將電池嵌入車(chē)身,是革命還是誤區(qū)?
就電動(dòng)汽車(chē)本身而言,最大的瓶頸就在于電池技術(shù),也是各個(gè)企業(yè)卯足了勁地研發(fā)重點(diǎn),從某種程度上,誰(shuí)掌握了最先進(jìn)的電池技術(shù),也就掌握了現(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)的命脈所在。
本文引用地址:http://www.ljygm.com/article/184758.htm獨(dú)具創(chuàng)意的車(chē)身覆蓋件電池
上周,沃爾沃公布了一款S80的原型車(chē)。這輛車(chē)從外表看上去與一般的S80并沒(méi)有什么區(qū)別,但在重量上卻輕了15%,從1585千克變成了1350千克。應(yīng)該有人好奇了,沃爾沃是對(duì)S80進(jìn)行了輕量化?
經(jīng)過(guò)研究員的一番介紹,才知道它變輕的原因則在于所使用的特殊的電池組。不同于現(xiàn)下一般電動(dòng)汽車(chē)所使用的一整塊大電池組,這輛車(chē)的電池被分散在三個(gè)位置:車(chē)門(mén)、車(chē)頂和行李箱蓋。估計(jì)又會(huì)有人好奇了,車(chē)門(mén)、車(chē)頂和行李箱蓋?電池是怎么安裝在這些地方的?
這就要說(shuō)到三年前由倫敦帝國(guó)學(xué)院牽頭的一個(gè)研究組織了。這個(gè)組織由歐盟投資,一直致力于研究電動(dòng)車(chē)的電池技術(shù)。歷經(jīng)三年,研究員們成功地創(chuàng)造了新興的納米結(jié)構(gòu)電池和超級(jí)電容,并將其與已經(jīng)成型好的碳纖維集成到一起,變身為車(chē)身覆蓋件,并充當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)的電源。

相較于現(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)常用的電池組,這項(xiàng)技術(shù)可謂是“革命性”地改變,給現(xiàn)在電池笨重的形象來(lái)了個(gè)改頭換面,也不再占據(jù)底盤(pán)下的空間。
在這項(xiàng)研究中,最大的突破是創(chuàng)造了納米結(jié)構(gòu)的電池和超級(jí)電容器,并巧妙地嵌入到碳纖維中。
與傳統(tǒng)的電池或超級(jí)電容器相比,這種特殊的覆蓋件不僅提升了充電速度,質(zhì)量更輕,韌性和強(qiáng)度也有所提升,同時(shí),也能通過(guò)動(dòng)能回收系統(tǒng)或者接入電網(wǎng)進(jìn)行充電。除了電動(dòng)汽車(chē)之外,碳纖維覆蓋件也能用在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)上。除了在強(qiáng)度上足以取代傳統(tǒng)金屬,也有足夠的能量來(lái)取代蓄電瓶,起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并給車(chē)上12V電氣設(shè)備供電。
對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō),用覆蓋件取代電池能夠至少降低15%的車(chē)身重量。如果在車(chē)門(mén)、車(chē)頂和行李箱蓋上都使用這種材料,可以讓一輛中級(jí)的純電動(dòng)汽車(chē)行駛約130公里。
作為研究組織中唯一的一家汽車(chē)制造商,沃爾沃認(rèn)為,這種特殊的覆蓋件具備“取代現(xiàn)代汽車(chē)蓄電池的潛力,可以讓傳統(tǒng)電池的徹底成為過(guò)去”。可見(jiàn),沃爾沃對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的評(píng)價(jià)和期望都很高。的確,在這之前,沒(méi)有人想到電池還可以這樣來(lái)安置,也存在一定的優(yōu)勢(shì),但是這真的能取代傳統(tǒng)電池么?
在沃爾沃公布這項(xiàng)技術(shù)一周之后,就有外國(guó)媒體朋友“不服”這種說(shuō)法的來(lái)辯了。Plugincars上的這篇文章主要圍繞其不實(shí)用性進(jìn)行討論,車(chē)云菌與大家分享一下他的觀點(diǎn)。
首先,是增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。電池組都是由上百個(gè),甚至上千個(gè)電池單元集成在一起的。從邏輯上來(lái)說(shuō),把這些電池單元組裝成小型的電池塊,比直接組裝成一整個(gè)電池組要簡(jiǎn)單很多,但是越多的電池塊也意味著更多的接線和封裝,在絕緣和電池塊控制裝置上的增加也會(huì)增加更多的重量。
寶馬在制造Active E的原型車(chē)時(shí),由于基礎(chǔ)模型無(wú)法容納下整個(gè)電池組,所以工程師們將電池組分成了三個(gè)部分安裝在不同的位置,一個(gè)在后排座椅下方,一個(gè)在中央通道,還有一個(gè)在前發(fā)動(dòng)機(jī)罩下。在設(shè)計(jì)i3的時(shí)候,寶馬就吸取了Active E的教訓(xùn),將電池組設(shè)計(jì)成一個(gè)整體,放置在車(chē)身地板下方。因?yàn)檫@對(duì)于車(chē)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),要簡(jiǎn)單很多。
其次,是老化和安全問(wèn)題。研究員們很聰明地利用車(chē)身上已有的啊·部件解決了重量問(wèn)題。比如講電池單元內(nèi)置在車(chē)門(mén),因?yàn)槭褂昧颂祭w維,所以帶有電池的車(chē)門(mén)與一般車(chē)門(mén)的重量相差無(wú)幾,體積上也沒(méi)有太多變化。但是這種袋式封裝比圓柱形電池強(qiáng)度要低很多,每一次大力關(guān)門(mén),都是對(duì)電池單元的一次擠壓。雖然沃爾沃在安全方面已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成效,也能在電池組里安裝快速斷開(kāi)裝置進(jìn)行保護(hù),但是即便是停車(chē)時(shí)的小事故使車(chē)門(mén)凹陷,至少也會(huì)對(duì)行駛里程造成影響。
最后,是熱力管理問(wèn)題。在沃爾沃公布的原型車(chē)上,有一部分電池是安裝在車(chē)頂上的,這是一個(gè)相當(dāng)瘋狂的主意。對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō),車(chē)頂是承受溫度變化最大的部位:冬天會(huì)有積雪,夏天則熱到可能煎雞蛋,其內(nèi)置的電池組要如何適應(yīng)如此大范圍的溫度變化?
另外,溫度對(duì)于電池的性能參數(shù)也有很大的影響,日產(chǎn)就在這上頭吃過(guò)苦頭。如果電池的溫度過(guò)高,會(huì)縮減它的生命周期,而溫度過(guò)低,又會(huì)影響輸出。當(dāng)然,也可以專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)將電池組的溫度控制在一定范圍內(nèi),但是這會(huì)額外消耗更多的能量。
現(xiàn)在,有一定銷(xiāo)量的電動(dòng)汽車(chē)基本都有著類(lèi)似的構(gòu)造:一個(gè)電動(dòng)機(jī)、一個(gè)安裝在地板下方的電池總成。或許在將來(lái),這種結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變,但大概也不是這種結(jié)構(gòu),讓人時(shí)刻擔(dān)心會(huì)不會(huì)撞到車(chē)門(mén)擠壓了電池,更何況現(xiàn)在普遍采用的結(jié)構(gòu)已經(jīng)證明了其實(shí)用性。
每當(dāng)有一項(xiàng)新的技術(shù)誕生時(shí),總會(huì)有贊同的和不贊同的聲音。就如沃爾沃公布的這項(xiàng)新技術(shù),贊同者認(rèn)為它給電池技術(shù)帶來(lái)了革命性改變,質(zhì)疑者認(rèn)為它的安全性和可靠性都有待考驗(yàn),是走入了減重的誤區(qū)。這項(xiàng)技術(shù)有其不可否認(rèn)的價(jià)值所在,比如它提高了充電速度,但確實(shí)也存在著弊端,車(chē)頂?shù)脑O(shè)計(jì)就有失考慮,如果想要大面積運(yùn)用,還要經(jīng)得起實(shí)踐的考驗(yàn)。
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