1.1汽车电动化浪潮来袭

现如今，随着世界范围内能源短缺和部分地区大气污染严重等问题，越来越多的人开始致力于宣传环保、落实环保等行动，这也使得利用电机代替发动机从而实现零排放的电动汽车受到越来越多的关注。但可能会让许多人惊讶的是，电动汽车并不是一项新的发明。虽然不能十分确定究竟谁是历史上第一辆电动汽车的发明者，但可以肯定的是，早在19世纪早期人们便已经开始使用电动汽车了。

1.1.1电动汽车的诞生

电动汽车的发明很难定位在一个发明家或者一个国家上，而是整个汽车行业从电池到电机等一系列的科技进步使得第一辆电动汽车出现在19世纪。

1828年，匈牙利的Anyos Jedlik便已经实现了制作一个通过自身电机来驱动的小型电动汽车模型。在1832—1839年间，苏格兰发明家罗伯特·安德生(Robett Anderson)发明了一个更大的电机用来驱动马车。

当然，这些电动汽车当时并没有得到广泛的使用，但它们确实激发了一些人的想象力。1835年，美国的达文波特(Davenport)创造了第一个电动汽车用车载电池。但这些电池不可充电并且无法给汽车提供更长的续驶里程。其他一些人，包括法国发明家普兰特·加斯东，对电池进行了更深入的研究和改造，但始终没有成功发明出一辆真正实用的电动汽车。

在美国，第一辆成功的电动汽车首次亮相在1890年，由美国化学家威廉·莫利森实现。他的六座电动汽车能够以约22.5km/h的最高车速行驶，虽然速度并不快，但它激发了人们对电动汽车的研究兴趣。

在接下来的几年里，来自不同汽车厂商的电动汽车开始出现在美国纽约市，甚至该市拥有超过60辆电动出租车。电动汽车在1900年达到其鼎盛时期，约占道路上所有行驶车辆的三分之一。在接下来的10年里，它们继续表现出强劲的销售势头。

1.1.2电动汽车的早期发展和衰落

为了了解电动汽车在1900年流行的原因，我们首先需要了解当时个人汽车的发展和其他可替代选项。在20世纪初，马车仍然是最主要的交通工具。但随着美国变得越来越繁荣富有，美国人对由蒸汽、汽油或电力驱动的汽车开始产生兴趣。

蒸汽是一个验证过的、真正可用的能量来源，它在工厂和火车上的应用被证明是十分可靠的工具。最早依靠蒸汽做动力的机动车辆出现在18世纪末，然而直到19世纪70年代人们才将蒸汽技术成功应用到汽车上。这主要是因为，蒸汽动力对个人车辆不是很适合——蒸汽汽车通常需要长时间的起动过程，该时间在低温下甚至可达45min；此外还需要向蒸汽机不断注水，这也限制了它的续驶里程。

在电动汽车进人市场的同时，由于内燃机的改进，另一种以汽油为动力的新型车辆也进入了市场。虽然汽油车很有发展前景，但也具有明显的缺点。例如，内燃机汽车需要大量的手工操作，它们需要一个曲柄摇杆来起动并且换档也非常复杂：此外，内燃机汽车的噪声很大，排放出的尾气也会造成大气污染。

电动汽车没有与蒸汽机车或内燃机汽车相似的问题。它们很安静，也很容易驾驶，并且不会排放出难闻的污染物。这些特性使得电动汽车很快就在都市人群中变得流行起来，因为它们非常适合城市周边的短途旅行，并且在那个城市外围道路情况都很差的年代，任何车辆都不能保证可以进行远途旅行。同时，随着越来越多的生活区域在1910年前后被电网覆盖，电动汽车充电变得更加容易，这也使电动汽车相对于其他代步工具具有更大的优势。

许多发明家在注意到消费者对于电动汽车的高需求后，便开始探索如何提高电动汽车的相关技术。例如，著名跑车公司的创始人费迪南德·保时捷在1898年开发了一款命名为P1的电动汽车。同时，他也创造了世界上第一辆混合动力电动汽车，该汽车同时利用电动机和内燃机来实现驱动。世界上最多产的发明家之一爱迪生在当时也认为电动汽车是一项卓越的技术，他选择的方向是发明一种更好的电动汽车电池。

但好景不长，福特公司大规模生产的T型车打击了一时风生水起的电动车的发展。T型车在1908年问世，该车型使得汽油动力汽车因售价合理而被广泛使用。在1912年，汽油车的成本只有650美元。而电动汽车的售价则为1750美元。同年，查尔斯·凯特林发明了电动起动机，解决了汽油车起动时需要曲柄摇杆的尴尬问题，从而进一步促进了内燃机汽车的推广。

P2-3

作为一本整合了汽车行业内较为前沿技术的读本，无论是上游汽车生产商，还是下游的汽车零部件供应商，都可以从此书中获得一定的灵感，进而对其从事的领域产生新的思考。

——徐和谊 北京汽车集团有限公司董事长

现在的汽车市场正处于一个变革的阶段，大量新技术的诞生不断对传统汽车制造商提出新的挑战，是以开放的态度拥抱新技术，还是以保守的姿态固守现有市场，相信读者可以在本书中获得一定的启发。

——王铁民 北京大学光华管理学院教授

汽车网联技术已经越来越深入地进入到新汽车的设计和应用当中，汽车领域的从业者需要正视该技术，并理解该技术将会对传统汽车市场带来的冲击。汽车作为商品本身的利润率将可能会越来越小，而作为一个生态系统的盈利空间可能会越来越大。

——霍裕民 中国汽车工业协会秘书长助理

自动驾驶是当前汽车领域发展的重点技术之一，包括特斯拉在内的各大著名汽车厂商都在该技术上投入了大量的资源。本书介绍了自动驾驶技术和市场，可以让读者直接、简明扼要地了解该领域。

——王玮楠 中国汽车技术研究中心情报所所长

序

前言

第一章 不可阻挡的电动化时代

 1.1 汽车电动化浪潮来袭

1.1.1 电动汽车的诞生

1.1.2 电动汽车的早期发展和衰落

1.1.3 油气短缺引发对电动汽车的新关注

1.1.4 环境问题驱动电动汽车发展

1.1.5 电动汽车的新发展机会

 1.2 电动汽车的构造与技术

1.2.1 电力驱动控制系统

1.2.2 电池以及相关技术

1.2.3 动力及其控制技术

1.2.4 充电技术

 1.3 主要典型纯电动汽车极其关键技术

1.3.1 特斯拉

1.3.2 日产聆风

1.3.3 北汽新能源

1.3.4 宝马i3

 1.4 全球电动汽车产业三大市场前景

1.4.2 美国

1.4.3 欧洲

1.4.4 中国

第二章 下一个智能化互联服务终端

 2.1 网联汽车：如何连接一切

2.1.1 网联汽车体系结构

2.1.2 网联汽车硬件设备

2.1.3 网联汽车连接技术

2.1.4 网联汽车的信息安全问题

 2.2 决战第四屏：车内信息娱乐系统

2.2.1 用户接口

2.2.2 第三方系统软件

 2.3 智能驾驶驶入快车道

2.3.1 辅助驾驶技术

2.3.2 自动驾驶技术

2.3.3 智能驾驶引发的问题

 2.4 重新定义：智能汽车对社会的影响

2.4.1 智能汽车对商业模式的影响

2.4.2 智能汽车对社会的影响

2.4.3 国内企业动态

第三章 新材料领域的机遇与挑战

 3.1 永恒探索：轻量化材料

3.1.1 高强度钢

3.1.2 铝合金

3.1.3 镁合金

3.1.4 先进复合材料

3.1.5 其他轻量化材料及技术

3.1.6 企业应用实例

 3.2 另辟蹊径走向智能化材料

3.2.1 智能玻璃

3.2.2 其他智能材料

 3.3 绿色环保，打造生物材料

3.3.1 环保材料种类

3.3.2 各公司动态

 3.4 汽车材料发展前景

第四章 新工艺的机器数字化备战

 4.1 革命性的车身制造技术：3D打印技术

4.1.13 D打印技术特点

4.1.2 各汽车厂商应用情况

4.1.3 世界各国政府行动

 4.2 工艺流程上的精密工程师：工业机器人

4.2.1 涂装机器人

4.2.2 焊接机器人

 4.3 新型成型工艺技术的突破和发展

4.3.1 粉末注射成型技术

4.3.2 半固态成型

4.3.3 反应注射成型技术

4.3.4 液压成形技术

 4.4 大数据优化对制造工艺带来的革新

4.4.1 大数据对汽车制造公司的影响

4.4.2 大数据对汽车工业的影响

4.4.3 大数据对汽车消费者的影响

参考文献

众所周知，三大趋势正推动汽车领域的未来发展——无人驾驶、汽车互联和分享经济。在人类手握转向盘一个多世纪之后，机器即将在道路上代替人类来驾驶汽车。而消费者也将逐步从根本上转变对汽车的态度。虽然，未来的市场需求还未能完全明确，但新的商业模式将带来的相关销售收入和利润已吸引了众多投资者的青睐。

利用人工智能技术整合传统行业所形成的新商业模式，无疑将主导汽车产业的未来发展。2016年在百度联盟峰会上，百度播放了无人车路测的实况视频，视频显示百度无人车已经可以像正常车辆一样加速、并线、超车。百度表示，公司未来的发展将严重地依赖人工智能，而人工智能“井喷式”创新，将推动互联网进入第三幕，并重构汽车产业。

在汽车产业过去100多年发展历程中，还没有发生过颠覆性的变革。长期存在的各种结构性情况根深蒂固，在目前颠覆性时代的变革下，确定未来汽车行业的需求是思考的关键。目前，纯电动汽车、自动驾驶汽车、网联汽车，或者自动驾驶技术与纯电动汽车结合为一体的智能网联汽车都成为热议话题，但业内人士对其发展前景尚未达成一致，纷纷把有限的资源投入到所有领域中。然而可以看到的是，到2025年，我国汽车产业将基本完成产业转型升级，自动驾驶总体技术要求及各项关键技术将得到掌握，将建立较完善的自主研发体系；到2030年，全自动驾驶的智能网联电动汽车将抢占超过三分之一的全球机动车产业市场。

面对刚刚开始的产业转变和未来的不断转变，中国汽车制造商不应只是开始尝试围绕其核心产品提供新的服务，而是需要重新解读自己既有的业务模式，这样才能在2030年乃至更远的未来继续保持产业前沿地位。在目前资金不够充裕的市场行情下，为求得生存，优先投资必不可少。虽然从表面看，众多中国汽车制造商已经为未来做好准备，但是很多公司只是表面上优化了公司的业务，开始尝试围绕其核心产品提供技术服务，而没有充分转型和将未来汽车发展的核心主体作为公司的核心竞争力。

在美国，Uber（优步）在拼车领域一马当先，享有超高人气，构建了自己灵活的车辆网络；而通用汽车不甘落后，向正在快速发展的拼车公司Lyft投资5亿美元，并斥资逾10亿美元收购了自动驾驶汽车创业公司CruiseAutomation。谷歌一直在开发自动驾驶汽车技术，是这一领域的领头羊，已经开发出自动驾驶汽车原型产品，更在这一领域与汽车厂商合作，推出了适合丰田普锐斯、奥迪TT和雷克萨斯RX450h的自动驾驶技术。而特斯拉这个新的市场参与者，无论在形象还是创意方面，都是强有力的竞争对手，从资本市场对其200亿美元的市场估值及其成功地从零开始制造具有竞争力的全电动汽车，都可见一斑。在欧洲，德国三大高档车制造商奥迪、宝马和奔驰共同集资，兼并高清地图供应商HERE。戴姆勒正式推出了“Car2Go”拼车服务，并通过一系列的小规模兼并和收购企业来壮大其交通解决方案。2016年5月底，大众汽车对以色列打车软件Gett投资3亿美元，希望未来销售收入中有很大比例来自聚焦移动性服务的新商业模式，其目标以约车服务为核心，开展无人驾驶出租车、汽车共享和按需运输等服务。而处于行业领先地位的沃尔沃汽车，不仅首先提出了“到2020年实现无人在新款沃尔沃汽车中因碰撞事故而死亡”的“零死亡率”的愿景，而且在自动驾驶的研发测试方面，到2017年其更是将在瑞典哥德堡进行的“DriveMe”自动驾驶测试项目进一步扩大，将投放100辆XC90自动驾驶SUV，以供当地普通市民日常通勤使用。在中国，2016年7月阿里巴巴集团和上汽集团公布了一款互联网汽车，该车采用自动驾驶技术。同一天，LG宣布与大众联合开发新款车联网平台，汽车将能与各种设备通信，其中包括家庭安保系统和照明系统。而早在2016年两会期间，吉利集团董事长李书福和百度公司CEO李彦宏就不约而同地提交提案，加快制定和完善自动驾驶政策法规,抢占产业发展制高点。而北汽也早在2015年3月就与乐视公司签订了战略合作协议，并在该年底联合发布了首款搭载乐视车联网ecolink产品的新能源车型——北汽EV260乐享版。2016年3月，乐视再次与北汽等公司正式签署了ecolink（乐视生态互联）合作协议，携手打造新一代智能互联的车内生态。

显而易见，未来汽车产业的市场主体将迫使传统汽车装备制造商退居幕后，汽车产业将转向服务化发展，服务供应商将掌握价值链。但无论未来汽车行业背后的公共交通领域将可能达到的状况如何，又或者将以什么服务方式体现、多大规模扩散和多快的速度发展，可以肯定的是，汽车产业下一步电动化、智能化、网联化、新材料和新工艺带来的汽车发展将是一个必然的趋势！

本书就是针对未来公共交通服务化大局势下汽车行业的必然变革而展开介绍的，揭开了汽车行业正在电动化、智能化、新材料和新工艺转变中的神秘面纱，并以美国、欧洲和中国三大全球市场数据加以分析和论证，对名噪一时的特斯拉等企业进行了解剖，也对国内汽车市场中最新的企业动态做了说明，将当今世界汽车行业风起云涌的壮阔景象呈现给读者。

美国国家公路交通安全管理局已经发布了全自动驾驶的数条里程碑式的决策，中国的汽车产业也不会自甘落后，日益严重的雾霾和濒临崩溃的城市交通局面下，未来汽车将带来一幅令人憧憬的生态化交通蓝图，汽车产业的决定性变革将引导中国汽车开辟出一条蔚蓝、畅通的便捷之路。

徐和谊

北汽集团董事长

当今世界汽车产业格局进入风起云涌、风云变幻的时期，特斯拉异军突起，谷歌汽车2017年欲进入美国家庭，苹果汽车2019年欲推向市场；国内百度、乐视等公司不甘落后，奋起直追。这些汽车都有着共同的特点：电动化、智能化、新材料和新工艺。这本由付于武和毛海编著的《重新定义汽车(改变未来汽车的创新技术)》围绕电动汽车、智能汽车和汽车新材料与新制作工艺展开介绍。内容包括电动汽车的历史、构造、关键技术和市场，智能汽车的联网、车内信息娱乐系统、智能驾驶和智能汽车对商业模式及社会的影响，汽车新材料、新型智能玻璃、3D打印技术和工业机器人等。

本书是电动汽车、智能汽车、汽车新材料与新制作工艺方面的科普读物，可供汽车企业、行业管理人员，汽车院校师生，其他汽车相关从业人员和投资人阅读参考。

在人类手握方向盘一个多世纪之后，机器是否能够代替人类来驾驶汽车？

电动化、无人驾驶、智能互联、新材料和新工艺，哪些创新技术将引发汽车行业的颠覆性变革？！

北京汽车集团有限公司董事长徐和谊、北京大学光华管理学院教授王铁民、中国汽车工业协会秘书长助理霍裕民、新华信市场调查公司董事局主席林雷、中国汽车技术研究中心情报所所长王玮楠联袂推荐！

中国汽车工程学会理事长付于武、美国梦幻车创新技术研发中心联合创始人毛海联手打造《重新定义汽车(改变未来汽车的创新技术)》！