尽管当前电动车的应用程度远逊于燃油车,不过众多汽车制造商已经把用新能源车替代传统燃油车的工作排在了计划之中。
最近沃尔沃汽车公布计划,到 2030 年全部采用电力驱动,转型为专属的电动汽车制造商。
大众汽车把今年电动车的销售目标调高到了一百万台,打算在2030年时,总销量中纯电动汽车要占一半的比例。
宝马在上周的财务报告会议中说明,计划在 2023 年期间,于百分之九十的细分市场产品系列中配备纯电动版本汽车,并且在接下来的十年时间里,准备向市场投放一千万量纯电动汽车。
电动出行的发展趋势日益明显,在中国,除了众多新兴汽车制造商,备受瞩目的新能源车企主要是比亚迪。
这家公司最初为摩托罗拉、诺基亚等手机品牌提供动力单元,后来转而投身汽车行业,去年其市场价值一度超过大众,位列全球汽车企业第三,巴菲特持有比亚迪股份长达十二年,回报率接近二十五倍,为这位投资大师增添了新的传奇色彩。
近期爱范儿也抵达深圳坪山的比亚迪总部,探访他们投入巨资制造汽车、又将其销毁的过程,同时了解当前新能源汽车所遭遇的困境。
花 2.5 亿来「毁车」,一个假人比一套房还贵
出发前往比亚迪总部时,我原本猜想那里会像汽车博物馆,陈列着各式比亚迪车辆,然而所见到的报废车件,数量竟超过崭新的汽车。
比亚迪设有汽车安全工程实验室,该实验室占地 2.2 万平方米,内部划分成正面碰撞区域、中央碰撞区域和室外碰撞区域,据比亚迪透露,这个实验室的建造耗资近 2 亿元。
实验室一条走廊里,停着几辆车,它们都经历过模拟各种情况下的撞击实验,外面场地上,还有数十辆报废车,正准备被拖走。
根据比亚迪技术人员透露,任何一款新车在推向市场之前,都要接受数百项撞击实验的验证,其中既包含虚拟环境下的碰撞模拟,也离不开五十余次实车物理碰撞的检测。
汽车安全检测本质上是耗费巨资,以去年面市的比亚迪汉EV为例,仅用于测试的车辆就筹备了500辆,这些测试车的开销高达2.5亿。
但撞击实验中最昂贵的东西并非车辆,而是车内使用的测试假人,我在比亚迪的假人展示区域所见,其中最贵的一个价值超过七百万,这种假人必须存放在温度控制在二十度到二十二度之间的专用展示空间,整套配置的总成本可以达到数千万。
这种昂贵设备有其价值所在,这些用于撞击实验的假人并非一般的人形玩具,而是具备极高仿真的精密装置,集成了成百上千个零件和数十个感应器,能够模拟出头部、骨骼、大脑、内脏等人体结构,依靠众多感应器来采集碰撞后身体各部分的伤害信息。
为了再现车辆相撞时驾乘人员的实际情形,必须依据多样的年龄层次、性别差异以及体型特征,配置对应的模拟测试体。比亚迪的测试设施中,陈列着涵盖新生儿至成年男女等各个阶段的模拟体。
汽车的问世时间远早于碰撞测试专用假人的出现。这种用于安全评估的道具真正登上历史舞台是在1949年,首例名为Sierra Sam的假人由此诞生。值得注意的是,这种测试工具最初并非应用于汽车领域,而是被美国空军用于评估弹射座椅和保险装置的性能表现。
初代碰撞测试用假人 Sierra Sam.
以前汽车的安全评估采用过遗骸、动物乃至活人进行实验,这种方法不仅选取的参照物不够多样,同时也承受着严重的道德争议,直到仿真假人被研发出来,这些问题才慢慢得到改善,这些价格高昂的模拟器具在减少车辆事故方面发挥了重要作用。
然而新能源汽车的兴起给汽车安全带来了新的课题,电动车辆与内燃机车辆在构造方面存在诸多不同,最显著的差异体现在动力装置上。纯电动车辆无需配备发动机和变速系统,其动力来源由电池单元构成。
比亚迪汽车工程研究院汉系列产品负责人杨峰向爱范儿透露,当前新能源汽车所遭遇的困难包括三个方面:
1. 高压系统和质量增加带来的撞击能量增加;
2. 电池体积尺寸增加,如何确保电芯 0 挤压;
3. 随着电池能量密度持续提升,需要更全面更严苛设计工况;
显而易见,电动车的稳定运行高度依赖其动力单元。这一观点在工信部门去年针对电动车辆推行的三项强制性规范中得到了印证,这些规范明确指出,动力单元在出现热失控现象时,整个动力系统需在五分钟内维持不燃烧、不爆裂的状态,从而为驾乘人员争取到安全撤离的宝贵时段。
据相关技术人员透露,当前针对电动汽车的撞击试验规范尚未完全一致,该企业通常会制定远超基本规范的保障措施。
以比亚迪汉为例,这款车型大量运用了军用级别的热成型钢材,共计包含 43 个部位,车身所使用的热成型钢材总重量为 97 公斤,整车的安全表现符合行业「LACU 策略」中最高标准的「L」级别,该级别代表着行业领先的安全水平。
刀片电池与新能源车的未来
车辆除了碰撞检测,在不同路面状况下的运行验证同样重要。在比亚迪汽车及零部件检测场所,我目睹了一台名为「24 通道道路模拟试验台」的设备,一台汽车正其上进行试验。
比亚迪技术人员说明,所谓「24 通道」意味着能够作用于四个车轮六个方位的推拉和旋转,能够模拟出日常驾驶时百分之九十五的实际情况,而许多汽车制造商采用四根立柱的测试设备通常只能复现百分之七十的道路状况。
这也表明比亚迪能够于更短时段内执行更多道路试验,例如汉的测试车辆在此设施上开展三轮为期 45 天的检测,便等同真车在试验路段上完成了 100 万公里的行驶。
还有我见识了比亚迪的电池安全检测,那个被称作电池测试领域最高难度的,就是穿刺实验。
实验人员于实验室中,针对三元锂与刀片两种电池进行穿刺测试,三元锂电池立刻产生黑烟并发生爆炸起火,刀片电池则未观察到任何烟雾或燃烧,现阶段特斯拉等多数电动汽车,主要搭载的是三元锂电池
比亚迪的董事长王传福在去年提到过,希望比亚迪刀片电池能够完全消除新能源汽车领域中“自燃”这个词。
但是比亚迪刀片电池自从面世之后也遭遇了许多非议,有观点认为比亚迪搞的是表面革新,并未在电池材质上实现突破,仅仅是改变了电池的形态。
刀片电池由比亚迪研制而成,属于磷酸铁锂电池类型,其显著特点在于摒弃了常规的电池模组构造,改为将单体电池直接延伸拉长,并将其固定在电池包的框架上,此举使得电池空间的利用效率从40%提高到了60%,整体的能量存储能力提升了50%,而且生产成本能够减少30%。
刀片电池.
确实,刀片电池未能革新电池构成材料,不过借助制造流程的革新来增强电池性能,这与电池材料的根本性变革并不冲突,两者能够并行推进。
Tiger是一位多年从事电池研发的技术人员,他向爱范儿透露,当前电池的技术局限主要体现在能量密度、循环寿命和温度适应性,这些问题导致电动车在续航里程、运行安全及制造成本等方面存在显著挑战。
刀片电池并未提高单个电芯的储能量,不过它在某些方面缓解了续航、安全及费用方面的难题。
电池技术方面的新进展,我们去年曾提及特斯拉推出的无极耳电芯,该电芯运用激光技术,消除了传统电池中突出的极耳构造,让导电层直接与电池盖板相接,缩短了电流流动的路径,同时减小了内部电阻,电芯的容量因此能够增加五倍。
特斯拉同样非常注重制造工艺的改进。例如,特斯拉去年启用了全球规模最大的单件铸造设备,使 Model Y 实现整体构造,并且进一步削减了批量生产的费用。
这充分说明,动力电池相关材料的探索与制造流程的完善,对电动汽车的进步都极为重要。不论采用何种方法,只要能够改善新能源车的使用感受,促进电动车的应用,便是一种值得肯定的革新。
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