2024年20项汽车行业先进新兴技术盘点
作者:来源:访问:317时间:2024-08-10
近年来,汽车制造商及其供应商对新兴技术进行了大量投资,以彻底改变汽车的制造方式和人们的出行方式。根据相关数据,自动驾驶汽车技术是增长最快的技术类别之一,其专利申请数量超过了量子计算、机器学习和数字数据处理。
此外,自2010年以来,汽车互联、动力总成电气化、共享出行等新兴汽车技术的投资已超过5300亿美元。除了传统汽车制造商之外,零部件供应商和一些新兴科技公司也在推动这一变革。
与传统红外激光器相比,绿光激光器有助于降低能耗。通常,钎焊工艺使用红外激光,但它们难以控制并且需要大量能量。相比之下,绿光激光器的波长比红外激光器更短,可降低高达20%的能耗,使铜焊接过程更加可控和高效。
一直以来,汽车中的语音助手功能等功能都离不开麦克风的应用,哈曼推出了一款可以安装在汽车外部的麦克风。这使得车辆的安全系统和自动驾驶功能能够检测从外部警报器到车外驾驶员的口头命令的所有内容。据哈曼介绍,外置麦克风是全密封的,能够承受各种不同的环境,并且可以完美地融入到车辆的外观设计中。
宝马的i Vision Circular可能不是该汽车制造商过去两年中最引人注目的概念车之一,但它对行业可持续技术的发展产生了巨大影响。这款小型汽车预计在2040年左右推出,完全由回收的生物基原材料制成。
车身采用回收铝材,未使用任何油漆。不使用铬。轮胎由可持续的天然橡胶制成。整个汽车的材料粘合是通过新的连接技术实现的,可以在后期进行有效的拆卸。宝马已经敦促其供应链提高回收和再利用材料的含量水平,目前回收和再利用材料的含量占30%。
索尼本田移动公司的 Afeela 电动汽车展示了一项有前途的新技术,这是外部媒体报道的。数字屏幕位于前灯之间的条带中,可以改变颜色并向外界发送短信,类似于数字手机。灯带可以显示天气预报,甚至传输图像。这个想法可能听起来很花哨,但在即将到来的自动驾驶汽车时代,这种视觉提示对于与其他汽车和行人的交流至关重要。
随着L3级自动驾驶成为现实,从日产到梅赛德斯-奔驰的汽车制造商都在研究这一概念。
挡风玻璃遮阳板可以帮助遮挡阳光。但通用汽车拥有更全面的技术来控制白天和夜间的眩光:自动调光挡风玻璃。通用汽车已经提交了一项自动调光专利申请,该专利可以防止驾驶员在夜间被迎面驶来的交通的明亮灯光弄瞎。
该系统将检测迎面而来的车头灯的亮度,如果超过一定阈值,挡风玻璃的一部分就会自动变暗。该技术可减少驾驶员分心,使前方道路更加清晰。获得专利的创新不一定会进入大规模生产。然而,通用汽车对玻璃功能的不断发展的思考表明,该汽车制造商正在重新考虑其最基本部件的设计。
全球纯素食和纯素食食品销量的增长引发了一个汽车技术问题:为什么纯素食者会选择坐在牛皮汽车座椅上?真皮座椅有助于定义豪华的内饰。但产品开发商现在正试图销售他们所谓的具有类似特性的“纯素皮革”。这个名字激怒了该行业的皮革供应商,因为纯素皮革根本不是皮革。
日本 Ultrafabrics Holdings Co. 一直在向特斯拉供应纯素内饰材料。洛杉矶材料供应商 von Holzhausen 使用经过处理的竹子生产出与羊皮一样柔软的非皮革材料,用于制作手袋、鞋子和家具。它现在正准备自动应用为素食座套。
零部件供应商正在推出新的驾驶员监控系统,旨在监控驾驶员的头部位置、眼睛和身体,以更好地确定他们是否分心或昏昏欲睡。
加拿大供应商巨头麦格纳国际公司开发了一种基于摄像头的驾驶员监控系统,该系统集成到车辆的后视镜中。该系统还使用红外传感器,可以观察驾驶分心的迹象,并向驾驶员发送音频或视觉警报,让他们重新专注于道路。先进的新系统将监视疲倦的面部表情和下垂的眼睑。随着自动驾驶能力的增强,此类系统可能会变得更加普遍和复杂。
法国雪铁龙公司提出了一种车顶新技术:纸板。根据 Stellantis 品牌的说法,车顶通常占车辆重量的很大一部分。
去年,雪铁龙推出了Oli概念车,其车顶由回收的瓦楞纸板制成,据说强度足以承受一两个成年人的重量。雪铁龙与供应商巴斯夫合作,在玻璃纤维增强面板之间制造了一种纸板蜂窝夹层,并涂有聚氨酯树脂,其重量仅为同类钢钢屋顶的一半。
丰田为赛车配备氢燃烧发动机,此后,丰田不断改进清洁燃烧电力系统,作为纯电动汽车的替代品,以实现碳中和。动力系统是内燃机,但它们燃烧氢气而不是汽油。
一个潜在的好处是它们能够承载内燃机部件,此外还有望在极端温度和重负载下提供更好的性能。但障碍依然存在,特别是缺乏燃料基础设施。丰田尚未制定将该概念商业化的时间表。然而,供应商已经在排队帮助实现这一目标。
随着汽车设计师重新思考如何布置内饰并寻找使车辆更安全的方法,一种安装在车辆车顶上的新型安全气囊技术已经占据主导地位。
据报道,福特已就新型车顶安装安全气囊设计提交了美国专利申请。但思想是不断发展的。安全气囊从车顶向下展开,位于乘员和仪表板之间。这可以使仪表板安全气囊变得多余,并为新型显示器或功能腾出仪表板空间,从而提高车辆的设计灵活性。它还为乘客的座位提供了更大的灵活性。
巨型铸造最初是特斯拉工厂内一种奇怪的新型金属铸造技术,即将成为行业的热门趋势。 Megacasting 使用比普通工厂更大的压力机来制造巨大的单个汽车零件,现在正在扩展到沃尔沃,并且可能很快就会出现在梅赛德斯-奔驰和蔚来汽车上。
新方法允许车辆装配商生产单个大型铝制零件,例如车辆的整个后部结构。过去,需要几十甚至上百个铸件,所有这些铸件都需要焊接在一起。沃尔沃估计,与大型铝制车身零件的传统组装相比,新技术预计可节省75%的时间。
起亚EV9三排全电动跨界车的一个突出特点是其可旋转的第二排座椅。他们向后旋转,面对面,与第三排的人面对面的休息室设置。它们还侧向门,直接面向门外,方便乘客进出。技术进步在于座椅如何融入车辆,使用灵活的底座代替传统的前后调节固定滑轨。
旋转座椅已经被认为是残疾驾驶员车辆中的特殊设备。但起亚的应用程序为每个人提供了新的操作自由度。EV9 并不是第一款配备旋转座椅的车型——现代汽车的兄弟车型 Staria 货车也配备了旋转座椅。
强大的电流从车辆的电池组流向电动机,电动机也为车辆的系统提供动力。然而,如果车辆在碰撞中发生故障,则可能会对急救人员或乘员造成致命的影响。这就是电动汽车需要断开电池连接的原因,以便可以立即切断电流并且车辆不再供电。停止电流对于保护救援人员和车内其他电气系统至关重要。其中一项技术称为“烟火电池断开”,由底特律供应商均胜安全系统公司生产。
该组件是一个小型圆柱形部件,激活后会穿过汇流条,传导电动汽车电池组的电流以中断电流。在不到一秒的时间里,这个小型设备就可以在高达800伏的电压下停止2000至16000 安培的电流。这足以覆盖未来的电动汽车和大型商用车应用。
随着软件和电子产品在汽车中的重要性呈指数级增长,芯片制造商和供应商正在投资一种称为“芯片系统”的新兴半导体类别。片上系统允许多种车辆功能在单个芯片上运行,而不是将这些功能分离到不同的电子控制单元中。
该技术的潜力将减少车辆必须携带的电子控制器的数量,这意味着制造成本和复杂性更低。高通、英伟达和英特尔等半导体制造商和科技公司都在积极投资片上系统。德国供应商大陆集团等传统汽车公司也参与其中。
一家中国汽车制造商率先开发了一种新型磷酸铁锂化学物质,可以降低短程电动汽车的成本。全球竞争对手一开始并没有引起足够的重视,而是坚持采用业界久经考验的电动汽车电池锂离子标准。但更广泛的行业不能再忽视新化学物质的成本和安全效益。由于这些磷酸铁锂电池的配方以铁为主要成分,因此它们比锂离子电池便宜得多,锂离子电池需要镍、钴和锰等昂贵的材料。
LFP 还可以在较低的温度下运行,从而减少安全问题。电动汽车巨头特斯拉走在用户的前列。福特汽车公司现在对此深信不疑,表示今年有望成为美国第一家同时使用锂离子和磷酸铁锂电池的汽车制造商。丰田也开始涉足 LFP,并将其部署在其首款中国专用电动汽车中。
谈到全电动驾驶,新的口号是四轮优于两轮。全轮驱动是不断扩大的电动汽车的高端必备功能。
日产电动 Ariya 跨界车配备的 e-4ORCE 配置体现了新技术的优势。双电机系统(一个在前部,另一个在后部)管理所有四个车轮的动力,提供高扭矩、精确的操控性和稳定性。与内燃机车辆相比,电子马达控制提供更快的响应和调整。接受全轮电力驱动的铭牌清单正在不断增加。任何不提供此功能的高端竞争者可能很快就会发现自己在电动汽车领域失去吸引力。
NanoGraf Corp.是一家总部位于芝加哥的电池材料初创公司,正在大力投资硅阳极,以大幅提高从电动汽车到消费电子产品等各种应用中使用的锂离子电池的密度。
该公司去年推出了新型18650电池,称其为“世界上能量最高的锂离子电池”。它比业界领先的电池效率高20%。硅阳极迄今为止尚未得到广泛采用,因为它们会膨胀并会损坏电池。但新兴技术现在正在引起人们的关注。
无论激光雷达系统有多么有前途,汽车行业中都有很多批评者,他们质疑与摄像头和雷达相比,强大的遥感技术的高成本和复杂性。但新的游戏规则改变者是固态激光雷达系统的开发,该系统可以大规模生产并实现盈利,并抛弃传统激光雷达的旋转镜和电机。
MicroVision和Ouster等公司于2月份完成了与Velodyne的合并,正在开发相对简单、固定且自给自足的固态激光雷达装置,这些装置可以更容易地维修、更换和安装。支持者认为,固态设计最终将使激光雷达得到更广泛的使用。
驾驶员习惯于用触摸屏取代中控台顶部的旋钮,但方向盘上仍然有笨重的按钮和滚轮。为了摆脱这个问题,汽车设计师正在寻求将高科技开关集成到方向盘中,使其像 iPhone 一样运行并提供更多功能,迫使供应商重新设计方向盘。
例如,均胜安全系统公司提出了一种一体式、无间隙的方向盘盖,允许汽车制造商添加基于触摸的多功能控制装置,同时消除驾驶员面前混乱的按钮、控制杆和其他控制杆。供应商表示,未来的版本可以通过在制造时将控制装置集成到方向盘中来变得更扁平。