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商用车新技术简析
2019-04-16 15:25:18· 来源：期刊《重型汽车》 作者：张春豹，王克峰，杜梦
摘要：商用车作为一种运送人员与货物的车型，经过百年多的时间发展，越来越向轿车化、集成化、电气化、智能化、舒适化方向发展。尤其进入21世纪以来，商用车上的
摘要：商用车作为一种运送人员与货物的车型，经过百年多的时间发展，越来越向轿车化、集成化、电气化、智能化、舒适化方向发展。尤其进入21世纪以来，商用车上的新材料、新工艺、新技术层出不穷。针对时下最火热的智能汽车及无人驾驶趋势，本文对近几年及未来将出现的商用车新技术进行介绍、分析，以加深读者对当今汽车及未来交通工具发展趋势的理解。
一、前言
随着各国对环境问题越来越重视，新能源汽车也越来越备受瞩目。越来越多的车企投入大量的人力物力参与到新能源汽车的研发中来，产生了许多创新新技术。结合国家政策导向及消费者需求趋势，分析商用车上在用或未来将会采用的新技术。本文从环保、安全、舒适、便利四个方面介绍商用车新技术。
二、环保新技术
2.1 “微”排放
目前，大部分商用车的发动机采用柴油机作为动力装置，柴油机( 包括汽油机) 在燃烧过程中，造成污染，并引起温室效应。当今主流技术是采用“电控高压共轨（单体泵)+EGR( 废气再循环)+DOC( 柴油氧化催化器）+DPF( 柴油颗粒过滤器)+SCR( 选择性催化还原剂)+EGP+ 氨气捕捉器”相结合的方式提高燃烧效率，并对燃烧后的尾气进行后处理, 尽可能的除去其中的有害气体，减少碳排放。
2.2 “零”排放
要想从根本上消除车辆尾气带来的污染，就需要做到“零排放”，目前的主流技术是用电动机代替热力机来作为车辆的动力源。电动机所需电能来自于车辆携带的电池，在车辆的整个运行过程中，没有尾气排放，是当今乃至以后的环保首选技术。纯电动商用车除了具有没有污染的优势外，还具有噪声低、结构简单( 省去了发动机、燃油箱、燃油控制系统和排气系统)、效率高、适用范围广、耐候性强的优点。它的主要构造包括驱动系统、底盘、车身及各种辅助装置，但受限于续航里程、充电不方便的原因，除在市政、码头等行业使用外，并没有大范围普及开。随着电池技术的发展和充电设施的跟进，在未来商用车市场，纯电动车辆必会大放异彩。
三、安全新技术
3.1 上坡辅助系统（HAC）
商用车普遍自重较大，在上坡起步时，驾驶员右脚从制动踏板切换到加速踏板过程中，由于行车制动消失，车辆由于自重下滑，很容易引发交通事故。传统的驾驶操作遇到此类情况，对驾驶员的技术要求较高，若是驾驶技术不熟练的驾驶员很容易操作失误，导致溜车。
上坡辅助系统（Hill-start AssistControl，HAC）即是针对此种情况开发，车辆在陡峭或光滑坡面上起步时，驾驶员从制动踏板切换至油门踏板过程中，上坡辅助系统辅助控制暂时对车轮施加制动力以阻止下滑，保持短暂的时间后自动松开制动，车辆正常行驶，且不会溜车。
上坡辅助系统一般没有专门按钮控制，系统默认开启，当检测到以下四种情况时立即开启：①自动档车辆处于D或S档位（不可在R、P档位）；②车速大于0km/h；③车轮转动方向与行驶方向相反；④打滑警示灯闪烁且蜂鸣器报警（若是配备的话）。
3.2 主动防侧倾系统
商用车( 尤其在带挂的情况下) 在转弯时，内外侧同时受到离心作用，车辆会出现侧倾现象。侧倾会使轮胎变形，影响使用寿命及安全性，甚至会使车辆发生侧翻。针对此情况，除了在设计之初，考虑降低车辆重心外，还可以加装主动防侧倾辅助系统。该系统使用装在前后桥上的主动式稳定器，以抵消车辆在拐弯处的侧倾趋势，确保车辆在任意速度下的高度灵活性、负载改变时的平稳反应和精确转向。
系统在检测到转弯或突然方向改变时，横向稳定器发挥作用，增加悬架刚性，防止车辆侧倾。原理即在于主动防侧倾力矩（前后桥上）可抵抗侧倾力矩。系统根据控制单元内规定的特性曲线抵消侧倾角。现如今，横向加速度低于约5m/s2(0.5g) 时可以完全抵消侧倾角。
但系统原则上仍为辅助驾驶系统，当横向加速度较高时，即使有主动防侧倾系统也会产生侧倾角。驾驶员可以通过侧倾反馈和不断增加的转向不足趋势得到提示，表明车辆正在接近极限范围。该系统现阶段还无法消除侧倾力矩引起的轮胎受压变形。
3.3 泄气保用轮胎系统（RSC）
相比于乘用车来说，商用车使用的轮胎在数量上更多，使用环境总体也更差。而且，一旦商用车轮胎出现爆胎等故障，带来的损害也更大，所以更需要保证轮胎使用的安全性。充气轮胎作为当前轮胎的主角，短时间内找到一种能完美替代的轮胎形式也不太现实，所以我们还要在充气轮胎的基础上进行改进。针对轮胎泄气及爆胎等问题，防爆轮胎（也称泄气保用轮胎）应运而生。轮胎的支撑原理主要是利用轮胎侧壁进行支撑，“爆胎”通常会使胎壁崩裂，使轮胎失去支撑力，导致车辆重心发生偏移，尤其是转向轮胎，爆胎后很容易引起车辆失控。
防爆轮胎与传统轮胎的不同之处在于具备防爆特性，侧壁得到加强，附加的气门嘴条带和高耐热橡胶材料等。现阶段，RSC可以在轮胎泄气的情况下，车辆以80km/h的车速可行驶250km,以避免车辆失控并提供换胎的条件。防爆胎的设计原理是强化侧壁或是设计单独的固定圈，目的在于给轮胎提供支撑。当前的防爆轮胎降低舒适性且成本偏高，不过随着技术的发展，防爆胎作为提高安全性的关键环节会普及开来。
3.4 主动避撞系统
车辆碰撞带来的损害不言而喻，尤其是对于商用车而言。以往的碰撞情况处理完全靠人为的判断，这种人为的判断存在着误判、误操作、延时等的问题，并不能减少车辆碰撞的产生。针对此种情况，近年来逐渐开发出车辆主动避撞系统，将碰撞的判断交由车辆自身判断控制，极大地弥补了人为判断的缺陷，减少车辆碰撞的发生。
主动避撞系统主要包含前避撞及后避撞系统。车辆前后安装有探测雷达和摄像头，实时监测行驶方向的路况。
当前方车辆突然刹车或者本车快速靠近前车，并且两车距离小于安全值时，系统先显示红色警示标志及发出警报声提醒驾驶员采取应对措施。同时，系统会预先提高刹车系统内的油压并增加悬挂的硬度，为随时可能出现的紧急制动做好准备。这一阶段发出的综合提示希望驾驶员进行制动，这往往是避免事故发生的最佳时机。如果驾驶员对第一阶段的警示无动于衷，刹车系统会先进行一次点刹，以引起驾驶员的注意，促使其对车辆进行主动人为干预。同时，系统轻微收紧安全带进行提醒。此时，若驾驶员采取刹车措施，系统会根据与前方的距离主动追加精准的刹车力。如果驾驶员仍不采取应对措施，系统将以3m/s2的减速度进行自动刹车，同时关闭车窗与天窗，并自动开启危险警告灯。
当检车到后方有车辆正在快速靠近，并可能发生追尾本车的事故时，系统先点亮自适应刹车灯来警示后方车注意安全，同时关闭车窗、天窗。若后车继续靠近，系统会收紧安全带，同时调直座椅靠背，并将头枕向前调节贴近乘客头部，靠背内的调节气垫也会自动充气，做好被追尾的防护，减轻驾驶员损伤。
3.5 主动行人保护系统
车辆安全除了常规的保护驾驶员及车辆本身外，还应考虑到对道路行人的保护。而仅靠司机的视觉判断控制存在着应急时间较长、紧急措施失当的风险。针对此种情况，特开发了主动行人保护系统。
该系统包括行人辨识系统和碰撞保护系统。行人辨识系统包括动态捕捉和位置判断的功能，动态捕捉有白天使用的摄像头及夜间使用的红外线辅助识别。当系统检测到车辆驾驶方向存在行人时，进行安全距离判断，运行主动避撞系统的判断流程，最终实现避免撞到行人。而在碰撞无法发生避免的情况时，乘用车可以通过提升发动机弹性舱盖和打开覆盖挡风玻璃下部和A 柱安全气囊的方式减轻对行人的伤害。而商用车由于自身结构原因无法采取此种方式，现阶段只能通过使用吸能保险杠及尽可能的道路车人分离的方式保护行人。
四、舒适新技术
4.1 主动电磁悬架系统
主动电磁悬架系统是一种利用电磁反应的新型的智能化独立悬架系统，它利用多种传感器检测路面状况和各种形式工况，传输给电子控制器ECU，控制电磁减振器做出反应，抑制振动，保持车身稳定，特别是在车速较高、突遇障碍物时。更能显出他的优势。系统的核心部件是阻尼可控的磁流变减振器，这种减振器中填充着磁流变液体，是将可磁化的软铁颗粒悬浮在碳氢化合物溶液中，即它是由合成碳氢化合物以及3 ～ 10μm大小的磁性颗粒组成。
当磁性线圈未通电时，减振器油液的磁粒子无规则排列，在活塞上下运动时，单个粒子被强制通过活塞孔；含有微粒的油液对于活塞具有较低的阻值，使得阻尼力较低。当磁性线圈通电时，磁粒子沿磁力线排列，在活塞周边形成长的粒子链。在油液进入活塞孔前，这些粒子链横向排列，在活塞上下运动时，单个粒子从粒子链脱离，并被迫随油液进入活塞孔；为破坏这些粒子链，必须施加外力，活塞必须克服比未通电时更大的阻力，阻力依赖于电流和磁场的强度，从而实现了更大的阻尼力。
磁流变减振器的反应速度高达1000Hz，比传统减振器快5 倍，彻底解决了传统减振器存在的舒适性和稳定性不能兼顾的问题，并能适应变化的行驶工况和任意道路激励，即使是在最颠簸的路面，磁流变减振器也能保证车辆平稳行驶，极大地提升车辆舒适性。
4.2 主动气候控制系统
主动气候控制系统通过调节车辆内部的温度、湿度、风速、气味、空气含氧量、空气洁净度等来营造舒适的车内气候环境，且可以独立工作。当打开系统开关，并设置想要的温度、湿度后，位于驾驶室各部分的传感器开始检测环境质量，当判断环境质量不满足舒适要求时，自动打开空调、暖风、模式控制等进行快速调整并进行实时保持。在这个过程中，所有操作均由系统自动完成，极大提升乘员的舒适性和安全性。
在雨雪雾天气，系统根据安装在玻璃上的雨量传感器，自动判断风窗玻璃是否挂霜起雾，并在初始阶段进行介入，打开暖风，进入除霜模式。全程为自动操作，无需驾驶员参与。好处是提高除霜除雾效率，在霜雾形成的早期阶段即参与进来，减少能源损耗，相比于驾驶员发现、判断、操作，更及时，更节省、更智能。
在驻车状态，夏天车辆仍可打开独立空调，冬天仍可使用独立暖风，独立空调通过加装电动空调机组或是并联电动压缩机的方式制冷，独立暖风则是安装风暖或水暖加热器采暖。
针对特殊用途的车辆，气候控制系统针对驾驶室内的空气洁净度、含氧量也进行监测控制，当传感器检测到空气洁净度较差，含氧量较低时，空气杀毒过滤系统及供氧机即自动参与进来，调整空气质量恢复到舒适的程度。
4.3 自适应巡航控制系统（ACC）
商用车作为企业和用户的赚钱工具，要求其能尽量“多拉快跑”，理想状态是不停地跑。这样的话，除了对商用车本身的性能要求很高外，司机的开车强度也可想而知。在长时间的驾驶操作中，司机很容易感到疲累，久而久之，不但影响行车安全，还影响健康。针对此种情况，为减轻司机驾驶疲劳，解放他们的双脚，特开发了自适应巡航系统（ACC），后文简称巡航系统。
巡航系统依赖于装在车身上的自适应雷达，当司机在一定速度按下巡航开关时，自适应雷达系统保持与前方其他车辆的固定距离，并能在0 ～ 250km/h范围内保持与前车速度一致，系统自动加减速调整与前车安全距离；若系统检测到可能发生追尾危险时，自动进行完全制动，防止事故发生。而且，ACC系统中与前车的跟车距离和接入力度可调。对于城市交通中走走停停的情况，ACC也可自动判断跟车情况，若停车时间较长，司机只需踩下加速踏板或按下ACC操控按钮，车辆可在15s内根据路况寻找最佳起步时机，恢复跟随状态。同时，系统会检查车内后视镜上摄像头提供的图像，判断是否存在潜在危险，监视汽车整个启动过程。
4.4 车载影音娱乐系统
近几年，随着商用车保有量的爆发式增长，车企为了吸引用户的购买兴趣，开始越来越重视驾驶员、乘员的娱乐性感受，最常见的是车载影音娱乐系统的不断丰富。车载影音娱乐系统除了具备常见的DVD、CD、收音机、导航等功能外，还集成了倒车影像、360度全景、吊顶屏、头枕屏、蓝牙、电视、安卓系统( 游戏、软件) 等多元化功能。趋向于往手机或计算机化方向发展。总的来说，车载影音娱乐系统是一种满足驾驶员、乘员视听需求的娱乐产物。
五、便利新技术
5.1 平视显示器系统（HUD）
平视显示器（HUD）系统将一个虚拟图像投射到驾驶员的视野范围内，在风挡玻璃上反射出定速巡航控制数据、油量（电量）、箭头导航数据等重要信息，便于驾驶员及时了解路况和车辆信息，极大地方便了驾驶员信息采集的需求，避免了由于反复低头抬头引起的驾驶不适和安全隐患。
HUD的工作原理相当于一部投影仪，需要一个光源来投射HUD信息。使用红色和绿色两个LED灯组作为光源，通过TFT投影显示屏产生图像内容。TFT投影显示屏相当于滤波器，允许或阻止光线通过。由一个图像光学元件确定HUD显示图像的形状、距离和尺寸，这样的话，图像看起来就像漂浮在道路上方，且图像的位置可调。
5.2 自动档位控制（AT）
乘用车上自动变速箱（AT）的应用已然普及并成熟，商用车上运用的大多为AMT。相比于AMT来说，AT的换档平顺性带有天然优势，AT中装备了液力变矩器，非常适合频繁换档的工况，换档冲击力要小很多。在油耗方面，AT的数据一直偏高，但随着这两年工艺和设计的进步，AT的油耗在逐渐降低。但最终说来，影响油耗的最大因素还是来自于厂家的调校。其他方面，AT的优势不言而喻。它能显著降低驾驶员的操作难度，降低驾驶门槛，缓解疲劳，给驾驶员带来极大的便利，是今后商用车全面配置的趋势。
5.3 远光灯辅助系统
夜间行车时，远光灯虽然可以提供更好的视野，但在对向来车或是跟车时，会引起驾驶员炫目，易引发事故。调差显示，遇到这种情况，大多数驾驶员选择不使用远光灯，其实根本原因是驾驶员们不想因对面频繁来车去开/ 关远光灯。远光灯辅助系统可以很好地解决这个问题，系统根据具体情况接通或关闭远光灯，从而省去了驾驶员操作的麻烦，带来了极大的便利，当然也可以进行手动控制。
图像传感器位于风窗下方，控制单元安装在仪表台里面。图像传感器在车辆运行过程中采集光点，包括光线颜色和光照强度等，进行分析并根据情况控制远光灯。
5.4 自适应前大灯系统（AFS）
自适应前大灯系统（AFS）又称弯道辅助照明灯，是照亮转弯区域的辅助光源。在车辆转弯时，弯道辅助照明灯会随着方向盘偏转或转向灯自动打亮，这样驾驶员可立即发现弯道区域的行人，降低事故发生率。带自适应照明灯的双氙气大灯的气体放电灯泡和透镜之间装有一个遮光筒，遮光筒四周的轮廓各不相同。通过可变前照灯伺服电机旋转遮光筒可实现不同的车灯功能，从而实现随动转向灯功能。
六、总结
上述新技术大多已在乘用车上应用，受制于成本和政策，商用车还未批量使用。但随着技术的日趋成熟，成本越来越低，这些技术也很快会为商用车用户服务。商用车上采用的新技术层出不穷，日新月异，期待新技术能尽快的在商用车领域得到应用，给国家和人民带来福利。
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