作为汽车业界前三的大佬,通用汽车在传统造车领域可以说难寻对手。然而面对互联网造车、以及众多新能源概念浪潮的冲击,作为传统汽车企业的代表,通用汽车有何对策?经过此次通用底特律科技之旅,通用以前所未有的开放态度向我们展现了自己的研发实力,而我则试图通过参观和学习,去探索这个问题的答案。
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传统技术:实力无可取代
可能很多人好奇,一个大型车企的核心竞争力是什么?它的产品究竟会有哪些优势?为此,通用向我们展示了从动力总成到整车的全部研发及验证的设施和技术。通过参观,我多少明白了像通用这家有着一百多年历史的“老店”会有哪些不一样的“存货”。
首先我们在庞蒂亚克动力总成及研发中心参观了通用在汽车发动机及传动系统上的成就。庞蒂亚克动力总成研发中心是全球最大的动力总成研发中心。所谓动力总成,包括了发动机、变速箱,以及涉及汽车未来动力的电动、混动以及燃料电池系统。这些对于汽车来说,无疑是最为核心的技术和科技。
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全球最大——通用全球动力总成研发中心外景
通用的全球动力总成工程团队在世界各地的工程中心有超过8700名员工,其中有超过4000人是工程师,这是其他任何一家汽车公司都无法匹敌的。通用每年在动力总成开发中心的投资超过了10亿美元。
首先,来自通用汽车Ecotec系列发动机的总工程师Kendell Fulton为我们介绍了通用Ecotec系列发动机的技术。作为通用全新一代小排量发动机,Ecotec承担着为通用开疆拓土的重任——对于像中国这样的重量级市场,小排量发动机占据着乘用车市场绝大多数的份额。因此如何在这样的市场上有所作为,通用必须将宝压在它的身上。预计在2017年,通用在64个国家,预计有超过25%的车型(250万台)都会搭载新一代Ecotec发动机。
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Ecotec系列发动机
对于一家曾经擅长打造各种大排量推杆式V8发动机的厂商来说,设计制造小排量涡轮增压发动机是一个从未有过的命题。因此,通用的工程师们必须从一张白纸开始,开始追赶对手的脚步。
所幸通用不乏强大的技术储备。为了研发新一代Ecotec发动机,通用组织了来自美国、德国、中国、印度和韩国的研发人员,组成国际团队完成发动机的研发。
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在设计之初,通用就对其有着前瞻性的布局:新款发动机必须有着标准的模块化设计,以便于延伸适合不同车型的产品。这样的结果便是,新一代Ecotec延伸出了11款不同型号的发动机,排量从1L到1.5L,包括自然吸气和涡轮增压,并且将搭载至从微型到SUV和跨界车型中。
相比对手,Ecotec发动机在静音效果以及轻量化设计上有着自己的优势。通过对关键部位的优化设计,诸如在关键部位设计加强筋结构、经过优化的活塞和主轴承间隙、采用低噪音齿形链等等,降低了自身的震动和摩擦,从而实现更好的静音效果;而在轻量化方面,Ecotec采用了全铝合金结构,并且将排气歧管集成在汽缸盖上,采用塑料进气歧管等设计,从而实现比上一代1.4T发动机降低20kg,比大众EA211发动机降低3.6kg的效果。
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在轻量化上,Ecotec发动机有着自己的优势。
经过全体工程师们的努力,应该说Ecotec系列发动机迈入了如今主流先进发动机的行列。那么相比对手如何?其实即便通用自己也承认,在小排量发动机技术上,自己也是一个追赶者。相比在这个领域的标杆,大众EA211系列发动机,经过我的实际体验,Ecotec在低速响应上还是会有差距,但是在发动机性能指标及技术含量上,Ecotec已经达到甚至超越了标杆的水平。
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其实作为一个有着百年历史的大型汽车公司,通用有着自己独一无二的技术积累和优势。安排我们来到庞蒂亚克动力总成研发中心,多少有些炫耀的意思。这个全球最大的动力总成研发中心对于任何发动机工程师来说,都是令人眼红的地方。这里是功能最为全面的工程研发中心,集成了所有驱动技术的设计、加工、制造、测试以及分析工作。也就是说,只要你愿意,这里甚至能够分分钟将你的图纸变为一台发动机。为了让大家更好地了解这个研究中心的规模,我列举一下关于它的数字:122个测功机测试室、100多个动力总成零部件测试台、拥有总计945353L的各种燃料储备……
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这里是世界上最大的发动机研发中心。
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通用在全球各地都有类似的实验室。
由于保密的关系,我们无法获得研究中心内部的照片,在这里也给大家留个悬念。我们参观的是研发中心发动机润滑系统及耐久性测试实验室。发动机在装车之前,在这里能够模拟几乎所有在实际使用过程中的情况。包括加速度能够达到1.3G的润滑测试,用来模拟在赛道极限驾驶时整套润滑系统对于变速箱和发动机的润滑效果,耐久性测试则让发动机在节气门全开的情况下不间断运转,并且还能够模拟-40℃的环境,用来检测在极端环境下发动机的可靠性能。对于一般发动机来说,需要全油门不间断运转四周的时间,这对于普通汽车使用状况来说绝对是不可能的事情。
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这套设备能够模拟在极限状况下设备的润滑情况。
可能很多人想我一样好奇,如此多的发动机同时油门全开运转,它们排出的尾气会造成空气污染吗?对于通用来说,这是不允许发生的事情,这里通过尾气处理回收,将发动机拍出的有害物质全部回收处理,并且,发动机也并非在空转浪费汽油,而是在另一端负载驱动发电机,为整个研究中心提供电量。目前整个研究中心15%的电量都是由参加测试的发动机提供,它们以另一种方式实现了自己的价值。
参加测试的发动机尾气都得到了很好的处理,没有排放到空气中。
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整座建筑15%的电能由参与测试的发动机来提供。
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在通用研发中心内,有着北美最大的电池实验室。这里如同庞蒂亚克研究中心类似,在这里需要对汽车电池在装车前进行全面的模拟测试。整个实验室分为南北两个独立的房间,其中北边主要对电池组整体进行耐久性测试,而南边则主要对电芯进行单体的试验。
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通用电动机混合动力技术负责人在向我们介绍通用新能源汽车的发展。
在电池整体实验室内,拼装好的车辆电池组在这里被放置在能够模拟真实环境的试验舱内,模拟实际使用状况对电池的性能进行测试,主要包括充放电循环、实际使用天气模拟(温度、湿度)等等。值得注意的是,为了保证电池组在低温情况下的性能,工程师在这里做了众多低温测试,从而设计出一套电池的“空调”系统——这套系统主要通过液体循环,以及一个功率为1.6kW的加热器在极端条件下对电池组进行加热,以令其工作在理想的温度范围内。一般来说,一个电池组在这里需要做相当于车辆行驶150000英里(约240000km)的试验,来验证它的可靠性。
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电池组整体实验室主要为了验证电池组在实际工况下的可靠性。
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第一代沃兰达使用的锂电池组
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新沃兰达的电池组,主要变化在于热能管理系统效率的提高。
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纯电动车的电池组
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电池单体的“空调系统”,主要通过液体和加热装置进行温度调节。
在南边的电芯实验室,则主要负责研究电芯技术的研究。这里能够模拟电芯充放电、振动、甚至是慢速碰撞的情况,从而验证电芯的可靠性。
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这台机器几乎能够模拟电池在实际使用过程中遇到的所有情况。
与此同时,这里还能够模拟电芯的生产过程,以验证生产工艺制定是否合理。并且在实验室内还有专门针对电芯安全性进行试验的设备,包括短路、过充、着火、碰撞甚至是穿刺试验。所有的电芯设计必须经过这些试验验证之后,才能够投入应用。
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在设计验证阶段初期,上面说到的两个实验室能够对动力系统及电动系统进行初步的验证,而当整套系统装车之后,就需要对于车辆的整体可靠性进行进一步的验证了。如此一来,就只能依靠试车员驾驶着实车,对车辆在各种环境下的性能进行全面的验证。而试车场诞生的初衷,便是如此。1924年,通用在位于密歇根州,距离底特律不远的的Milford(米尔福德)建造了全球第一个专业的汽车测试场。关于这个试车场的故事,欢迎观看以下视频:
这里是全球最早的试车场,同样也是全球规模最大、功能最全的专业试车场。整个试车场占地约1619公顷,拥有100多座建筑和各种路面,通用每年在这里试车的里程超过2414万公里。可以说,之后所有的测试场都是依照米尔福德测试场的功能来建造的。
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米尔福德试车场占地达到了1619公顷。
在此之前,我曾经去过几个位于国内的试车场,它们都以功能齐全,技术先进自居。而米尔福德试车场同之前见到的感觉大相径庭——首先它的规模巨大,各种试车道路和场地散落于一座森林内,在路边会有鹿出没的警告,它从建设初期的6km2已经扩建到如今的16km2;其次,这个赛车场经过90多年的不断休憩和完善,如今集成了车辆可靠性、主、被动安全性、动力性能、操控性能测试于一身,可谓世界上功能最为全面的试车场。它既可以提供以240km/h的速度狂奔的大型环形跑道,也有长达5km、可以直线加速至爆表的大直道,更有汲取德国纽北及北美各著名赛道精华的用于测试车辆极限的模拟赛道。可以说通用旗下的任何车型,甚至包括考维特和军用车辆,都能找到合适的测试场地。
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这里设计了最刁钻的弯道,用来测试各种性能车辆。
我们在此主要参观了位于场地内,Black Lake旁的主动安全测试区域(Activity safety test area)。在这里通用试验着自己最为先进的主动安全技术,以及即将推出的半自动驾驶功能。主动安全测试区域是通用在米尔福德测试场最新开辟的场地,它包括一个面积6.5公顷(65000㎡,大概有154个标准篮球场的大小)的平台测试区,用于测试车辆的操稳极限;还有一条2km长,双向六车道的高速公路模拟道,用于测试自动驾驶;另外,它还专门开辟了停车测试区,用于模拟各种停车方式的自动辅助系统(我想说如果不是在这里,全底特律很难找到一个侧方停车的车位)。另外,它还有一条模拟隧道,用来测试在特殊环境下车辆自动驾驶的功能性。
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主动安全测试区一角,左侧是模拟的隧道。
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在主动安全测试区内主要测试车辆各种主动安全系统。
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这里还能够模拟行人,测试车辆的行人探测功能。
位于庞蒂亚克和沃伦的测试中心主要是用来测试研发初期各种设备的性能,而在米尔福德则是用来测试整车的品质,在这里距车辆最终投产仅差一步。这个试车场是通用研发实力的一个体现,如今无论电子计算机模拟技术多么先进,都无法替代最终真车在真实路面上,真刀真枪的测试。如今,通用在全球几乎各大洲都有自己的专业测试场地。
小结:通过参观各种全球最大的实验室和测试场,展现出通用在造车领域的深厚造诣。如今造一辆车并不算难事,但是通用有这样强大的技术积累和支撑,让我们明白,罗马真不是一天能够建成的,这也正是车辆技术和品质的保证。
未来:通用在下一盘大棋
翌日,通用安吉星系统全球首席运营官,Terry Inch又向我们展示安吉星系统的最新动态。
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安吉星用户如今已经突破700万。
通用最早于1995年6月引入了安吉星系统,经过20年的发展,如今它有超过700万的用户,已经成为全球最大的车辆通讯系统。并且在去年,安吉星在全球实现了10亿次的实时互动,可见对于用户而言,安吉星已经成为一个用车习惯。
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在中国安吉星发展非常迅速(得益于别克和雪佛兰车型的热销),如今已经有超过100万的用户。并且中国用户使用安吉星的频率比北美要频繁得多,我想这很大程度上是由于中国复杂得道路情况决定的……不仅如此,安吉星还专门针对中国消费者的需要开发出了新的功能,并且专门应用于中国车型中。
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安吉星在中国提供的服务,红框内为中国专有。
在今年的CES Asia上,安吉星已经向我们展示了它的最新动态:通过使用4G LTE通信网络,令整套系统的数据交换速度提升了10倍,这就意味着安吉星能够更加迅速地实现车辆诊断及承载更多的数据交换,实现无线可能。安吉星也是如今惟一一家通过4G LTE网络实现车辆通信的系统。
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安吉星是如今第一家使用4G网络技术的车载通信系统。
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今夏起,苹果CarPlay将率先登陆2016款凯迪拉克车型上。
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通用安排我们通过实际使用来体验安吉星的便利性。
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新的系统内集成了wifi热点,只要在车内就能享受快速上网服务。
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只要按下按钮,就能够享受车况检查、道路导航等多项服务。
随后,我们又来到沃伦研发中心,在这里通用的工程师们向我们展示了他们最新的工作成果:Vehicle to Vehicle(车与车之间)通信。
这套系统的原理并不复杂:依靠高精度的GPS和无线通信装置,实现了基于位置的车与车、以及车与基础设施之间的通信沟通。
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通过车与车之间的通信,极大地提高了城市交通的安全性。
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V to V项目负责人在向我们介绍V to V通信技术原理。
目前,这套系统已经能够时间交叉路口碰撞警告、追尾碰撞警告、盲点辅助、并线辅助、红绿灯识别等功能。
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通过车载通信,车辆可以识别看不到的隐患。
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在车内会通过中控声光以及座椅振动等方式提醒驾驶员。
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通过这套系统,车辆不借助雷达却能实现更加有效的危险识别功能。
相比如今普遍采用的基于雷达系统的辅助驾驶系统,基于V to V的系统结构更加简单,并且能够打破障碍物的限制,显得更加智能和可靠。当然,这样的前提是参与交通的车辆都安装有这套系统。
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基于硬件设施,这套系统还能够延伸出更多的功能。
通过这套系统,无疑大大提高了车辆行驶的安全性,并且如果日后得以普及,那么基于这套系统将会实现无数的拓展功能,无疑为智能交通的普及提供了一个很好的平台。
目前类似的V to V系统研究尚处于起步阶段,通用无疑是一个先行者。事实上这套系统并不复杂,在日后通用还会通过在后市场销售通信盒子的方式将这项功能进行普及。通用如今已经在位于安娜堡的密歇根大学进行了相关的试验,大学内有3000台车辆安装了V to V通信功能,智能交通系统已经初现规模。
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这套系统未来还能够通过后市场为车辆安装。
这套系统虽然结构简单,但是其中涉及到的功能算法,以及由于它带来的安全问题都需要进一步研发。目前通用正在同相关组织机构和其他厂商一起协商V to V标准的制定,如果日后能够作为一个强制性标准在车辆上进行安装,那么我想在这个市场,通用将会开拓另一片蓝海。