电动汽车的三大绿色环保升级方案
智能座舱为电动汽车带来的三大可持续性改进
发布于 2023-09-21
世界各国已经签署了限制全球气温上升的去碳化目标。政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 指出，全球气温较工业化前水平升幅不应超过1.5°C1，以避免气候变化带来严重的影响。交通行业碳排放量约占全球总量的四分之一，而在美国占比则达到了28%2，是所有行业中碳排放量最高的。
这些现实情况正是汽车原始设备制造商大力发展电动汽车 (EV) 的原因。不过，虽然电动汽车将大大提高内燃机约25%-30%的热效率，但汽车制造商还希望提高汽车的可持续性。本文将深入探讨智能座舱帮助提高电动汽车可持续性的三种方法。
座舱热管理问题
为了实现2050年温室气体净零排放的目标，我们需要特别关注能源效率对于最大限度地发挥每个能耗单位的影响。因此，汽车工程师正在研究所有可用的能源，以便进行潜在的整合或重新规划。
智能座舱的其中一项功能是通过集成智能传感器和人工智能算法来有效调节温度。此外，智能座舱还可将车内划分为不同区域，将气流引导到其他地方，避免加热或冷却空座位。这些功能让车辆只消耗所需的能量，从而提高效率，延长行驶里程。
化工公司也正在积极生产全球变暖潜能值 (GWP) 更低的新型制冷剂，以大大改善碳排放影响，同时提高效率。未来，这些新型流体可与电池热管理系统集成，优化能量流，以最大限度地利用整车能量。
衡量成功的标准： 生命周期气候性能 (LCCP)
生命周期气候性能对汽车制造商量化可持续发展方面的改进越来越重要。生命周期气候性能不仅要考虑车辆层面的能源效率，还包括通过充电基础设施和策略产生的电网排放影响，以及材料生产和处置。
测量供应链上下游的碳输入扩大了报告可持续发展改进情况的控制范围，确保制造商不会以一个重点领域的较高可持续发展水平换取另一个重点领域的较低绩效。
可回收和环保材料
可持续性材料对环境有双重影响：既可再生，有能减少资源浪费。利用可持续性材料对于开发真正的碳中和电动汽车至关重要。此外，原始设备制造商还需要在产品开发过程中考虑材料的整个生命周期——从负责任的原材料采购到报废处理。
智能座舱已开始采用可再生塑料、天然纤维和低排放粘合剂等可持续性材料，以减少汽车的碳排放。这些材料不仅可以提高舒适度和美观度，还能改善汽车的可持续发展状况。
座椅和地毯纤维替代品
多年来，业内一直使用回收塑料瓶制造消费后聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）（或聚酯），这是一种低成本、耐用和可持续的选择。汽车制造商也在利用这种材料制作智能座舱的耐用座椅。
宝马在其iX SUV的地毯和地垫设计中使用了另一种可持续塑料Econyl。这种材料结合了塑料制造过程中产生的废料和回收的渔网，生产出一种尼龙替代品，可减少80%的CO2排放量3。
梅赛德斯在EQXX的地毯中使用了完全可回收（且生长迅速）的竹纤维。工程师们将竹子应用于医疗、建筑、服装和许多其他领域，形成了一个庞大的现有原材料库。
能量收集和智能照明
余热回收和智能照明可显著提高电动汽车的可持续性。电动传动系统的效率要高得多，77%的电网电能转化为车轮动力，而燃油动力传动系统只有12%-30%的能量转化为车轮动力4。此外，停车和车厢照明也为可持续发展增添了额外的能源消耗。电动汽车可通过再生制动、智能照明和车顶太阳能这三个途径进行能量收集。
再生制动
再生制动可回收车辆制动过程中损失的部分能量。回收的能量将返回电池，用于延长续航里程或为其他车辆子系统供电。再生制动的效率高达70%5，每年可增加数千英里的续航里程，而不会加速电池老化。不过，由于复杂性的提升，也增加了牵引系统的维护成本。尽管如此，再生制动在车辆寿命中的功率优势也推动了特斯拉和Rivian等公司在其车辆中采用这种能量回收方法。
智能照明
与座舱分区冷却一样，智能照明可根据驾驶员的需求和座舱条件做出反应，只在需要时提供照明，在不影响性能的情况下降低了能源消耗。此外，LED照明利用运动传感器和额外的光谱颜色来优化能耗，与白炽灯相比，可提升高达80%的能效。智能照明还能在需要的地方优化照明，提高安全性，从而为驾驶员提供帮助。
车顶太阳能
电动汽车面临的最大挑战之一是极端温度下的性能下降。利用车顶太阳能对电池进行预热或冷却，可提高电池在高负荷条件下的恢复能力，并将智能车厢子系统的续航能力提高近 23%。这种方法还能延长电池寿命，减少充电时间/能耗，在可持续发展方面都有显著效果。
结论与未来趋势
智能座舱可以通过多种方式实现可持续发展，包括改进热管理、增加可回收材料含量、能量收集和智能照明。随着消费者偏好、法规和上市公司目标的不断变化，可持续发展将成为电动汽车制造商越来越重要的主题。除了本文讨论的趋势之外，您还可以了解更多有关智能座舱技术如何改变汽车行业、提高性能和可持续性的信息。
制造商应鼓励消费者在选择配备智能座舱的汽车时考虑环保功能，以通过大规模采用实现规模经济效益的提高。强调采用可持续材料的驾驶室所带来的性能和用户利益是实现这一目标的最佳途径。
最后，考虑生命周期内的碳排放影响对供应商来说至关重要，因为原始设备制造商会向他们寻求开发思路，以实现可持续发展。这种合作关系类似于汽车制造商与供应商之间的商业协议，随着设计的成熟，供应商可以通过协议降低成本。
参考资料
1. SPECIAL REPORT: GLOBAL WARMING OF 1.5 oC,摘于2023年8月23日，https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/spm/
2. “Sources of Greenhouse Gas Emissions.” epa.gov,摘于2023年8月23日，https://www.epa.gov/ghgemissions/sources-greenhouse-gas-emissions#transportation
3. Bubbers, Matt,“Cars Meet the Shockingly Green Materials From the Industry’s Top Automakers.” https://sharpmagazine.com/,发布于2022年7月29日, https://sharpmagazine.com/2022/07/29/automotive-sustainable-materials-innovation/
4. “All-Electric Vehicles.” US Department of Energy Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, n.d., 摘于2023年8月24日
5. Choksey, Jessica Shea. “What Is Regenerative Braking?”,www.jdpower.com,发布于2021年1月25日
作者简介
Adam Kimmel拥有近20年执业工程师、研发经理和工程内容撰稿人经验， 他编写过白皮书、网站副本、案例研究以及博客文章，内容涉及汽车、工业/制造业、科技和电子等垂直市场。Adam拥有化学和机械工程学位，并且是工程和技术内容写作公司ASK Consulting Solutions, LLC的创始人兼总负责人。