➤说来很有趣,汽车有着极高的上限,所以我们看到了F1赛车用1.6T引擎压榨出超过900匹马力;也看到了可以不计成本地塞入各种豪华装饰,像斥资2亿8千万欧元打造的“黄金汽车”,每跑100公里就会磨损掉近50克黄金。
可是现实生活中,我们的车为什么不能做到这么极致?
这是因为,一旦和“量产”、“民用”挂上钩,汽车厂商就不能这么任性和“肆意妄为”了,必须得兼顾各个层面,平衡各方所需,施展好“平衡的艺术”。
▲汽车的“平衡艺术”远不是走钢索这么简单
今天我们要聊的三种技术就是汽车身上所展现出的“平衡艺术”,和我们的汽车生活息息相关,可能大家平时对它们的关注度不高,但汽车工程师却十分看重它们。车辙君认为我们消费者也可以多关注下,相信对买车很有参考价值。
续航长也不是短也不是,重点看能量消耗率
纯电动汽车续航里程一直是关注热点,每每“突破1000km续航里程”的新闻都会吸引大量关注,搞得我们消费者对三四百续航里程的汽车嗤之以鼻。
但续航里程这么高真的好吗?
其实不然。
这是因为当下主流的锂动力电池能量密度还没有实质性突破,真能应用到量产的液态锂电池平均水准不过在130-160Wh/kg水平,即便按300Wh/kg左右的天花板,想做到七八百公里续航里程难度也很大。
拿特斯拉来说,在现有条件下,其2170电池系统的能量密度在300Wh/kg左右,比原来18650电池系统的250Wh/kg提高近20%。Model 3标准续航升级版的续航里程445km(按国标工况法),搭载75kWh 电池组。
虽然理论上可以通过OTA升级续航里程,比如特斯拉在近期称不久将通过OTA的方式为符合条件的Model S和Model X进行软件升级,预计分别增加32.1km和41.9km续航里程。但当下提升续航里程最有效的办法还是增加电池组的容量,换言之,我们需要更大体积的电池包。
但大体积电池包会带来很多问题,首先就是增加车重,导致电池包往往要占到整备重量的20-30%左右。
除此外,还会对电池管理系统带来负担,我们拿奥迪e-tron来说,要求整个电池包液冷系统温差控制在5℃以内,电芯间温差控制在5℃以内,电芯本体温差控制在10℃以内,所以如果加入更多的电池会给温控系统带来压力。
去年,国家市场监管总局、国家标准化管理委员会正式批准有关电动汽车的国家标准《电动汽车能量消耗率限值》(GB/T 36980-2018),该标准于2019年7月1日起正式启用。大家可以针对自己的用车需求,看看是在什么水平。
▲此标准适用于三排以下座椅,且最高车速大于或等于120km/h的车型。这也是全球首个针对纯电动汽车能耗指标提出要求的技术标准
不过当我们拿以下10款热门车来看时,会发现其实GB/T 36980-2018手下留情了,并没有给到很严格的要求。建议我们消费者选车时,尽可能选择消耗率低的车型。
▲以上数据均按最大能耗款统计
纯电动汽车因为充电难、电池衰减等问题,过低的续航里程确实让人难以接受。建议尽量选择续航里程400km以上,不高于第二阶段能量消耗率限值的车型。
当然有人会说,这是不是在给纯电动汽车续航里程不足找借口呢?
我想我们要辩证看这个问题。
纯电动汽车的核心价值是降低城市使用成本,有利环保。我们以为北京市为例,80%用户的每日出行在50公里以下、95%出行在100公里以下。所以按400km这个档,作为一般家用车是足够了。
硬也不是软也不是,重点看溃缩吸能设计
汽车安全一直是老大难问题,各种碰撞测试想必大家见过不少了,每每看到车头被撞得稀巴烂,肯定不少人会好奇,这是不是说汽车不安全?
其实这是溃缩吸能设计的展现。
说到碰撞,不知有多少朋友知道碰撞加速度这个术语。其实汽车碰撞的过程就是动能转化为车身部件变形能的过程,由结构变形产生的车身加速度使车内乘员产生的冲击响应会对乘员造成伤害。
白车身结构设计上,在前舱下围板(也就是防火墙)这块,通常还会选择强度较高的材料,作为最后一道盔甲保护前排乘员安全(这部分属于第三级自身保护区)。
那什么样的碰撞测试结果,可以说明溃缩吸能设计成功呢?
比如下图这种,就是比较成功的碰撞结果,可以看到车门和A柱结构保持完好,发动机盖折弯吸能,而不是发生了脱落或者不规则变形。
▲发动机盖脱离有可能刺穿车玻璃,不规则变形说明传力通道不合理
当然有人会揶揄:“难怪很多自行车撞汽车,汽车变形了,是这个原理吗?”
排除碰撞速度和刁钻角度这些原因,也就是皮薄,防撞梁短,又没有缓冲的,确实存在自行车就能把汽车撞瘪的情况。
厂家应该强化这方面的设计,而不是想着偷工减料。如果是关心碰撞维修性水平,大家可以关注下中保研的评价结果。
重也不是轻也不是,重点看轻量化系数
我们知道白车身是保证汽车碰撞安全的关键,所以我们必须要肯下料;但同时它也是汽车上最重的总成件,太重了又会伤害燃油经济性。
这时候大家不妨关注下白车身轻量化系数这项指标,它综合考虑了车身扭转刚度、车身尺寸、质量的影响,对白车身材料的合理使用、结构优化设计、碰撞安全及动态舒适性水平有重要评价意义。
▲L为车身轻量化系数;m为白车身骨架质量,kg;CT为车身静态扭转刚度,N·m/ deg;A是由轴距、轮距决定的白车身投影面积,m2。L值越低越好
需要关注下,扭转刚度强并不代表车身轻量化系数高。比如丰田的TNGA架构就有着很强的扭转刚度,但并没有重点强调轻量化。
比如凯美瑞,在同级别中属于偏重的车型,这使得凯美瑞的节油性并没有因为车身结构而获益。
▲虽然第八代凯美瑞车身扭转刚度提升了近30%,但并没有公布具体数据
大家不妨关注下ECB(欧洲车身年会),是业内工程师非常关注的一项会议。
比如我们拿2018年ECB获奖车型来说,获奖的紧凑型轿车奔驰A级为2.38,中级车(C级)奥迪A6为2.15。
写在最后
纵观汽车历史,正是因为追求平衡的艺术,这么多年下来汽车才能实现均衡发展。大家可能会说这会失掉个性,不够极端,但对于面相大众的量产汽车来说,“极端”是一把双刃剑,往往很难获得出色的销量。他们或许有不错的口碑和传唱度,但很难持久。比如Autozam AZ-1,堪称天使与恶魔的代表,轻盈的车身让这款K-car小跑乐趣十足,但过高的危险性导致它很快走下舞台。
《公开课》| 作者:罗非鱼
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