度。当前模型中的圆柱罐可容纳大约2千克氢，压力大约为350兆帕。在将来的模型中，Hy-wire工程师希望将压力阈值提高到70兆帕，这可以提高轿车的燃料容量，从而延长行驶距离。 最终，通用汽车公司希望缩小燃料电池堆、电动机和储氢罐，以便将底盘厚度从28厘米减小到15厘米。这个更紧凑的“滑板”会让车身设计更有灵活性。 控制Hy-wire的“大脑”是位于底盘中间的中央计算机。它将电子信号发送到电动机控制单元以改变车速，发送到转向机构以使车转向，发送到制动系统以制动。 在底盘级别，计算机控制驾驶和动力使用的各个方面。但它是从更高级别——也就是车身内的驾驶员——获得命令的。计算机通过单个通用引入端口连接到车身的电子装置。这个中央端口的基本工作方式与个人电脑上的USB端口相同：它将持续的电子命令信号流从轿车控制器传送到中央计算机，将反馈信号从中央计算机传送到轿车控制器。另外，它为所有车身电子装置提供运行所需的电能。十个物理连杆将车身锁定到底盘结构。 驾驶员的控制单元被称为X-drive，类似于视频游戏操纵杆，而不像传统的方向盘和踏板。该控制器有两个符合人机工程学的把手，位于一个小型LCD监视器的左右两侧。要让车转向，只需轻轻上下滑动把手——无需向传统轿车那样一直转动方向盘，只需将把手保持在转向位置。要加速，可转动其中一个把手，就像在摩托车上转动节气门一样；要制动，可捏其中一个把手。电子运动传感器，与高端计算机游戏操纵杆上的类似，将运动转换成中央计算机能识别的电子信号。控制器上的按钮使您可以轻松地从空挡换到前进挡或倒挡，起动机按钮使汽车起步。由于所有装置都是手控的，脚可以解放出来，想干什么都行（设想一下，在每天上下班途中，在车上用按摩器给脚按摩）。 控制器中央的5.8英寸（14.7厘米）彩色监视器显示传统轿车仪表板上的一切内容（车速、里程、剩余燃料量）。它还显示从轿车两侧和尾部上的摄像机获取的后视图像，代替传统的后视镜。第二个监视器位于驾驶员旁边的控制台，向您显示音响、气候控制和导航信息。 由于X-drive不直接驱动轿车的任何部位，它实际上可以放在乘客舱中的任何位置。在当前的Hy-wire轿车模型中，X-drive可摆到前面两个座位任意一个，因此，甚至无需起身就能切换驾驶员。还能方便地将X-drive上下移动，以提高驾驶员舒适性，当您不驾驶时，甚至可以将它完全取出。 线控驱动系统最酷的一点是，您可以不更改车内的任何机械部件，就能对车辆操作进行微调——只需要通过某个新的计算机软件就能调节转向系统、加速器或制动器灵敏度。在未来的线控驾驶汽车中，您将很可能只需按几个按钮，即可根据自己的喜好来配置控制装置，就像您现在可以调整汽车座位一样。在这种系统中，也许还可以为家庭中的每个驾驶员存储各自不同的控制首选设置。 人们关注线控驱动车辆的一个大问题是安全性。 由于驾驶员和轿车机械部件之间没有物理连接，因此一个电气故障可能意味着完全失去对车辆的控制。为了使这种系统切实可行，线控驱动轿车需要备用电源和冗余电子连接。通过采取足够的此类安全措施，没有理由认为线控驱动轿车比传统的轿车危险。实际上，很多设计师认为它们要安全得多，因为中央处理器能监视驾驶员的输入。另一个问题是为轿车增加足够的碰撞保护。 推广此类轿车的另一个主要障碍是，要找到能量效率高的方法，来产生、运输和存储车载燃料电池堆所用的氢。以现有技术，实际氢燃料的生产会得到与使用汽油机几乎一样的污染，而且存储和配送系统也有很长的路要走（欲了解更多信息，请参见氢经济的工作原理）。 我们是否会有机会买到Hy-wire？通用汽车公司宣称，如果能解决主要的燃料和安全性问题，完全可以在2010年推出量产版。但即使Hy-wire团队无法完成这个目标，通用汽车公司和其他汽车制造商也一定会计划在不久的将来对传统轿车进行重大变革，向计算机控制和环保的方向发展。在未来一二十年内，公路上的活动十有八九将出现一些重大变革。 Hy-wire数据最大速度：161公里/小时重量：1,898千克 底盘长度：4.3米 底盘宽度：1.67米 底盘厚度：28厘米 车轮：八辐轻合金车轮 轮胎：前轮胎51厘米，后轮胎56厘米 燃料电池功率：94千瓦持续功率，129千瓦峰值功率 燃料电池堆电压：125到200伏 电动机：250到380伏三相异步电动机 碰撞保护：前后“碰撞区”（或称为“碰撞箱”）可吸收冲击能量 通用汽车公司正在申请的相关专利：30 通用汽车公司设计团队成员：500+ Hy-wire试车2003年11月18–19日，在通用汽车2003能源动力高新科技北京巡展中，通用汽车将以一系列在中国从未展出和试驾过的“未来汽车”充分展示其在实现氢经济道路上近、中、长期的不同发展阶段和不同技术特点。这些车型包括：线传操控Hy-wire燃料电池车，“氢动三号”(HydroGen3)燃料电池汽车，“轮毂电机”S-10混合动力型货车,别克液化石油气实验车以及通用汽车与上汽集团联合研发的中国首辆燃料电池车“凤凰”燃料电池车等。 |
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