太陽正在內燃機 （ICE） 上落山。許多政策制定者現在正在對銷售僅由 ICE 提供動力的新車實施法律限制。這些限制產生了大量圍繞混合動力系統的活動，混合動力系統將 ICE 與某種形式的電力輔助相結合。在輕度混合動力汽車中，所使用的電池通常可以通過來自 ICE 的能量進行充電。這些所謂的自充電混合動力車可幫助消費者轉向電動汽車，同時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力車的“溫和”程度。更大的電池與更強大的電機相結合，將指針進一步推向秤的全電動端。全電池電動汽車 （BEV） 沒有 ICE，完全依靠電網獲取能量。還有其他與此相關的問題，例如建立支持全電動用戶體驗所需的公共充電基礎設施。但對于純電動汽車，除了插電之外別無選擇。

正在開發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，它將儲存在氫氣中的能量轉化為電能。這種用途將導致燃料電池電動汽車 （FCEV）。雖然 BEV 和 FCEV 的能量存儲方式不同，但兩者都產生用于為電機供電的電能。另一項正在開發的技術涉及使用超級電容器來存儲電能。超級電容器類似于電池，可以反復充電和放電，但內部差異很大。超級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，但存儲的總能量更少。

這些技術中的每一種都有其局限性。電池充電需要時間，燃料電池釋放能量緩慢，超級電容器儲能能力低。但它們都發電，這是電動汽車所需的基本“燃料”。也許在不久的將來，“混合動力”一詞可能會演變為描述結合所有三種技術以提供正確用戶體驗的車輛。

續航里程和快速充電被認為是消費者不愿意轉向全電動的原因。毫無疑問，汽車行業和公共部門必須克服這種不情愿。通過將電池、燃料電池和超級電容器結合使用，每種技術都有可能在需要的時間和地點提供能量。例如，可以通過燃料電池技術與快速充電超級電容器相結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，這是該行業未來可以追求的一個方向，并且以目前存在的技術為基礎。

汽車無線化

儲能并不是汽車行業唯一的創新領域。車輛與通用基礎設施及其車載系統之間的聯系越來越緊密。一般來說，車輛產生的數據量呈指數增長。無線技術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，無線連接實際上是無重量的，但它們確實需要精心設計，而天線是系統中最關鍵的方面之一。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，天線設計和位置變得越來越重要。隨著 5G 連接進入車輛，以提供 V2X 和自動駕駛等關鍵任務連接，這些設計考慮將變得更加重要。支持完全自治所需的數據基礎設施將嚴重依賴無線技術，包括 Wi-Fi 和 5G。

無線化帶來了挑戰，尤其是因為車輛仍然主要使用大型壓制金屬面板制造。很難完全取代金屬，但它正在發生。玻璃和塑料都更多地用于汽車設計和制造。大多數類型的玻璃和許多塑料對無線電波是透明的。這種透明度對于開發使用無線連接的電子系統的工程師來說是個好消息。它還允許車輛設計師探索新概念。例如，整個玻璃屋頂正變得越來越普遍。這種設計特點提供了在屋頂空間安裝天線的選項，這些天線可以清楚地進入玻璃孔。

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隨著對無線連接需求的增加，它可能會推動更多地利用玻璃和塑料的設計新時代。當然，這也需要與設計更實惠、更易維護和可回收的車輛的需求相平衡。

一般來說，電動汽車在機械上比內燃機汽車更簡單。這種簡單性意味著它們可以設計得更持久，更容易維修和維護，并且高度可回收。然而，電動汽車中的電子系統將更加多樣化，并且在自動駕駛的情況下更加復雜。功耗之間、動力和電子系統之間的平衡將發生變化，這也可能對所采用的儲能系統類型產生影響。

自主思考，思考

塑造汽車設計、擁有和使用未來的另一個主要趨勢是自動駕駛。所有權和自主權之間的相關性越來越強；許多人認為，第一輛全自動駕駛汽車將是出租車和拼車計劃。經濟學支持這一理論；自動駕駛電動汽車的購買成本高，但運行成本低，因此要獲得回報，車主需要高利用率。

大多數私人擁有的車輛大部分時間都停在某個地方。這意味著每英里的成本很高。另一方面，出租車和其他服務車輛大部分時間都在運營。使用會降低每英里的成本，如果該成本有加價，就像出租車一樣，它就會轉化為正投資回報。

這里一個令人興奮的研究領域是自主飛行的電動出租車。這聽起來像是科幻小說，但它正在發生。它之所以有意義是有充分理由的，尤其是因為許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。幾個試點項目已經在運行，并且已經花費了數百萬美元的研究資金使其成為現實。在自主運營方面，進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。天空給了自動駕駛汽車很大的自由，唯一的障礙是其他飛行車輛。

進入第三維將提升對可靠無線連接的需求。默認情況下，無線技術是全向的。現代系統更具辨別力，使用相控陣天線和多輸入多輸出來引導射頻能量并最大化可用帶寬。范圍也可能是一個考慮因素。城市地區的陸基收發器可能永遠不會離 5G 基站或等效基站很遠，但空中車輛將更加分散和分散。障礙物越少，無線信號應該傳播得越遠，受到的干擾和多徑失真就越少。空中車輛也將影響系統的設計方式。

支持汽車創新

現在有幾種基礎技術支持汽車行業的這種創新水平。無線連接和天線設計是其中之一。寬帶隙 （WBG） 半導體開關是另一種。這些汽車創新是碳化硅和氮化鎵等技術產生真正影響的地方。

WBG 半導體通常比普通硅器件提供更高的效率。WBG 半導體的使用對電力系統的設計方式有多種影響。受影響的中央系統包括電池管理系統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）的直流電轉換為交流電以驅動電機。這些系統的效率對范圍有直接影響。開發人員可以通過以更高的開關頻率運行功率器件來實現更高的效率。這些頻率對開關電路中使用的無源和磁性元件具有設計意義；一般來說，它們更小——無論是規模還是價值。開關設備本身也在縮小尺寸，因為它們可以在更高的溫度下工作。

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