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1000km實測續航,EQXX上的哪些概念可以照進現實?

都說概念林志玲,量産羅玉鳳,那麼EQXX那美妙的1000+km續航與8.7kWh/100km的超低能耗背後的技術又有哪些可以在量産車中應用呢?

雖然EQXX已經是一輛可以上路的公路車型了,但就像車企可以為了B組賽車量産發售200輛原型車一樣,EQXX開發目的也絕非量産自己本身,而是技術驗證。是以很多設計和技術是激進的,而非普适的。

這就意味着有些技術能夠在更廣大的EQ系列中見到,而有些卻不能。這篇文章就來看看實作EQXX超長續航,超低能耗的那些核心技術,比如0.17的超低風阻系數、高效率的電驅動系統、輕量化車體、高能量密度電池包等等,哪個離我們近,哪個遠。

當合法上路車型中最低的風阻系數——0.17

和量産車最低風阻的EQS一樣,EQXX擁有着令人難忘的獨特外形,風阻系數僅為0.17,而且這種概念級的低風阻并沒有犧牲它的美感與合法性:EQXX仍然使用了傳統後視鏡。但這并不意味着EQXX的0.17可以簡單的在量産車型中複制。

之前的講堂中以及提到過,車輛風阻有4個主要組成部分,其中最大最核心的叫做外型阻力或者叫壓差阻力,既車輛前方的高壓與車輛破風之後車尾留下的渦流低壓之間壓力差産生的阻力。

車尾後方的渦流是低氣壓的主要來源,簡單了解,渦流就像是一個個小漩渦在車屁股後面拽着車,漩渦越多越大,阻力就越大。解決這種阻力的最好方式就是加長車尾,并讓車尾像真正的尾巴一樣變得越來越扁而窄。進而讓氣流盡可能順着車身流動保持層流狀态,減少車尾後方的渦流。

從側視圖可以清楚的看到,EQXX的尾部不僅長,而且溜背曲線并沒有止步于窗舷高度,而是繼續向下俯沖,車底同樣有個擡高的趨勢。

從頂視圖則可以看到,從後輪拱往後,車尾也是在進行收窄,EQXX的後輪距比前輪距還小了2英寸。這樣的設計對于後備廂的實用性是極其不利的。而且過長的後懸也帶來了車身比例的問題。EQS妥協于風阻的設計便頗受争議。

對于EQXX,隻能佩服奔馳的造型設計功底的确出色,讓這種強行服務風阻系數的造型仍然帶着一些優雅的美感。

而為了保證明用性,這種極緻的長尾必然不可能保留到市售量産車中,但EQXX管理風阻上還有一些技術可以被量産車型借鑒,比如車身前後的主動式氣流管理元件,尤其是尾部的主動式擴散器,超光滑A柱等等。

0.17的風阻系數雖然仍然可望而不可及,但能省一點是一點。

4.7滾阻系數的低滾阻超窄輪胎

普利司通為奔馳EQXX定制了主打超低滾阻的Turanza Eco輪胎,其采用的ENLITEN技術讓輪胎的重量減輕10%,滾動阻力降低20%。

EQXX的輪胎更經過了深度定制,這款輪胎的了胎側和胎圈區域經過優化設計,與安裝在 20 英寸鍛鎂車輪上的外罩相比對,進而大大提高了輪胎的空氣動力學性能。相對于目前的低風阻車輪主要修飾輪毂輪輻,奔馳的設計理念更進一步,輪胎的胎壁也成了優化的對象。

隻是為了實作超低的滾阻,這款輪胎的胎寬僅有185,低滾阻輪胎的配方與花紋可以得到推廣應用,但185的寬度屬實與量産車無緣。凡爾賽的205便是前車之鑒。

風冷帶來的高能量密度電池是取巧還是确有實效?

EQXX在提供一塊100kWh電池包的同時,空載重量僅為1755千克,和一輛60度電的Model 3相當,輕量化功底相當出色。相比EQS上的107.8度電池包,體積減小了50%,重量減小了30%。

貢獻最大的自然是電池包體積能量密度,品質能量密度提升。100kWh的電池包整體僅重495kg,品質比能量密度202Wh/kg,體積比能量密度400Wh/L。均處于世界頂尖水準。

這塊電池包的主要技術特點包括:1.負極摻矽提高比容量,進而提高電芯的能量密度;2.CTP無模組設計;3.被動式冷卻系統;4.900V高電壓。

除了900V高電壓,其餘三項技術都稱不上多麼領先。前兩者并不用多說,分别是目前電芯材料和工程設計發展的兩大代表,已經有了不少實際應用案例了。而被動式冷卻系統也就是俗稱的電池風冷則有些模棱兩可。

被動風冷讓電池包減少了冷卻管道、冷卻液、水泵以及熱交換器,與重量體積均有益。據奔馳計算,相比液冷,可以增加約20公裡的續航裡程。而從冷卻效能角度,被動風冷肯定比不上主動的液冷,是必然無法應對電池包在較大功率輸出時的冷卻要求的。

但針對EQXX其他的設計與需求,被動冷卻也就沒有那麼不可饒恕了。畢竟EQXX的設計目标是續航,而非性能,其僅搭載一台150kW的電動機,大功率輸出的應用較少。900V高電壓平台帶來的低電流低損耗也讓整套電驅動系統本身的發熱較低。

與電池被動風冷相對的是

整車的主動式風冷

而且EQXX搭載了一套主動式冷卻系統。當穿行炎熱環境需要開啟空調制冷,或寒冷天氣中運作熱泵時,空調系統會啟動主動式進氣格栅的“智能氣簾”,打開額外的空氣導流通道。空氣導流通道可将位于車頭的高壓區與發動機罩頂部的低壓區連接配接起來,以最小的空氣阻力實作高效的熱管理。即使“智能氣簾”處于開啟狀态,風阻系數也僅增加0.007。

這套系統能夠有效地引導氣流對電池的一體式散熱闆進行冷卻。當電池溫度升高時,電池組本身還會打開額外的通風口以獲得更多風量進行冷卻。被動冷卻,主動控風,有趣。

隻是對于更多的車型而言,電池被動冷卻始終并不是一個好的解決方案,散熱極限不夠高,而且無法在冬季主動對電池包進行保溫,是一個緻命傷。

大量打孔的結構件是材料的狂歡

為了達成輕量化目标,同時滿足滿是孔眼的結構件能夠提供足夠的強度。奔馳還對車輛的車身材料進行了大刀闊斧的投入。VISION EQXX 中使用的 MS1500 超高強度馬氏體鋼是奔馳白車身應用的首創。這種材料的特殊強度在發生碰撞時提供了出色的乘員保護,同時将重量保持在最低限度。

VISION EQXX 的白車身還首次利用電弧爐技術制造了以 100% 廢料生産的低二氧化碳扁鋼。VISION EQXX 的門由 CFRP 和 GFRP(碳纖維和玻璃纖維增強塑膠)部件與鋁增強材料混合制成。除了減輕重量之外,這種設計還在發生碰撞時實作了剛度和延展性的謹慎平衡。同時,一種新的聚酰胺泡沫加強了車門的下邊緣,并優化了側面碰撞中的能量吸收。

不僅僅是車身材料,EQXX采用了鋁制制動盤替換了傳統的鋼制動盤,顯著減輕了重量。這款由梅賽德斯-奔馳先進工程設計的制動系統除了完全無腐蝕外,還通過創新塗層将制動粉塵排放量減少了 90%。同時,EQXX用與 Rheinmetall Automotive 合作開發的新型先進玻璃纖維增強塑膠彈簧替代了傳統螺旋彈簧,減輕了更多重量。

正因為有了這麼多新工藝新材料的加入,EQXX才能夠以一個減重得“千瘡百孔”的車身結構達到足夠好的安全性。而這些新材料,有望在更多的車型中得到應用。

多源熱泵

EQXX使用的熱泵系統可以吸收多種來源的熱量,能夠吸收來自驅動系統的廢熱和外部環境的熱量并不算非常稀奇。神奇的是,它還能夠吸收除濕時産生的“蒸發器焓”:空氣中的水蒸氣從氣态變為水态時以熱的形式釋放的潛能。

“提高效率的最佳方法之一是減少損失“——高效能驅動總成

EQXX的超高效電動傳動系統采用新一代碳化矽電控,包括減速器和傳動系統在内,從電池到車輪的能量傳遞效率達到了95%。

95%大機率是峰值效率,雖然驚豔,但也不至于驚訝,目前市場的第一梯隊水準也能有93%以上。而如果是工況運作的平均效率,那這個值就相當恐怖了。

Mercedes-AMG 高性能動力總成 (HPP) 的一級方程式專家密切參與了這套動力總成的開發。開發過程中,奔馳的模拟工具幫助工程師快速評估系統設計、材料選擇、潤滑和熱管理系統對效率的貢獻,進而快速找出有效地方案。

這套電驅動總成的技術基于即将推出的梅賽德斯-AMG Project ONE 超級跑車。雖然AMG ONE跳票多年,但他的各項技術也已經開始為奔馳的新一代車型發揮貢獻。EQXX的意義也在于如此。

車頂太陽能電池

EQXX的車頂上配備了總數117 塊太陽能電池陣列,該太陽能電池與弗勞恩霍夫太陽能系統研究所 ISE(歐洲最大的太陽能研究所)合作開發。其主要作用是為車上的低壓輔助裝置供電,進而減少高壓電池的電量消耗。在理想條件下,單日可以節約行駛25公裡左右的電量。

EQXX的太陽能電池連接配接車輛的磷酸鐵锂小電瓶,看圖檔右上角的展示,不小于0.3kW的發電功率雖然拖不起什麼大件,但供應車上的螢幕、車輛的ECU、給空調通通風還是足夠的。目前這塊太陽能電池闆還不能夠為高壓電池充電,但奔馳正在朝這個方向努力。

在車頂配備太陽能電池不是奔馳的獨創,在此之前如豐田bZ4x,廣汽埃安S都可以在車頂上選配太陽能電池。但太陽能電池在電動車上的應用首要的還是要解決成本問題。

将節能融入車廂的每個角落

mini-LED一體式螢幕

EQXX的47英寸8k一體式車内螢幕本也是耗能大戶,但它采用了mini-LED技術,顯示區域由 3000 多個局部調光區域組成。它和OLED一樣,是一種自發光顯示原件,這意味着它僅在螢幕特定部分需要時才消耗電能。

螢幕背後的資訊處理也有講究,它采用了一種神經形态網絡計算技術。資訊以離散的尖峰編碼,隻有在尖峰出現時才會消耗能量,進而将能耗降低了幾個數量級。奔馳工程師與位于加利福尼亞的人工智能專家 BrainChip 合作,基于 BrainChip 的 Akida 硬體和軟體開發了這套系統。

EQXX的語音系統應用了這一技術,隻有當它檢測到 “Hey Mercedes”關鍵字時,才會觸發,才會消耗能量進行計算,而并不需要保持背景運作,其能耗效率是傳統語音控制的五到十倍。

EQXX的音響也有講究,奔馳的工程師減少了揚聲器的總數,并将其放置在非常靠近乘客的位置,比如頭枕中和座椅上,進而縮短減少聲波的傳播距離,減少聲波在車廂内表面反射和吸收造成的衰減。進而在優化音響體驗的同時最大限度地減少了能源消耗。同時,靠近乘員的布局使其更容易通過音頻将提示傳達給駕駛者。

最後來總結一下,目前,世界上有兩款車型實作了1000公裡的續航,廣汽埃安的Aion LX和奔馳的EQXX。分别代表了電動車續航發展的兩種方向,開源和節流。Aion LX的續航依賴于其量産乘用車中最大的144度電池。在同樣尺寸的車身中塞下更大容量的電池組展現的是電池材料技術的進步。

而EQXX實作1000公裡續航的核心在于降低損耗,其主要技術包括:低風阻、低滾阻輪胎、高能量密度電池、新材料帶來的輕量化車身、多源熱泵、高效能電驅動總成和車頂太陽能電池等。

這些技術許多可以被下放至量産車,而剩下的那一部分雖然因為成本、實用性考量不能直接應用于量産車,但起到的探索意義,開發過程中發展而來的輔助工具(如軟體在環 SiL等),都是未來汽車研發的重要參考。

本文作者為踢車幫 Route 64

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