随着《头文字D》里那熟悉的“逮虾户”BGM,主角藤原拓海靠着酷炫的排水渠过弯技巧,轻轻松松就甩掉了一台GTR。不仅仅是他的超凡车技,他所驾驶爱车的轻量化设计也是取得胜利的关键之一。
“多10匹不如轻1斤”,据研究表明,电动车整备质量每减少100公斤,就能增加10%的续驶里程,节约15-20%电池成本,这性价比可太高了!瘦!必须瘦!狠狠地瘦!
为了更好地研究车辆“瘦身”,“轻量化”一词诞生了。
轻量化,指的是在保证乘用车强度和安全性能的前提下,尽可能地降低整备质量,从而减少能耗,提高续航。类似于在保证健康的情况下瘦身,肌肉更多,力量更强。
目前常用的轻量化措施是材料轻量化和结构设计轻量化。
车辆的轻量化是一种整体减重,既需要采用更轻质的铝合金,或是复合材料,也要不断探索新的结构设计思路。拿Model 3举例来说,这款车型刚上市的时候,就以高轻量化程度著称,如今,Model 3焕新版也在轻量化的道路上持续精进。
优化结构设计,减轻车重
结构设计轻量化指的是使用新的结构设计减重。自然界中就有不少结构轻量化的例子,比如竹子。竹子材料广泛应用在各种艺术品上,主要就是因为其中空且轻量的结构增加了材料的韧性。
在电动车领域,Model 3焕新版的一体式外门环就是经典的轻量化结构设计。
先来科普一个概念,门环。车身是面板件和接头拼接而成的,接头类型的结构件,就叫做“环”,而“门环”指的是门框周围的接头结构件。
传统设计中,这些零件需要单独冲压,然后再一个一个焊接起来成为整体。这样的工艺不仅步骤麻烦,而且用到的零件也多,整体重量比较大。
一体式外门环本身就是一个整体,优化了结构设计,化繁为简,将多个零部件一次压铸成型,几乎不需要后期组装。和传统设计的外门环相比,一体式外门环整体质量能够减轻20%左右,有效降低能耗、增加续航,发生碰撞时能够有效分散碰撞力量,更好地保护车主,车辆安全性更高。
Model 3焕新版电池包的大模块设计也是一种轻量化的结构设计。Model 3焕新版整包了4个模组,通过减少电池包中非必要的结构件数量,有效让车身重量减轻,提高续航里程。另外,电池包箱体用铝合金材料与胶粘剂结合使用,正负极连接片也从2个面的铝片优化成了1个面的铝片,比原先更薄更轻,从而实现轻量化。
钢铝材料结合,为全车瘦身
材料轻量化不仅仅是使用质量更轻的材料,更重要的是在保证性能和安全性的基础上,选择强度更高、性能更优良的材料来替代传统重材料。特斯拉Model 3焕新版就按照高要求的材料标准打造。
大家都知道,不少宝马车型上都大量使用高强度钢。高强度钢在普通碳素钢的基础上加了少量合金元素,抗拉强度比普通钢高得多,可以达到400-450MPa左右。但Model 3焕新版在重点承重的车门防撞梁上使用的热成型钢,抗拉强度达1000MPa之上,是高强度钢的2倍还要多,能够承两个大象的重量。
更重要的是,使用热成型钢车体重量可以减轻15%~25%,在保证安全的同时也实现了轻量化目标!
铝也是轻量化常用材料之一,具有质量轻、耐腐蚀、易于加工的特点。在车前盖、前纵梁、后纵梁、后底板等部件上,Model 3焕新版就使用了铝制板材。有研究证明,采用铝合金车身板件替代钢车身板件,可以减轻约一半的重量。
赛车级前后重量比,高速更稳定
当一辆重量过小的车急停急刹时,就有可能导致侧翻,这主要是车身重量不平衡的缘故造成的。因此,减重的同时还必须注意车重的分配,一辆配重均衡的车,不仅在运动性上能发挥出优异表现,还可以让动力更有效地传递到车轮,对加速和刹车也能起到很大帮助。
Model 3焕新版的前后重量分布接近50:50,而50:50的前后重量比在赛车圈也被称为“黄金轴荷比设计”,这样的质量分配,能够让赛车前后车身重量均衡、让车身前、后轮抓地力均衡,在高速过弯时能保持车身的稳定。
经历了一系列“瘦身”之后,在轻量化设计的加持下,Model 3长续航全轮驱动焕新版,整备质量仅为1823千克,百公里加速只有4.4秒,续航里程CLTC更是达到713公里,也难怪Model 3焕新版毫无铺垫地开启预售,却依旧是全网热议的焦点。
目前开售的Model 3 焕新版软、硬件均有重大更新。特斯拉前生产副总裁 Greg Reichow 说,“在特斯拉内部对于产品的更新是无时无刻的,我们每周对产品的改进多达 50 多处。所以我们经常开玩笑说,如果你想知道你的特斯拉是哪一代产品,去查看你的车辆当时的注册码吧。”
轻量化发展至今,效果较为显著的是轻量化材料和结构优化两大方面的发展,相比之下,技术方面在全行业范围内暂无较大突破。然而,当全球的特斯拉工厂内都加入一台巨型压铸机并致力于精简车身结构后,特斯拉将此技术应用于Model Y车型进行一体化后底板成型生产,特斯拉首先实现了自身的技术突破。基于此背景下,特斯拉的Model系列车型,也将进一步精益生产、降低成本、旨在为所有期盼着为世界可持续发展做贡献而选择纯电动车的人们,一起携手迈向可持续发展的未来。
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