太陽正在內(nèi)燃機(jī) （ICE） 上落山。許多政策制定者現(xiàn)在正在對(duì)銷售僅由 ICE 提供動(dòng)力的新車實(shí)施法律限制。這些限制產(chǎn)生了大量圍繞混合動(dòng)力系統(tǒng)的活動(dòng)，混合動(dòng)力系統(tǒng)將 ICE 與某種形式的電力輔助相結(jié)合。在輕度混合動(dòng)力汽車中，所使用的電池通?？梢酝ㄟ^來自 ICE 的能量進(jìn)行充電。這些所謂的自充電混合動(dòng)力車可幫助消費(fèi)者轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車，同時(shí)避免尋找電源插座為電池充電的問題。

來自電池的電量與來自 ICE 的電量之間的平衡決定了混合動(dòng)力車的“溫和”程度。更大的電池與更強(qiáng)大的電機(jī)相結(jié)合，將指針進(jìn)一步推向秤的全電動(dòng)端。全電池電動(dòng)汽車 （BEV） 沒有 ICE，完全依靠電網(wǎng)獲取能量。還有其他與此相關(guān)的問題，例如建立支持全電動(dòng)用戶體驗(yàn)所需的公共充電基礎(chǔ)設(shè)施。但對(duì)于純電動(dòng)汽車，除了插電之外別無選擇。

正在開發(fā)其他形式的替代能源。最有前途的方法之一是在燃料電池中使用氫氣，它將儲(chǔ)存在氫氣中的能量轉(zhuǎn)化為電能。這種用途將導(dǎo)致燃料電池電動(dòng)汽車 （FCEV）。雖然 BEV 和 FCEV 的能量存儲(chǔ)方式不同，但兩者都產(chǎn)生用于為電機(jī)供電的電能。另一項(xiàng)正在開發(fā)的技術(shù)涉及使用超級(jí)電容器來存儲(chǔ)電能。超級(jí)電容器類似于電池，可以反復(fù)充電和放電，但內(nèi)部差異很大。超級(jí)電容器可以快速充電和放電，這意味著它們能夠提供比電池更高的功率，但存儲(chǔ)的總能量更少。

這些技術(shù)中的每一種都有其局限性。電池充電需要時(shí)間，燃料電池釋放能量緩慢，超級(jí)電容器儲(chǔ)能能力低。但它們都發(fā)電，這是電動(dòng)汽車所需的基本“燃料”。也許在不久的將來，“混合動(dòng)力”一詞可能會(huì)演變?yōu)槊枋鼋Y(jié)合所有三種技術(shù)以提供正確用戶體驗(yàn)的車輛。

續(xù)航里程和快速充電被認(rèn)為是消費(fèi)者不愿意轉(zhuǎn)向全電動(dòng)的原因。毫無疑問，汽車行業(yè)和公共部門必須克服這種不情愿。通過將電池、燃料電池和超級(jí)電容器結(jié)合使用，每種技術(shù)都有可能在需要的時(shí)間和地點(diǎn)提供能量。例如，可以通過燃料電池技術(shù)與快速充電超級(jí)電容器相結(jié)合以提供良好的加速來解決里程問題。

今天沒有這種潛在的新混合類別的已知例子。盡管如此，這是該行業(yè)未來可以追求的一個(gè)方向，并且以目前存在的技術(shù)為基礎(chǔ)。

汽車無線化

儲(chǔ)能并不是汽車行業(yè)唯一的創(chuàng)新領(lǐng)域。車輛與通用基礎(chǔ)設(shè)施及其車載系統(tǒng)之間的聯(lián)系越來越緊密。一般來說，車輛產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量呈指數(shù)增長。無線技術(shù)避免了支持這種連接所需的布線的成比例增加。

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電線昂貴、笨重且笨重。另一方面，無線連接實(shí)際上是無重量的，但它們確實(shí)需要精心設(shè)計(jì)，而天線是系統(tǒng)中最關(guān)鍵的方面之一。隨著汽車制造商采用更多無線連接類型，從低兆赫到高千兆的頻率范圍內(nèi)，天線設(shè)計(jì)和位置變得越來越重要。隨著 5G 連接進(jìn)入車輛，以提供 V2X 和自動(dòng)駕駛等關(guān)鍵任務(wù)連接，這些設(shè)計(jì)考慮將變得更加重要。支持完全自治所需的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施將嚴(yán)重依賴無線技術(shù)，包括 Wi-Fi 和 5G。

無線化帶來了挑戰(zhàn)，尤其是因?yàn)檐囕v仍然主要使用大型壓制金屬面板制造。很難完全取代金屬，但它正在發(fā)生。玻璃和塑料都更多地用于汽車設(shè)計(jì)和制造。大多數(shù)類型的玻璃和許多塑料對(duì)無線電波是透明的。這種透明度對(duì)于開發(fā)使用無線連接的電子系統(tǒng)的工程師來說是個(gè)好消息。它還允許車輛設(shè)計(jì)師探索新概念。例如，整個(gè)玻璃屋頂正變得越來越普遍。這種設(shè)計(jì)特點(diǎn)提供了在屋頂空間安裝天線的選項(xiàng)，這些天線可以清楚地進(jìn)入玻璃孔。

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隨著對(duì)無線連接需求的增加，它可能會(huì)推動(dòng)更多地利用玻璃和塑料的設(shè)計(jì)新時(shí)代。當(dāng)然，這也需要與設(shè)計(jì)更實(shí)惠、更易維護(hù)和可回收的車輛的需求相平衡。

一般來說，電動(dòng)汽車在機(jī)械上比內(nèi)燃機(jī)汽車更簡單。這種簡單性意味著它們可以設(shè)計(jì)得更持久，更容易維修和維護(hù)，并且高度可回收。然而，電動(dòng)汽車中的電子系統(tǒng)將更加多樣化，并且在自動(dòng)駕駛的情況下更加復(fù)雜。功耗之間、動(dòng)力和電子系統(tǒng)之間的平衡將發(fā)生變化，這也可能對(duì)所采用的儲(chǔ)能系統(tǒng)類型產(chǎn)生影響。

自主思考，思考

塑造汽車設(shè)計(jì)、擁有和使用未來的另一個(gè)主要趨勢(shì)是自動(dòng)駕駛。所有權(quán)和自主權(quán)之間的相關(guān)性越來越強(qiáng)；許多人認(rèn)為，第一輛全自動(dòng)駕駛汽車將是出租車和拼車計(jì)劃。經(jīng)濟(jì)學(xué)支持這一理論；自動(dòng)駕駛電動(dòng)汽車的購買成本高，但運(yùn)行成本低，因此要獲得回報(bào)，車主需要高利用率。

大多數(shù)私人擁有的車輛大部分時(shí)間都停在某個(gè)地方。這意味著每英里的成本很高。另一方面，出租車和其他服務(wù)車輛大部分時(shí)間都在運(yùn)營。使用會(huì)降低每英里的成本，如果該成本有加價(jià)，就像出租車一樣，它就會(huì)轉(zhuǎn)化為正投資回報(bào)。

這里一個(gè)令人興奮的研究領(lǐng)域是自主飛行的電動(dòng)出租車。這聽起來像是科幻小說，但它正在發(fā)生。它之所以有意義是有充分理由的，尤其是因?yàn)樵S多旅程都很短并且在擁擠的城市中。飛越城市景觀將減少道路層面的擁堵。幾個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目已經(jīng)在運(yùn)行，并且已經(jīng)花費(fèi)了數(shù)百萬美元的研究資金使其成為現(xiàn)實(shí)。在自主運(yùn)營方面，進(jìn)入第三維度很有意義。即使在低空，天空中也沒有道路、建筑物或行人。天空給了自動(dòng)駕駛汽車很大的自由，唯一的障礙是其他飛行車輛。

進(jìn)入第三維將提升對(duì)可靠無線連接的需求。默認(rèn)情況下，無線技術(shù)是全向的。現(xiàn)代系統(tǒng)更具辨別力，使用相控陣天線和多輸入多輸出來引導(dǎo)射頻能量并最大化可用帶寬。范圍也可能是一個(gè)考慮因素。城市地區(qū)的陸基收發(fā)器可能永遠(yuǎn)不會(huì)離 5G 基站或等效基站很遠(yuǎn)，但空中車輛將更加分散和分散。障礙物越少，無線信號(hào)應(yīng)該傳播得越遠(yuǎn)，受到的干擾和多徑失真就越少?？罩熊囕v也將影響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。

支持汽車創(chuàng)新

現(xiàn)在有幾種基礎(chǔ)技術(shù)支持汽車行業(yè)的這種創(chuàng)新水平。無線連接和天線設(shè)計(jì)是其中之一。寬帶隙 （WBG） 半導(dǎo)體開關(guān)是另一種。這些汽車創(chuàng)新是碳化硅和氮化鎵等技術(shù)產(chǎn)生真正影響的地方。

WBG 半導(dǎo)體通常比普通硅器件提供更高的效率。WBG 半導(dǎo)體的使用對(duì)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式有多種影響。受影響的中央系統(tǒng)包括電池管理系統(tǒng)以及車載和非車載充電器。電源逆變器用于將來自電池（或等效物）的直流電轉(zhuǎn)換為交流電以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這些系統(tǒng)的效率對(duì)范圍有直接影響。開發(fā)人員可以通過以更高的開關(guān)頻率運(yùn)行功率器件來實(shí)現(xiàn)更高的效率。這些頻率對(duì)開關(guān)電路中使用的無源和磁性元件具有設(shè)計(jì)意義；一般來說，它們更小——無論是規(guī)模還是價(jià)值。開關(guān)設(shè)備本身也在縮小尺寸，因?yàn)樗鼈兛梢栽诟叩臏囟认鹿ぷ鳌?/p>

作為汽車、國防和航空航天行業(yè)的供應(yīng)商，國巨集團(tuán)在幫助 OEM 開發(fā)可靠解決方案以應(yīng)對(duì)上述所有挑戰(zhàn)方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。盡管提出的一些情景是推測(cè)性的，但其中許多挑戰(zhàn)在今天都是真實(shí)存在的。汽車行業(yè)的發(fā)展方向現(xiàn)在需要正確的使能技術(shù)，這正是像國巨集團(tuán)這樣的供應(yīng)商發(fā)揮真正和積極影響的地方。