当前，以万物互联、大数据、虚拟现实、云计算、增材制造和人工智能为代表的新一轮科技变革方兴未艾，引领全球制造业的全面转型升级，并引发产业格局和生态的重构。在新一代技术革命和商业模式变革的推动下，汽车产品全生命周期应用、全产业链环节及其生态圈的全面革新与转型升级，汽车产业正在加快与新能源、新材料、电子信息等融合发展，低碳化、信息化、智能化技术发展趋势愈加明晰，共享出行的商业模式成为共享经济领域的先行者，汽车革命将与能源、交通、城市变革协同并举发展。
在此背景下，本书将从汽车技术与未来出行主题切入，分别从不同的角度研究未来中国汽车领域的科技与社会愿景。回顾全球汽车发展史，总结汽车对人类社会的积极影响，提出当前汽车产业发展给人类社会带来的全新挑战。展望经济、能源、城市、交通、建筑、材料、信息、制造等领域发展趋势，预判未来人类经济社会对汽车产业发展带来的长远影响。从社会愿景和产业愿景两个维度出发，分析面向2049 年的中国汽车技术发展主要方向。针对汽车行业能源动力、智能网联、汽车制造、汽车材料四大重点技术领域，基于德尔菲法展开专家调查，系统梳理影响未来汽车发展的十大关键技术。展望以全新汽车产品为载体的未来移动出行体系，剖析未来出行场景对人类生产生活带来的积极影响。提出实现未来汽车社会愿景的策略与具体实施措施。
本书是2049年中国科技与社会愿景以及中国科协高端科技智库丛书之一，是由中国汽车工程学会组织研究编写的、面向未来汽车技术发展的一部预测图书。书中在梳理汽车发展历程的基础上，分析了未来社会经济社会及相关领域对汽车行业的影响，重点预测了我国2049年汽车技术发展趋势及其关键技术，并对未来汽车出行的场景和模式进行了预测。在此基础上，对中国汽车技术发展与未来出行提出了基于美好未来的对策建议。本书对了汽车技术与未来出行发展，判断汽车未来产业结构变化，把握未来汽车与出行科技发展，洞察财富机遇都具有较高的参考价值。
第一章 汽车与人类社会
汽车是人类历史上伟大的发明之一。人类经历了漫长的靠双脚跋涉的时代，蒸汽机和内燃机的出现为汽车的诞生奠定了基础。自1886 年世界上第一辆三轮汽车诞生后，在短短的100 多年时间里，汽车对人类社会产生了巨大的影响。汽车的诞生有力地推动了人类社会经济的快速发展，给人类的生产生活带来了极大的便利。与此同时，汽车的出现也带来了能源短缺、环境污染、交通堵塞和交通事故等社会问题，从而给人类带来巨大挑战。这种挑战也正在倒逼汽车技术向低碳化、信息化、智能化的发展方向变革。
第一节 汽车发展史回顾
人类在进入汽车社会之前，经历了漫长的马车时代。早期的木轮由圆木运输演变而来。远古时代，人类为了搬运物体，开始学习制作和使用工具。那时，人类将重物置于圆木上，然后拖着走。重物的移动诞生了早期的木轮运输，这也是人类建立的最早的陆地运输系统。后来，木轮直径不断加大，逐渐演变成带轴的轮子，为车辆的诞生奠定了基础。
马车是最早的运输、代步、打仗的工具。最初的车辆都是人力车。随着生产力的发展，人类开始驯服马、牛、骆驼等动物为人类服务，由此出现了马车等畜力交通工具。相对于人力车辆，畜力车辆的载运能力更强，速度更快，行程更远。在畜力车辆中，马车是人类道路运输、代步、打仗最主要的工具。中国是早期使用车辆的国家之一。公元前2250年，夏朝初的大禹时代，车正（专司车旅交通、车辆制造的官）奚仲制造了世界上第一辆有车架、车轴、车厢等，采用两个轮子的车子。
马车技术在欧洲快速发展，出现了有轨马车，从而大大提高了运输效率。15世纪，进入文艺复兴前夜的欧洲，马车制造业风起云涌，式样和种类繁多。马车制造技术的提高，不仅出现了活动的车门和封闭式结构及转向盘，而且出现了制动系统、悬架系统、充气轮胎等，使乘坐舒适感大大提高，时速也可达30 千米以上。1662 年，法国人埃米尔·卢巴首次将轨道嵌入巴黎街头的地面，出现了轨道马车。由于车轮在轨道上滚动阻力大大减小，从而极大地提高了运输效率。因此，有轨马车不仅运用于客运，而且在18 世纪被英国广泛应用于煤矿运输。1832 年，美国纽约出现了有轨公共马车，仅用两匹马就可拉动40 名乘客。1847 年，英国伦敦出现了最早的双层公共马车。由于没有可替代的工具，马车时代延续了三四千年。直到1904 年，蒸汽汽车的诞生才终结了马车的黄金时代。
一、蒸汽汽车是古代与近代交通工具发展的分水岭
蒸汽机的诞生引发第一次工业革命，由此人类的生产方式从手工业转向机器大工业，人类从农业文明转向工业文明。18 世纪60 年代，苏格兰铁匠汤玛斯·纽克门（Thomas Newcoman）发明制造了第一台蒸汽机，人们称其为“纽克门蒸汽机”。1763 年，英国发明家詹姆斯·瓦特（James Watt）针对纽克门蒸汽机效率极差的缺点研究了新的蒸汽机。瓦特发明的蒸汽机具有划时代意义，直接导致了第一次工业革命的兴起，极大地推动了社会生产力的发展，推动世界工业进入“蒸汽时代”。19 世纪30 年代，蒸汽机已广泛运用于煤矿、冶金、纺织、交通等
部门。
蒸汽汽车的出现是古代交通运输与近代交通运输的分水岭。1769 年，法国陆军军官尼可拉斯·居纽将一台蒸汽机安装在一辆木质三轮车上，制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮大炮牵引车（被命名为“卡布奥雷”），时速可达4 千米。这项发明虽然失败了，但却是古代交通
运输（以人、畜或风为动力）转向近代交通运输（动力机械驱动）的标志，具有划时代的意义。19 世纪中叶，蒸汽汽车最高车速可达每小时55 千米，进入全盛时期。蒸汽汽车被用于货运和客运，成为当时的主流。随着世界最早的公共汽车运输公司——苏格兰蒸汽汽车运输公司于1834 年成立，伦敦街头也出现了蒸汽驱动的公共汽车。作为汽车的动力，蒸汽机存在笨重、安全性差等不足，不符合汽车灵活机动的这一基本要求，因而人们开始为汽车寻找功率体积比、功率质量比高的轻便动力装置。直到内燃机的出现，推动了内燃机汽车的发展，蒸汽汽车才退出历史舞台。
二、内燃机汽车为现代汽车发展奠定基础
内燃机工作原理理论的建立推动了小型内燃机实用化。内燃机工作原理的形成经历了几个阶段。1824 年，萨迪·卡诺（Sadi Camot）发表了热力机的基本理论——卡诺原理。1859 年，法国的勒努瓦（Lenoir）制成二冲程煤气内燃机，但因没有压缩冲程，热效率仅为4%。1862 年，法国的德·罗夏提出了进气、压缩、作功、排气等容燃烧的四冲程内燃机工作循环方式，并取得专利。1864 年，德国人尼古拉斯·奥托（Nikolaus August Outo）与郎根（Eugen Langen）合作提出了内燃机的工作原理，即“奥托循环”，并建立了世界上第一个内燃机制造厂（N.A.Otto& Cie）。奥托于1867 年造出一台结构紧凑和简化的卧式四冲程煤气内燃机，由此推动了小型内燃机的实用化。奥托建立的内燃机工作原理理论一直沿用至今。但是，由于以煤气为燃料，体积大，质量约为1 吨，还不适用于汽车。
“汽车之父”——德国人卡尔·本茨（Karl Friedrich Benz）于1879 年12 月31日制造出了第一台煤气发动机。经过多年努力，
1886 年1 月29 日，本茨发明了世界上第一辆不用马拉的三轮车——奔驰１号，并向德国专利局申请汽车发明的专利。专利申请于同年11 月2日获得批准。由此，1886 年1 月29 日被公认为世界汽车的诞生日，本茨也被后人尊称为“汽车之父”。
德国人哥特里布·戴姆勒（A.G. Daimler）发明了汽油机和第一辆四轮汽车。1883 年8月15日，戴姆勒和威廉·迈巴赫（Wilhelm Maybach）发明了卧式汽油内燃机，并于同年获得专利，后又改为立式发动机。立式发动机体积小、效率高、转速快，特别适合用作交通工具。1885 年年末，戴姆勒将1.1 千瓦的立式发动机装在一辆四轮马车上，并增加了转向、传动装置等，使车速达到每小时14.4 千米。世界上第一辆四轮汽车由此诞生，为现代汽车奠定了基础。
德国人鲁道夫·狄塞尔（Rudolf Diesel）发明的柴油机是动力工程方面又一项伟大的发明。本茨和戴姆勒发明的都是汽油机，人们在用汽油作为燃料的同时，也尝试用其他燃油燃料。1897年，狄塞尔成功地试制出了第一台柴油机，为柴油找到了用武之地。与汽油机相比，柴油机具有省油、动力大、污染小的特点。柴油机的发明改变了整个世界，因此，为了纪念狄塞尔，人们把柴油机称作“狄塞尔柴油机”。
总序
前言
第一章 汽车与人类社会
第一节 汽车发展史回顾
一、蒸汽汽车是古代与近代交通工具发展的分水岭
二、内燃机汽车为现代汽车发展奠定基础
第二节 汽车深刻改变人类社会
一、汽车已成为国民经济的支柱性产业
二、汽车与现代交通息息相关
三、汽车与城市发展呈现高度互动和相互支撑
四、汽车丰富了人类的社会生活
第三节 人类社会深刻影响汽车
一、能源和环境压力迫切要求汽车更加节能环保化
二、交通安全和拥堵迫切要求汽车更加智能安全化
三、新时代消费需求追切要求汽车更加便利舒适化
第二章 未来经济社会及相关领域对汽车产业的影响
第一节 经济社会
一、中国将成为世界第一大经济实体
二、人口老龄化日益凸显
三、第三产业将成为经济增长的主动力
四、对汽车发展的影响
第二节 能源环境
一、能源结构和效率不断优化提高
二、分布式能源成为发展重要趋势
三、二氧化碳排放到2030年或提前达到峰值
四、城市空气质量不断提高
五、对汽车发展的影响
第三节 城镇化
一、城镇化率峰值达到70%
二、城市群形态进一步发展
三、紧凑城市为未来城市发展模式
四、低碳城市是低碳经济的重要组成部分
五、智能化是城市数字化、信息化的高级阶段
六、对汽车发展的影响
第四节 城市交通
一、多元化综合交通实现优化交通资源与低碳出行
二、智能交通是综合解决城市交通拥堵和安全的主要手段
三、对汽车发展的影响
第五节 城市建筑
一、低碳建筑与可再生能源一体化
二、智慧建筑是智慧综合体
三、城市建筑多元化和集约化发展
四、对汽车发展的影响
第六节 材料
一、材料数量和种类持续增加
二、能源和环境材料受到高度关注
三、纳米新型材料等不断涌现
四、高性能、低成本、多功能材料是发展方向
五、材料设计越来越重要
六、对汽车的影响
第七节 信息技术
一、信息技术普惠全民，泛在网络无处不在
二、信息器件和系统的变革性升级换代
三、人机物三元世界促进信息科学发生本质改变
四、网络服务根据用户可自适应和优化
五、新一代人工智能技术将取得重大突破
六、对汽车的影响
第八节 制造业
一、绿色制造是实现可持续发展的必然选择
二、智能制造将引发制造业革命性变革
三、增材制造技术与传统制造技术并存
四、微纳制造助力传统制造业升级
五、对汽车发展的影响
……
第三章 面向2049年的汽车技术发展趋势
第四章 面向2049年的汽车关键技术
第五章 未来汽车出行场景与展望
第六章 实现美好愿景的策略
主要参考文献
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