1000km實測續(xù)航,EQXX上的哪些概念可以照進現(xiàn)實?


都說概念林志玲,量產(chǎn)羅玉鳳,那么EQXX那美妙的1000+km續(xù)航與8.7kWh/100km的超低能耗背后的技術(shù)又有哪些可以在量產(chǎn)車中應(yīng)用呢?
雖然EQXX已經(jīng)是一輛可以上路的公路車型了,但就像車企可以為了B組賽車量產(chǎn)發(fā)售200輛原型車一樣,EQXX開發(fā)目的也絕非量產(chǎn)自己本身,而是技術(shù)驗證。所以很多設(shè)計和技術(shù)是激進的,而非普適的。

這就意味著有些技術(shù)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現(xiàn)EQXX超長續(xù)航,超低能耗的那些核心技術(shù),比如0.17的超低風(fēng)阻系數(shù)、高效率的電驅(qū)動系統(tǒng)、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(dāng)合法上路車型中最低的風(fēng)阻系數(shù)——0.17
和量產(chǎn)車最低風(fēng)阻的EQS一樣,EQXX擁有著令人難忘的獨特外形,風(fēng)阻系數(shù)僅為0.17,而且這種概念級的低風(fēng)阻并沒有犧牲它的美感與合法性:EQXX仍然使用了傳統(tǒng)后視鏡。但這并不意味著EQXX的0.17可以簡單的在量產(chǎn)車型中復(fù)制。

之前的講堂中以及提到過,車輛風(fēng)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(fēng)之后車尾留下的渦流低壓之間壓力差產(chǎn)生的阻力。

車尾后方的渦流是低氣壓的主要來源,簡單理解,渦流就像是一個個小漩渦在車屁股后面拽著車,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。從而讓氣流盡可能順著車身流動保持層流狀態(tài),減少車尾后方的渦流。

從側(cè)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(xù)向下俯沖,車底同樣有個抬高的趨勢。

從頂視圖則可以看到,從后輪拱往后,車尾也是在進行收窄,EQXX的后輪距比前輪距還小了2英寸。這樣的設(shè)計對于后備廂的實用性是極其不利的。而且過長的后懸也帶來了車身比例的問題。EQS妥協(xié)于風(fēng)阻的設(shè)計便頗受爭議。
對于EQXX,只能佩服奔馳的造型設(shè)計功底的確出色,讓這種強行服務(wù)風(fēng)阻系數(shù)的造型仍然帶著一些優(yōu)雅的美感。

而為了保證實用性,這種極致的長尾必然不可能保留到市售量產(chǎn)車中,但EQXX管理風(fēng)阻上還有一些技術(shù)可以被量產(chǎn)車型借鑒,比如車身前后的主動式氣流管理組件,尤其是尾部的主動式擴散器,超光滑A柱等等。
0.17的風(fēng)阻系數(shù)雖然仍然可望而不可及,但能省一點是一點。
4.7滾阻系數(shù)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(shù)讓輪胎的重量減輕10%,滾動阻力降低20%。

EQXX的輪胎更經(jīng)過了深度定制,這款輪胎的了胎側(cè)和胎圈區(qū)域經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,與安裝在 20 英寸鍛鎂車輪上的外罩相匹配,從而大大提高了輪胎的空氣動力學(xué)性能。相對于當(dāng)前的低風(fēng)阻車輪主要修飾輪轂輪輻,奔馳的設(shè)計理念更進一步,輪胎的胎壁也成了優(yōu)化的對象。

只是為了實現(xiàn)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(yīng)用,但185的寬度屬實與量產(chǎn)車無緣。凡爾賽的205便是前車之鑒。
風(fēng)冷帶來的高能量密度電池是取巧還是確有實效?
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(dāng),輕量化功底相當(dāng)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,質(zhì)量能量密度提升。100kWh的電池包整體僅重495kg,質(zhì)量比能量密度202Wh/kg,體積比能量密度400Wh/L。均處于世界頂尖水平。
這塊電池包的主要技術(shù)特點包括:1.負極摻硅提高比容量,從而提高電芯的能量密度;2.CTP無模組設(shè)計;3.被動式冷卻系統(tǒng);4.900V高電壓。

除了900V高電壓,其余三項技術(shù)都稱不上多么領(lǐng)先。前兩者并不用多說,分別是目前電芯材料和工程設(shè)計發(fā)展的兩大代表,已經(jīng)有了不少實際應(yīng)用案例了。而被動式冷卻系統(tǒng)也就是俗稱的電池風(fēng)冷則有些模棱兩可。

被動風(fēng)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(jù)奔馳計算,相比液冷,可以增加約20公里的續(xù)航里程。而從冷卻效能角度,被動風(fēng)冷肯定比不上主動的液冷,是必然無法應(yīng)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(shè)計與需求,被動冷卻也就沒有那么不可饒恕了。畢竟EQXX的設(shè)計目標是續(xù)航,而非性能,其僅搭載一臺150kW的電動機,大功率輸出的應(yīng)用較少。900V高電壓平臺帶來的低電流低損耗也讓整套電驅(qū)動系統(tǒng)本身的發(fā)熱較低。
與電池被動風(fēng)冷相對的是
整車的主動式風(fēng)冷
而且EQXX搭載了一套主動式冷卻系統(tǒng)。當(dāng)穿行炎熱環(huán)境需要開啟空調(diào)制冷,或寒冷天氣中運行熱泵時,空調(diào)系統(tǒng)會啟動主動式進氣格柵的“智能氣簾”,打開額外的空氣導(dǎo)流通道。空氣導(dǎo)流通道可將位于車頭的高壓區(qū)與發(fā)動機罩頂部的低壓區(qū)連接起來,以最小的空氣阻力實現(xiàn)高效的熱管理。即使“智能氣簾”處于開啟狀態(tài),風(fēng)阻系數(shù)也僅增加0.007。

這套系統(tǒng)能夠有效地引導(dǎo)氣流對電池的一體式散熱板進行冷卻。當(dāng)電池溫度升高時,電池組本身還會打開額外的通風(fēng)口以獲得更多風(fēng)量進行冷卻。被動冷卻,主動控風(fēng),有趣。
只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,是一個致命傷。
大量打孔的結(jié)構(gòu)件是材料的狂歡
為了達成輕量化目標,同時滿足滿是孔眼的結(jié)構(gòu)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(yīng)用的首創(chuàng)。這種材料的特殊強度在發(fā)生碰撞時提供了出色的乘員保護,同時將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(shù)制造了以 100% 廢料生產(chǎn)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料)部件與鋁增強材料混合制成。除了減輕重量之外,這種設(shè)計還在發(fā)生碰撞時實現(xiàn)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(yōu)化了側(cè)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(tǒng)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(shè)計的制動系統(tǒng)除了完全無腐蝕外,還通過創(chuàng)新涂層將制動粉塵排放量減少了 90%。同時,EQXX用與 Rheinmetall Automotive 合作開發(fā)的新型先進玻璃纖維增強塑料彈簧替代了傳統(tǒng)螺旋彈簧,減輕了更多重量。

正因為有了這么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(jié)構(gòu)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(yīng)用。
多源熱泵

EQXX使用的熱泵系統(tǒng)可以吸收多種來源的熱量,能夠吸收來自驅(qū)動系統(tǒng)的廢熱和外部環(huán)境的熱量并不算非常稀奇。神奇的是,它還能夠吸收除濕時產(chǎn)生的“蒸發(fā)器焓”:空氣中的水蒸氣從氣態(tài)變?yōu)樗畱B(tài)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(qū)動總成
EQXX的超高效電動傳動系統(tǒng)采用新一代碳化硅電控,包括減速器和傳動系統(tǒng)在內(nèi),從電池到車輪的能量傳遞效率達到了95%。

95%大概率是峰值效率,雖然驚艷,但也不至于驚訝,目前市場的第一梯隊水平也能有93%以上。而如果是工況運行的平均效率,那這個值就相當(dāng)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(fā)。開發(fā)過程中,奔馳的模擬工具幫助工程師快速評估系統(tǒng)設(shè)計、材料選擇、潤滑和熱管理系統(tǒng)對效率的貢獻,從而快速找出有效地方案。

這套電驅(qū)動總成的技術(shù)基于即將推出的梅賽德斯-AMG Project ONE 超級跑車。雖然AMG ONE跳票多年,但他的各項技術(shù)也已經(jīng)開始為奔馳的新一代車型發(fā)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(shù)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(tǒng)研究所 ISE(歐洲最大的太陽能研究所)合作開發(fā)。其主要作用是為車上的低壓輔助設(shè)備供電,從而減少高壓電池的電量消耗。在理想條件下,單日可以節(jié)約行駛25公里左右的電量。
EQXX的太陽能電池連接車輛的磷酸鐵鋰小電瓶,看圖片右上角的展示,不小于0.3kW的發(fā)電功率雖然拖不起什么大件,但供應(yīng)車上的屏幕、車輛的ECU、給空調(diào)通通風(fēng)還是足夠的。目前這塊太陽能電池板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(chuàng),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(yīng)用首要的還是要解決成本問題。
將節(jié)能融入車廂的每個角落
mini-LED一體式屏幕
EQXX的47英寸8k一體式車內(nèi)屏幕本也是耗能大戶,但它采用了mini-LED技術(shù),顯示區(qū)域由 3000 多個局部調(diào)光區(qū)域組成。它和OLED一樣,是一種自發(fā)光顯示原件,這意味著它僅在屏幕特定部分需要時才消耗電能。
屏幕背后的信息處理也有講究,它采用了一種神經(jīng)形態(tài)網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)。信息以離散的尖峰編碼,只有在尖峰出現(xiàn)時才會消耗能量,從而將能耗降低了幾個數(shù)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 硬件和軟件開發(fā)了這套系統(tǒng)。
EQXX的語音系統(tǒng)應(yīng)用了這一技術(shù),只有當(dāng)它檢測到 “Hey Mercedes”關(guān)鍵字時,才會觸發(fā),才會消耗能量進行計算,而并不需要保持后臺運行,其能耗效率是傳統(tǒng)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(shù),并將其放置在非??拷丝偷奈恢茫热珙^枕中和座椅上,從而縮短減少聲波的傳播距離,減少聲波在車廂內(nèi)表面反射和吸收造成的衰減。從而在優(yōu)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將提示傳達給駕駛者。
最后來總結(jié)一下,目前,世界上有兩款車型實現(xiàn)了1000公里的續(xù)航,廣汽埃安的Aion LX和奔馳的EQXX。分別代表了電動車續(xù)航發(fā)展的兩種方向,開源和節(jié)流。Aion LX的續(xù)航依賴于其量產(chǎn)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體現(xiàn)的是電池材料技術(shù)的進步。
而EQXX實現(xiàn)1000公里續(xù)航的核心在于降低損耗,其主要技術(shù)包括:低風(fēng)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(qū)動總成和車頂太陽能電池等。
這些技術(shù)許多可以被下放至量產(chǎn)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(yīng)用于量產(chǎn)車,但起到的探索意義,開發(fā)過程中發(fā)展而來的輔助工具(如軟件在環(huán) SiL等),都是未來汽車研發(fā)的重要參考。
本文作者為踢車幫 Route 64