4.2.3 后现代发展期的汽车技市和后汽车
从卡格诺发明蒸汽机汽车算起，经过两个多世纪的不懈努力，尤其是汽车现代技术形态自1934年确立以来，一代又一代的汽车人几乎使尽了浑身解数，把这种堪称经典的结构型式——汽车的现代技术形态的优势几乎要发展到极致，也就是说，通过改进经典汽车结构来满足现代文明对汽车越来越苛刻的要求已经十分困难，其原因在于现代汽车形态虽经典，却是不可持续发展的。以历史的眼光审视，作为一场划时代的交通工具革命，现代汽车的兴起扬弃并超越了前现代交通传统，但当现代汽车逐渐发展成为一种新的传统时，自身的发展也同样要面对新的矛盾，即现代性与人和自然的矛盾。虽然我们把现代汽车称为“人类文明的成果”，实际上，现代汽车的形态是一个矛盾的集合体：一方面，它既是现代人类文明成果的集成；另一方面，它又在牵制着人类文明的进程。这一矛盾不仅暴露了现代发展的普遍模式本身的问题，而且意味着作为现代根基和标志的“现代合理性”也遭遇到了危机。历史进入21世纪的时候，已经到了必须为20亿辆汽车的未来创造可持续发展形态的时候了。
本书第1章中已经指出，内燃机汽车的出现是汽车的第一次性变，即DNA之变。内燃机汽车的动力产生原理、燃料、结构、性能、效率、体量、操控方式在本质上皆不同于蒸汽机汽车和当时形形色色的汽车，它的续驶里程、机动性、装载性能、操控方便性等是蒸汽机汽车等想做却做不到的。但现代汽车形态终究不可持续发展，它的前面横亘着继续发展汽车必须突破的三重障碍：其一，为它提供动力的化石燃料不可持续，表现为环境不可持续、生态不可持续、资源不可持续；其二，汽车对人的伤害早已超过战争、自然灾害和某些传染性疾病，这是视生命至尊的社会背负不起的道德重负，糟糕的是，人们在现代形态的汽车上，找不到从根本上避免车祸的方法；其三，因用车行为不可预见，故因不可组织而降低了交通系统和资源的利用效率，在有的路段上，汽车走向了发明和使用它初衷的反面，欲速则不达——公路竟成停车场。现代形态的汽车想突破却不能突破这三重障碍，必须实现汽车的再次性变。
1993年9月，克林顿（Bill J.Clinton，1946—）政府与代表美国三大汽车公司的美国汽车研究委员会（USCAR）共同发起的PNGV计划首先以新动力为突破口，吹响了研发新一代汽车的号角，成为现代汽车向后现代汽车形态转变的里程碑。虽然PNGV计划的出笼出自对美国利益的考虑，但在客观上，它不仅唤起了美国车界和公众对于汽车业可持续发展的关注，也唤醒了各国政府和公众对现代汽车性态不可持续发展的警觉，掀起了一轮世界范围的研发新一代汽车的热潮。
PNGV计划的中心目标是研发比当时（1994）美国轿车油耗低2/3的轿车，至2000年，美国三大汽车公司均制成了每100km油耗3L的概念车。PNGV计划最有影响力的成果莫过于促成了通用公司推出“自主魔力”概念车，自主魔力的构造既不是对经典现代汽车结构的改良，也不是部件创新的集合，而是系统性的原创，它标志着新一代汽车形态露出端倪，代表着一种在本质上独立于现代经典汽车的汽车雏形问世。由于这种汽车形态产生于经典的现代汽车形态确立之后，故称为“后现代汽车”（post-modern vehicle），简称“后汽车”。
“通用公司用一款企图改变车辆设计、建造和使用方式的燃料电池概念车震惊了北美国际汽车展览会的观众”，美国Automotive Engineering International（《国际汽车工程》）杂志2002年2月号的一篇题为“The American International Auto Show”（美国国际汽车展）的文章用这样的附标题报道“自主魔力”的问世。中国的汽车媒体用了同样惊喜的语言报道自主魔力在大洋彼岸的亮相：“在2002年北美国际车展上，通用汽车具有革命性意义的燃料电池概念车‘自主魔力’石破天惊般登场，它所运用的最尖端技术和颠覆性设计理念使其必将成为一部改变世界面貌的划时代产品。”[9]GM的高管则这样评价自主魔力：“自主魔力不是汽车史的新篇章，而是第二卷帙的开始。”
自主魔力是世界上第一款将燃料电池、线传动线操控和自由车身技术融为一体的车型，不增加环境负担的发动机、线传动线操控、自由车身是它区别于经典汽车的三大特质，三者的组合产生了汽车结构离经叛道的革命，以概念车的身份，成为后现代汽车与现代汽车的分水岭。除了还保留着四个车轮之外，经典汽车的结构和特质已在自主魔力上无处可寻。自主魔力由152.4mm厚、外形酷似滑板（skateboard）的底盘和可以随意调换的车身组成。底盘与车身采用插口连接，位于滑板中央的连接端口为两者提供便捷的连接，使所有车内系统——包括操控系统、动力系统和空调系统都能快速连接，如图4-3所示。
图4-3 自主魔力概念车
作为动力机器，能源是汽车的第一性态特征，汽车的发明和DNA的改变都始自动力源，变其源则可改其性。燃料电池本身并非新发明，燃料电池在汽车上的试验性应用对于通用也非头一回，自主魔力使用燃料电池的意义除了示范发动机的排放可不增加环境负担的理念外，更重要的在于为完全实现线传动线操控提供了必要条件，从而为第二次改变汽车的性态做了准备。
作为行驶机械，感知—操控方式是汽车的第二性态特征，变其控也可改其性。线传动革命性地改变了动力在车内的传送，彻底实现了柔性传动，在自主魔力里，占据偌大空间的发动机、变速器和使地板凸起的传动轴都不复存在，取而代之的是分别直接驱动四只车轮的电动机，从而将动力传动的功率损失降低到最小，地板中央也不再需要隆起。线操控使驾驶人可以随意坐在自己感觉舒适的位置上，无须像驾驶现代汽车那样，一定要坐在固定的转向盘前，因为现代汽车里必不可少的转向盘、转向管柱、操控踏板之类的操控装置在自主魔力里已然消失，驾驶人只要控制一个可挪位装配的操作引导系统（x-by-wire）就可以掌控汽车的全部功能，因而驾驶位置可方便地挪至左侧、右侧或者中间位置，可满足不同国家法规对驾驶位置的要求，也可挪至车后，免除倒车不便观察后方之不便。
自主魔力的42V电器系统取代了现代汽车操控系统中的以液、气为动力的执行器，实现了驱动力一体化，革命性地简化了汽车结构，使部件可以大幅瘦身。
线传动线操控为实现自由车身创造了条件，用户可以根据自己的喜好，租用多种车身快捷与底盘连接。车身只需和四个机械锁止机构连接，再插入一个动力接口（强电）、一个控制接口（弱电），就可以将车身连接在底盘上，自由地改变车身外形和功能（图4-3）。在第10届上海国际汽车展览会上，通用公司用模型不断演示更换车身的便捷，把这一新理念展示给中国公众。
滑板式底盘大大降低了重心，提高了汽车的稳定性。如果发生碰撞，底盘前后的缓冲保护区能够吸收大部分冲击动能，减少甚至免除乘客舱的变形。取消转向管柱和脚踏板也有利消除碰撞时这些部件对驾驶人的伤害。
据称，滑板式底盘使制造和维修大为简化，有利于多品种在同一平台上生产，这种结构还能缩短产品开发的周期。
继自主魔力之后，丰田（Toyota）2005年4月在第11届上海车展上展出了概念车i-unit（独立体），7个月后，又在第39届东京车展上展示了它的升级版——I-swing（行动自由），2007年10月在第40届东京车展上展示了I-swing的升级版——i-REAL（实在），2008年4月在第10届北京车展和2009年4月在第13届上海车展上都展示了新版i-REAL。i-unit是一款单座四轮电动汽车，轴距极小，外形酷似一只硕大的四轮滑冰鞋，用内置电机驱动。轴距可变是丰田模式的特征。驾驶人可选择步行模式和行驶模式。在步行模式下，座椅升起，轴距缩短，以减少占地面积，适宜在拥挤的城市道路上使用，也能减少停车占据的面积；选择行驶模式时，座椅放低，轴距增长，驾车人半躺在车上，以降低汽车的重心，见图4-4。i-unit的车身可量身定制，使其适合驾车者的身体。i-unit也采用线传动线操控。把手放在IT控制器上，读取身份信息的一瞬间，i-unit的所有操控就都在手掌的掌握之中，并且就只属于驾驶者本人了。I-swing继续发展了i-unit的创意，变为单座三轮，使结构更加简化，车轮采用前一后二的布置，选择步行模式时，车身竖起，用两轮行驶；行驶模式用三轮行驶。I-swing增加了护膝板，车身采用可以减缓冲击的低弹力聚氨酯，改进了安全性。可提供脚踏板操控是I-swing的另一项改进。i-REAL继承了两种移动模式的基因，在I-swing的基础上最显著的改进是车轮采用前二后一的布置，它的四周安装了探测雷达，当发现有碰撞危险时会用声音和振动的方式向驾驶人报警，同时用声、光信号提醒周围的人、车注意。它的后背还设有电子显示屏，用来把车辆的行驶状态告诉给交通参与者。
(https://www.daowen.com)
图4-4 i-unit的步行行驶模式
i-unit等的整车结构、操控方式等也彻底和经典汽车划清了界限，虽然也采用了电机驱动、线传线操控，但与通用不同，丰田的设计创意旨在通过创造一种超级小型化、高度机动性的新型汽车模式来阐发“汽车延伸人的行走器官”这一理念。与最初的i-unit相比，i-REAL的结构更简洁，姿态更平易，例如，步行模式驾驶姿势更接近正常的坐姿，驾驶人与行人处于同一视觉高度，驾驶人与行人更少隔离，步行模式具有与行人几乎同样的机动性等都在拉近车与行人的距离。这一切表明，丰田正在探索一种新型的人—车关系。
世纪之交，利用卫星定位＋网络为汽车提供导航等远程服务开始发展，从那时起，汽车的跨界就显露出先兆，但人们并未察觉。通用继推出Autonomy之后，2010年在上海首次发布的概念车EN-V（电动网联车）就是由车向互联网跨界，即车由游离的单独体向互联网络中的移动终端转变的一个标志，而2009年谷歌等互联网企业介入造车则是IT切入汽车的开始，汽车就这样成为跨越两界的产品。EN-V为两座两轮城区用车，两轮式可简化动力系结构，但需要平衡装置。EN-V平台分为笑（Laugh）、骄（Pride）、妙（Magic）三款主要技术特征相同而造型各异的车型，供用户选择，图4-5是“骄”车门开启的状况。EN-V以锂离子电池作动力，每轮上各装一只电机。除了遗传自主魔力的一些DNA，创造了盒盖式车门，让人从车前进出的新概念外，EN-V最大的亮点在于联网的自动驾驶。借助于GPS，车载网络终端，车载光、声传感器和雷达，EN-V会自动探测路况，避开障碍，能自动停车，可用手机召车，可进行车与车、车与外界的通讯，从而实现列队行驶（platooning）。EN-V的占地面积不超过2.2m2，可节省通道和停车占地面积。通用用雪弗兰（Chevrolet）车标做了EN-V场地测试。EN-V不仅把自主魔力开创的后汽车DNA与互联网DNA融合，还向实用推进了一步。在研发EN-V之类的后汽车时，它们的研发者或许只是想到利用网络的功能实现汽车的自动控制，并没有确立为交通行为可预见的目标，但EN-V等车—网跨界产品联通了可预见的汽车交通之路，成为第二次汽车性变的又一个标志。
图4-5 车门开启的“骄”
以上介绍的概念车既不是探索的最终成果，也非成熟样板，它们只是后汽车的雏形。所有这些改变汽车性态的探索都在传达同样的信息：汽车的可持续发展形态正在母腹中躁动，一场汽车技术的性态革命已经来临，经典形态一统天下的汽车时期终将被打破，又一个多元竞技的汽车时期正在开启。依据汽车的动力源划分，目前就有传统汽车、混合动力汽车（HEVs）、电动汽车（EV）、燃料电池汽车（FCVs）、生物燃料汽车等，每种类型又包含多种型式。使用的燃料包括汽油、柴油、石脑油、生物燃料、液态氢、压缩氢气、CNG、LNG、LPG、二甲醚、甲醇、乙醇和混合燃料等多种。美国阿贡实验室（Argonne National Laboratory）、通用公司等在从燃料生产到汽车全过程分析中组合了75种路线[10]，这些技术路线既互补也竞争。这种局面很容易使人联想到19世纪末20世纪初蒸汽机汽车、电动汽车、燃气机汽车、汽油机汽车同台竞技的时期，那次竞技的实质也是人类对汽车燃料和汽车形态的选择。现在，汽车工程界代表人类再次进行着同样的选择，这是一次超越性复归造化初境的选择。所谓“超越性复归”意在表白人类为汽车选择能源的努力已经走过了一个螺旋，抵达了造化初境的垂直上方。在此期间，IT业介入汽车，汽车成为互联网中移动的终端后，汽车的感知—操控方式由人工变为自动，汽车性态终于走上向智能机器的嬗变。IT基因的植入，使汽车与智能、网络不可分割，既是运载工具，又是网络终端，很难划清它是传统的汽车产品还是IT产品，成为装在车轮上的智能工具，横跨两界的产品。
上次汽车性变的结果改变了人类的生活方式和心理意识，这一次性变的结果将改写汽车的定义。互联网＋x和互联网思维的融入，使车与车、车与人、车与路、车与用户、车与社会、车企与用户的关系以及汽车的消费文化、制造文化、管理体系、设计体系、采购体系、营销体系、服务体系都在重构，不受时空限制，万物联网融合，创新发展，正在成为新常态。现在，汽车技术正处在又一个发散型发展期——从现代向后现代过渡的时期，新能源和信息化重造汽车DNA还只是开始，此时比以往任何时候都需要不拘一格的发散思维和创新精神，让可能的后汽车形态都充分地涌现出来，经过相互启发和借鉴，经过实践的比较与鉴别，决出经典的后汽车形态。只有当后汽车能够参与市场竞争，只有人们的价值取向认同了后汽车，只有人们的消费习惯适应了后汽车对消费习惯的改变，人类汽车文明的后现代时期才真正开始。让我们都来为这一天的到来做些力所能及的事情吧！
虽然眼下后汽车的动力源还有些扑朔迷离，难下定论，但它不再是游离的行者，而是用网络联接起来的有组织的移动信息共享智能终端是可以肯定的，它不仅接收信息，也收集、传送信息，通过网络，后汽车可以实现出行的理性自组织，或理性他组织，实现基于能耗和交通效率最优化的智慧行驶。其性态将由能源不可持续、环境不可持续、生态不可持续，变为可持续；由伤害的凶手变为友善的助手；由交通行为不可预见变为可组织。第一重转变是汽车能否持续发展的关键，第三重转变是根本上实现避免车祸的要害、节能减排的要领。透过对上述几款概念车的介绍，可大致描述后汽车的特征形态：①采用清洁、可再生能源，包容污染降到很小的精细化化石燃料在内的多元能源，将整个生命周期中对环境、生态的影响降至自然的恢复能力限度内，电动车成为智能电网中的用—储电终端；②智能交通网中的移动终端，用车载信息装置增强汽车的感知能力，及时发现险情和隐患，并自动避险，可用智能汽车＋智能交通网实现自动驾驶（driverless）；③采用线传动线操控，用电力取代气、液作为执行器的动力，车供电压在24V的基础上提高；④具有学习功能，能学会驾驶人的喜好和驾驶习惯；⑤可以通过后台升级更新技术水平；⑥大量使用轻质、高强度、具有特殊性能、易加工、易回收的新材料；⑦功能多样化，功能精准对准用途；⑧部件小型化、模块化，装配插接化、快连化，可以按照使用者的个人喜好快速组合汽车；⑨按照包括全寿命周期在内的先进设计理念设计整车、系统和部件，结构有利于采用先进的制造技术。总之，清洁驱动与自动驾驶，或者说，可持续发展与理性自由驾驶是后汽车区别于现代汽车的性态特征，换言之，后汽车终将实现与自然、人类和谐发展。后汽车与现代汽车形态的简要比较见表4-1。
表4-1 后汽车与现代汽车的形态的简要比较
鉴于支持汽车与人类、自然和谐发展与理性自由驾驶是后汽车时期汽车技术发展的中心主题，由此可以逆料，21世纪的汽车技术将以新能源与节能、智能化、安全、环保、新材料五大主题展开，这五大主题是20世纪末已经开篇的安全、环保、节能、新材料和智能化五大主题的延伸和升华。延伸之意不难理解，升华意即从消极被动到积极主动的提升，如安全主题的内涵已从以被动安全为主，演进到以主动安全为主，环保主题的内涵已从努力减少和处理产生的有害物，演进到全寿命周期减少有害物产生，智能化的内涵已从单项自动控制演进到到信息整合的自动驾驶。在21世纪，20世纪开篇的安全、环保、节能的功能主要采用智能化来实现。
作为本节的总结，图4-6表述了为了划分汽车技术发展的分期，从历史的维度，基于中心发展主题划分的三种汽车技术形态，供读者参考。我基于这样的事实作出分期：在某一特定时期内，全球主要的汽车技术研发资源会聚焦于几个技术主题，当对某一主题的追求趋于稳定的时候，主要的研发资源就会转而投向更攸关发展的主题。围绕这些主题开展的研究与开发在时间维度上的积累会凝结成一个中心主题，中心主题代表了该时期技术的发展趋向，乃据以分期的依据，主题则概括了这一时期的技术内涵。现代汽车形态向后现代形态的转变在性质上与从初级形态到现代形态的转变不同，乃性态之变[11]。这一点，再次提醒读者注意。
图4-6 历史维度上的三种汽车技术形态
任何有影响力的技术之历史地位的确立都需要时间的沉淀，因此，两个历史时期之间的过渡存在一个交替期。实际上，前两个历史时期的技术中心主题非预先设定而后行动，而是在市场和理性的引导下，车界在这一时期总体行为累积的最终效果。如果说，前两个历史时期的技术中心主题是车界混沌行为的涌现，或者说是回顾者对于历史的总结与提炼而得出的话，那么，汽车工程学完全能够在瞻前鉴后，理清发展思路的基础上，明确提出下一个汽车技术发展期的中心主题。
下文将分别讨论五大汽车技术主题。