19评论

电动车想要增加续航只会在电池上做文章?幼稚!

08-07 13807 李劭行  

对于目前的新能源车(主要是纯电动车)来说,最大的短板莫过于电池问题,不管是电池多年以后的衰退情况还是电池遇到问题需要更换的后期费用等等问题,都困扰着大部分的消费者。

 


此外,电动车的续航里程目前来看只能跟电池的能量密度正相关,而更高的能量密度带来的必然是更加重的车身重量,毕竟如今电池技术在没有得到重大突破的情况下,车辆的续航跟车辆的重量正相关。但是我们可以通过车辆本身入手,既然电池的质量不能改变,我们可以通过改变车身的重量来达到增加续航的效果。



大众/通用有一种叫创成式设计(Generative Design)的概念方式,可以让车辆降低重量。在7月初,大众汽车在位于加州硅谷的IECC中心展示了一台使用电力驱动并且应用了轻量化设计的Type 20Microbus概念车。该车在大众T系列巴士的复古造型上使用了创成式设计。轮圈、方向盘、座椅支架以及外后视镜支架等可以偷轻的地方都做了这种设计,颜色和造型看起来跟我们普通车完全不同。

 



创成式设计高度依靠大数据,在产品设计过程中,设计师只要通过输入产品的参数,在一定算法的条件下电脑自动生成最优方案的设计。这种技术可以帮助设计师优化零件的强度重量比,同时最大程度降低耗材,达到一举两得的效果。

 


虽然材料的详细信息大众并没有公布,不过从减重的数据看,这种创成式设计带来的轻量化效果有明显作用。例如,一套经由创成式设计的轮圈要比普通金属轮圈减重18%左右。这种效果就相当于给车辆换上一套锻造轮圈,不仅仅能够降低簧下重量,也可以提升车辆的操控性。


 

此外,通过创成式设计而来的外观部件,诸如包围、后视镜支架等等在空气动力学上可以降低风阻的同时,也符合量产标准,所以在未来有可能运用在量产车身上。

 


通用集团更是将创成式设计跟3D打印融合,通过创成式设计找到一个问题的最优解决方案,再通过3D打印将该部件制造出来,不仅仅拥有创成式设计轻易寻找最优解的优势,更有3D打印支持,可以满足用户个性化、定制化的需求。


 

例如传统工艺生产的座椅支架需要八块不同的零部件焊接组合而来,每一个部件都需要有一个模具,通过不同模具生产产品以后再通过焊接手段融合在一起,其过程相当复杂,稍微一个环节出现问题,就会影响到整个生产线的工作。

 


而有了创成式设计,该软件可以设计出一个支架单体,并通过3D打印将其生产,不仅仅重量减轻了40%,强度也提高了20%。如果这种技术能够大规模量产,必将改变汽车零部件行业。

 


随着越来越多的汽车部件可以通过创成式设计出来,对于零部件行业的设计人员要求也大大降低,人们不再需要经过各方沟通从而制定出一个方案的执行,不仅仅效率上能够大大提升,同时让生产成本也能明显降低。正是由于创成式设计在工业化量产中有明显的降低成本优势,所以汽车商品也会更加便宜。此外,由于创成式设计能够显著降低车辆自身的重量,所以对于新能源汽车来说,提升续航又有了明显进步,电池带来的负面问题也得到缓解。

 


目前这种技术还没有在汽车领域实现量产,但是在一些运动鞋类上已经出现了类似的设计,未来在量产车型上使用这种设计已经板上钉钉。

 


创成式设计需要有大量数据作为支撑,而作为一些新势力企业,没有多余精力耗费在数据收集上,所以立竿见影才是它们所需要的。例如蔚来就跟美国西格里碳素公司合作,由该公司为蔚来车型研发全新的碳纤维材料电池外壳,达到降低重量的效果。

 


碳纤维,我们都知道是一种复合材料,目前在一些高性能车型上会有部分使用。碳纤维相比起传统金属有着明显轻量化以及高强度、隔热性能好等特点,这也是电池外壳所需要的特性。


 

碳纤维目前根据制造可以分为干式碳纤维以及湿式碳纤维两种,在这里我们就不展开分析两者之间的差异。干式碳纤维比湿式碳纤维有更好的性能,所以价格上也会比湿式碳纤维高,同时成本也会高一些。


 

西格里碳素公司研发的碳纤维外壳相比起普通铝合金电池外壳轻40%,并且水密性、气密性以及耐腐蚀性表现更优异,这些所有的性能都是一个优秀的电池外壳所需要的,同时重量上比相同尺寸的铝合金外壳轻,对于车辆的续航有一定帮助。此外,这种碳纤维电池外壳的导热系数比铝合金材料低200倍,所以在电池的温控上有更出色的表现,保证电池在不同环境下有近似稳定的工作状态,对于续航表现以及能耗表现都有积极帮助。


 

此外,蔚来汽车还推崇换电模式,而正是由于碳纤维外壳有简单拆卸的优势,所以在换电时能进一步节约时间,也算是该材料带来的优势之一。不过利用这种技术的唯一弊端就是成本较高,基本上碳纤维的成本是铝合金材料的2倍以上。

 


目前这种技术已经运用在蔚来汽车的ES6和ES8车型上,虽然成本带来的问题不能忽视,但是来到的直接作用也是相当明显,再配合上大容量的电池,使得蔚来ES6可以达到510km的续航里程,而ES8可以达到425km的续航里程。

 


这种技术来自美国的阿贡国家实验室隶属美国能源部,是美国最大的科学与工程研究实验室之一。MyMag磁铁技术可以在特定情况下使磁铁的磁感应强度提高10-30%,同时可以使电机结构更小,并且可以减少电机的体积。同时以特定的方式组合混合材料层减少漏磁,提高了永磁性能,简单来说就是同样的重量磁铁可以产生更多的能量。

 


对于电动车的电机来说,可以达到同样能耗下输出更多功率的效果,也就是说保证功率不变的情况下更加节约能源,同时能够降低电机的重量。此外,MyMag技术可以降低磁铁对于稀土元素的要求,降低电机的生产成本。

 

与此同时,这种技术有耐高温的特性,所以即便是高强度的使用下也能够保证电机的稳定性,对于一些追求极限性能的车辆或者工业有明显帮助。我们都知道永磁同步电机是很容易受到外界环境影响而影响电机工作效率,有了这种技术加持,电机可以保持更稳定的状态,另一方面看也是节约能耗的一种方法。

 


轮毂盖这个东西在今年以前一直都是出现在廉价车上,但是在Model 3开始,轮毂盖似乎又得到了另外一种用处——降低风阻。我们都知道,车轮在转动的时候,在车轮附近会造成乱流,这些乱流对于车辆的续航不利,特别是对续航那么敏感的电动车来说。此前出现过不少诸如在前保险杠开孔导流等等设计,但是在轮毂上做功课的似乎不多,而特斯拉Model 3正正是在这里增加了轮毂罩,通过轮毂罩去帮助车辆降低轮拱附近的乱流,增加车辆的续航能力。



据特斯拉称,他们提高回收效率(和续航里程)的程度高达 10%。虽然不同人对于轮毂罩的评价褒贬不一,但是不得不否认轮毂罩对于续航的帮助。不过使用轮毂罩同时也衍生了一个问题——如何防盗,毕竟轮毂罩只是通过简单的卡扣固定在轮毂上,在治安不好的情况下,会不会被偷?被偷了以后后期重新买会不会成本较高?有没有一些手段能够彻底解决这个问题都是目前使用轮毂罩厂家需要解决的问题之一。

 


虽然目前市售的新能源车受到电池、电机等问题约束,得不到井喷式的发展,但是随着新技术出现,可以将这些问题逐一击破。不能说多久能够超越燃油车,但起码在这些新技术面前,新能源车还是能够有一定程度的上升空间,虽然目前在售的新能源车不能达到目前燃油车的高度,但是前景依然值得我们期待。


相关阅读
全部评论
chow
2019-08-08
看起来很强,但是没一个有用的
佐兰
2019-08-08
666
无敌小海孩
2019-08-08
深度好文
紫儿
2019-08-08
文字我都懂,就是不知道为什么
王智龙
2019-08-08
虽然看不懂,但好像很厉害
孤城
2019-08-07
感觉很科幻
看不见锁骨
2019-08-07
学习了
邬熙 虢槐
2019-08-07
教授辛苦了
好文章
若尘
2019-08-06
碳纤维材料如果能降低生气成本,大规模的下放到汽车配件上取代钢材,不管是内燃机还是电动车都将是划时代的进步,每台车轻上几百千克,并且不生锈,强度高,对日常用车和省油有长足的进步!
玩车教授
2019-08-06
若尘
2019-08-06
碳纤维材料如果能降低生气成本,大规模的下放到汽车配件上取代钢材,不管是内燃机还是电动车都将是划时代的进步,每台车轻上几百千克,并且不生锈,强度高,对日常用车和省油有长足的进步!
目前主要还是成本太高
爱吃梨子
2019-08-05
十万的车续航600+公里,这是最基本的家用车属性,达不到别拿来忽悠
风生水起
2019-08-05
车子太轻了不会像两轮电动车那样刹车都刹不住了吧?
玩车教授
2019-08-05
风生水起
2019-08-05
车子太轻了不会像两轮电动车那样刹车都刹不住了吧?
车子重了才会刹不住吧兄弟
V8 5.0
2019-08-05
好多高科技
玩车教授
2019-08-05
V8 5.0
2019-08-05
好多高科技
不明觉厉
Toki
2019-08-05
沙发
玩车教授
2019-08-05
Toki
2019-08-05
沙发
奉上
写评论