汽车上的奇思妙想

最近几年，汽车制造商及其供应商在新兴技术上投入数千亿美元，希望改变汽车制造方式以及人们的出行方式。

根据美国专利数据库提供商IFI Claims patent Services数据，依照2018年至2022年专利申请的复合年增长率衡量，去年，美国增长最快的技术分类是自动驾驶汽车技术。该领域专利申请增长速度甚至超过了量子计算、机器学习和数字数据处理领域。

自动驾驶技术只是汽车行业投资的一方面。麦肯锡（McKinsey）数据显示，自2010年以来，算上车辆联接、动力系统电气化和共享出行，企业在新兴汽车技术上的投入已超过5300亿美元。

不仅仅是传统汽车制造商，零部件供应商和一些新兴科技公司，也起到了推动作用。

根据IFI的数据，2022年，丰田汽车和本田汽车在自动驾驶技术的专利申请数量，领先于所有其他公司，Waymo（一家研发自动驾驶汽车的公司）排名第三。

以下21项创新汽车技术反映了不断增长的创新来源。

通用汽车和宝马集团等传统汽车制造商，以及采埃孚集团（ZF）和大陆集团（Continental）等供应商中坚力量都在其中。还有很大一部分来自电池公司、科技公司和初创公司，这些公司刚进入汽车行业，但已经留下了不可磨灭的印记。

对于一些业内人士来说，这些创新技术和流程仍然很陌生。但随着创新推动，它们可能很快就会成为汽车核心部件。

01.

绿色激光焊接技术

德国动力总成供应商纬湃科技（Vitesco）正在使用绿色激光，为宝马集团大规模生产电池管理电子产品。与传统的红外激光相比，绿色激光有助于降低能源消耗。

纬湃科技表示，通常情况下，铜焊接过程一般使用红外激光，但它们很难控制，而且需要大量的能量。相比之下，绿色激光的波长比红外激光更短，可以减少多达20%的能源消耗，从而使铜焊接过程更可控，也更高效。

02.

车外麦克风

长期以来，麦克风一直被用于车内语音辅助功能和其他功能。但哈曼科技有限公司（Harman）开发了一种安装在汽车外部的麦克风。

在车外安装一个麦克风，可以使车辆安全系统和自动驾驶功能，检测到从应急车辆警报到驾驶员站在车外发出的口头命令等一切信息。

哈曼公司表示，这款外接麦克风是完全密封的，能够承受各种环境的影响，而且可以“浑然一体”地整合到车辆外观设计中。

03.

整车采用可回收利用材料

宝马集团的i Vision Circular概念车，对行业在可持续技术方面的发展方向具有重大意义。这款小型汽车预计在2040年左右推出，完全由回收材料和生物原料制成。

车身由回收铝材制成，不使用油漆，不使用铬；轮胎是由可持续发展的栽培橡胶制成；整个汽车的材料结合是通过新型连接技术实现，并且可以在后期有效地拆卸。

宝马集团已经在敦促其供应链，提高回收和再利用材料的含量水平，目前其含量为30%。

04.

灯条与外界交流

索尼本田移动公司打造的Afeela电动汽车，其中一项很有前途的新技术是外部“媒体条”。

车灯之间有一条类似带子的数字屏幕，可以改变颜色，并对外界发送文本信息，类似于数字电话。“媒体条”可以显示天气报告，甚至可以传输图像。

这个想法听起来可能有点噱头，但在即将到来的自动驾驶汽车时代，这种视觉提示在与其他汽车和行人交流方面将越来越重要。随着Level 3自动驾驶成为现实，日产汽车、梅赛德斯-奔驰等汽车制造商都在研究这一概念。

05.

挡风玻璃可以自动变暗

通常情况下，挡风玻璃遮阳板可以阻挡刺眼的阳光。但通用汽车想到了一种更全面的技术，无论白天还是黑夜，都可以控制眩光，那就是自动调暗挡风玻璃。

通用汽车已经提交了一份自动调光的专利申请，该专利可以防止驾驶员在夜间被迎面而来的远光灯刺眼。该系统将检测迎面而来的车头灯的亮度，如果超过一定的阈值，挡风玻璃的一部分将自动变暗。

这项技术可以减少司机的注意力分散，使前方道路更加清晰。这项专利创新并不一定会发展到大规模量产，但通用汽车开发玻璃功能的想法表明，汽车制造商正在重新考虑其最基本部件的设计。

06.

“素食皮革”

全球素食主义的兴起和素食食品的销售，引发了一个汽车技术问题：为什么素食主义者要坐在牛皮汽车座椅上？

很多车型豪华内饰都配有真皮座椅。但产品开发人员现在正推广他们所谓的“纯素皮革”的类似特性。这个名字本身就激怒了皮革行业的供应商，因为纯素皮革根本不是皮革。

日本的Ultrafabrics控股公司一直在为特斯拉提供纯素内饰材料。洛杉矶材料供应商von Holzhausen用经过处理的竹子生产一种非皮革材料，它柔软如小羊皮，可用于手袋、鞋子和家具。现在，该公司正准备将其应用于汽车座套。

07.

监控身体语言和眼神

零部件供应商正在推出新的司机监控系统，它将监控司机的头部位置、眼睛和身体，以更好地确定他们是否分心或昏昏欲睡。随着自动驾驶功能的兴起，这类系统可能会变得更加普遍和复杂。

加拿大供应商巨头麦格纳国际开发了一种基于摄像头的驾驶员监控系统，该系统集成在汽车的后视镜中。

使用红外传感器，可以观察驾驶分心的迹象，并向司机发送音频或视觉警报，让他们重新关注道路。先进的新系统将监测疲劳的面部表情和眼皮下垂。

08.

非金属车顶

随着汽车制造商重新审视汽车制造所需材料，雪铁龙品牌提出了一种用于屋顶的新技术：纸板。根据雪铁龙的说法，萌发这一想法是由于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，其车顶就由回收硬纸板制成，官方称其坚固程度足以承受一两个成年人的重量。

雪铁龙与供应商巴斯夫（BASF）合作，在玻璃纤维加强板和涂有聚氨酯树脂之间，用纸板制作了蜂窝状夹层结构，并涂上聚氨酯树脂，重量只有同等重量的钢板车顶的一半。

09.

氢燃烧为EV提供替代方案

丰田汽车2021年在赛车上部署了氢燃料发动机，开辟了新天地。从那之后，该公司不断改进清洁燃烧动力系统，并将其推广为追求碳中和的电池电动汽车的替代品。

氢燃料发动机并不是氢燃料电池技术，丰田汽车提出的动力系统是内燃机，但它们燃烧的是氢气而不是汽油。

 

潜在的好处是，它们能够搭载在内燃机部件上，而且在极端温度和重载下有更好的性能。

但障碍依然存在，尤其是缺乏燃料基础设施。丰田汽车尚未设定将这一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。

10.

车顶安装安全气囊

随着汽车设计师们重新思考如何布局汽车内部，并寻找使汽车更安全的方法，一种新的安全气囊技术获得了一席之地，它被安装在汽车顶部。

采埃孚集团自2014年开始供应“顶棚安全气囊”产品。据报道，福特汽车已经为一种新的车顶安全气囊设计申请了美国专利。

这种想法仍在不断发展。安全气囊从车顶向下部署，位于乘客和仪表盘之间，这可能会使仪表盘安全气囊变得多余，为新类型的显示器或功能腾出空间，从而为车辆提供更大的设计灵活性，还为乘客座位提供了更大的灵活性。

11.

一体式铸造技术

这是特斯拉工厂里一种新奇的金属铸造技术——“一体式铸造技术”，它即将成为一个热门的行业趋势。

“一体式铸造技术”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，这种技术目前正在沃尔沃推广，可能很快就会出现在梅赛德斯-奔驰和蔚来汽车上。

这种新方法允许汽车装配商生产单个大型铝制品，例如汽车的整个后部结构。在过去，需要几十个甚至100多个铸件，所有铸件都需要焊接在一起。

沃尔沃估计，与传统的大型铝制车身部件组装方式相比，这项新技术有望节省75%的时间。

12.

自由操纵二排座位

全新起亚EV9三排纯电动跨界车有一大特点是：可旋转的第二排座椅。它可以旋转着脸朝后，与第三排的人面对面。它们还可以转向侧面，直接面向门口，让乘客更容易进出。

这项技术的进步在于座椅如何嵌入车辆，它使用灵活的底座取代了传统的前后调整固定的滑轨。

旋转座椅曾被称为残疾人专用的车辆装备，但起亚的应用为每个人提供了新的操作自由。EV9并不是第一个提供旋转座椅的，现代汽车的Staria小货车也提供旋转座椅。

13.

电池断开技术

电动汽车没有尾气排放，要归功于一种从车载电池组流向电机的强电流。但这种电流也为车载系统提供动力，如果车辆在碰撞中瘫痪，对急救人员或车内人员来说可能是致命的——这就是为什么电动汽车需要一个电池中断器——这样电流就可以立即关闭，车辆就不再带电了。

停止电流对保护救援人员和车内其他电力系统至关重要。其中一项技术，称为Pyrotechnic电池断开技术，由底特律供应商均胜安全系统公司生产。

该组件是一个小的圆柱形部件，当激活时，它隔断从电动汽车电池组中传导电流的母线，从而断开电流。在不到一秒的时间里，这个小设备可以停止2000到16000安培的电流，最高电压可达800伏特。这足以支持未来的电动汽车和大型商用车应用。

14.

“芯片集成系统”

随着软件和电子产品在汽车中的重要性呈指数级上升，芯片制造商和供应商正在投资一种名为“芯片集成系统”（system on a chip）的新兴半导体类别。

芯片集成系统允许多个车辆功能在单个芯片上运行，而不是将这些功能分散在不同的电子控制单元组中。该技术将减少汽车必须携带的电子控制器的数量，这意味着更低的制造成本和复杂性。

半导体制造商和包括高通、英伟达和英特尔等在内的科技公司都在大举投资于芯片集成系统。

德国供应商大陆集团等传统汽车公司也在参与进来，今年早些时候，大陆集团和芯片系统开发商Ambarella达成协议，共同开发自动驾驶技术的新系统。

15.

磷酸铁锂电池降低EV成本

中国汽车制造商开创了一种新的磷酸铁锂化学技术，可能会降低短里程电动汽车的成本。

起初，全球竞争对手对此并不在意，他们坚持采用业界可靠的电动汽车电池锂离子标准。但更广泛的行业不再忽视这种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，而锂离子电池需要镍、钴和锰等昂贵的材料。磷酸铁锂电池还可以在较低的温度下运行，减少了安全隐患。

电动汽车巨头特斯拉成为了使用磷酸铁锂的先锋。

福特汽车现在也相信这一点。该公司表示，预计今年将成为第一家，在美国同时使用锂离子电池和磷酸铁锂电池的汽车制造商。

丰田汽车也已开始涉足磷酸铁锂电池，将其应用于其首款面向中国的专用电动汽车——bZ3。

16.

全轮驱动成高端象征

说到纯电动驾驶时，业界最新的口头禅是四个轮子比两个轮子好。随着电动汽车数量不断膨胀，全轮驱动是必备的高端产品。

日产汽车的e-4ORCE技术，证明了新技术的好处。双电机系统，一个在前面，另一个在后面，管理所有四个轮子的动力，提供高扭矩，精准操纵和稳定性。

相对于内燃机汽车，电子马达控制提供更快的响应和适应。接受全轮驱动的车型列表正在增长。任何不提供这种功能的高档竞争者，可能很快就会发现自己在电动汽车市场失去吸引力。

17.

高密度电池即将问世

芝加哥电池材料初创公司NanoGraf在硅阳极方面押下重注，以大幅提高锂离子电池的密度，将适用于电动汽车和消费电子产品等各种产品。

该公司去年推出了新的18650电池，称其为“世界上能量密度最高的锂离子电池”。它比业界领先的电池效率高出20%。

 

硅阳极到目前为止还没有被广泛采用，因为它们会膨胀并可能损坏电池。但这项新兴技术现在正吸引行业关注。

今年2月，NanoGraf表示，已在超额认购的B轮融资中筹集了6500万美元，美国国防部和能源部已经提供资金，助其启动这一创新产品的生产。

18.

固态激光雷达

无论激光雷达系统有多么有前途，在汽车行业还是有很多批评的声音，批评人士质疑这种强大的遥感技术与摄像头和雷达相比成本高且复杂。

但一个新的游戏规则改变者是固态激光雷达系统的发展，这种系统可以大规模生产，并摒弃传统激光雷达的旋转镜和电机。

MicroVision和Ouster等公司正在开发固态激光雷达装置，这种装置相对简单、固定和独立，便于维修、更换和安装。支持者认为，固态激光雷达设计最终将使激光雷达得到更广泛的应用。

19.

加热安全带增加电池续航

德国零部件供应商采埃孚集团开发了一项新技术——加热式安全带，它可以在寒冷的早晨为司机的身体加热，更大的作用是为电动汽车提供更持久的电池里程。这种安全带将导体编织到他们的织物中，在几分钟内即可加热到高达104度。

采埃孚表示，除了让司机保持温暖，加热式安全带还可以增加电池续航时间，让乘客在自己的区域立即升温，而不是为整个机舱启动车辆的加热系统——这种做法会消耗电池电量。

20.

更“光滑”的方向盘

驾驶者已经逐渐习惯了用触摸屏取代中控台上方的旋钮，但汽车方向盘上仍然有笨重的按钮和滚轮。

为了避免这种情况，汽车设计师正在寻求为方向盘集成更高科技的开关，使其性能类似iPhone，并提供更多的功能，这就要求供应商重新设计方向盘。

例如，均胜安全系统公司（Joyson）推出了一款单件、无间隙方向盘套，将使汽车制造商能够增加基于触控的多功能控制，同时消除按钮、杆和其他使驾驶员前方区域杂乱的物体。

这家供应商表示，通过在制造方向盘时，将控制系统集成到方向盘中，未来的方向盘可能会更平坦，让驾驶者的视野更清晰，在内饰设计中也不会那么突兀。

21.

检测酒驾的传感器

在未来三到四年内，所有在美国销售的汽车和卡车都将被要求安装一项被动安全装置，该装置可以判断司机是否醉酒，然后阻止他们驾驶。

这一规定出于2021年底的《基础设施投资和就业法案》，要求汽车制造商和供应商致力于开发技术以满足监管要求。

全球传感器、化学品和医疗设备生产商Asahi Kasei正在研发嵌入驾驶舱内的传感器，将司机呼出的气体中的酒精分子与天然二氧化碳分离。

但对于所有感兴趣的供应商来说，仍有一些问题需要解决，包括供应商研发成本增加；消费者可能会面临新的保险问题；虚假的呼吸读数可能会成为法律上的雷区等。