車展啟示錄:未來的超級跑車什么樣?
也許每個人都有一個超跑的夢想。它可能藏在書桌里的雜志里,貼在臥室的海報上,多年來一直用作我們的電腦或手機桌面。但是,你絕對想不到,多年的超跑會和新能源動力有關。然而,當我踏入本屆日內瓦車展的展廳,看到很多搭載混合動力或純電動技術的跑車時,才意識到新能源技術不僅綠色環保。
●你心中的超級跑是什么?
我們曾經愛上一輛跑車,是因為它的車身造型、動力表現或者深厚的品牌文化,或者是因為它們往往是你用金錢買不到的難以捉摸的人物。
怎么稱得上超級跑車?首先要有帥氣的外表。低矮動感的流線型車身在車海中一眼就能認出,按照目前的趨勢,其加速能力必須進入4秒甚至3秒俱樂部。此外,它們還得有天文數字的價格,所以不要擔心賣不出去,因為它們總是有限的,總有很多土豪爭相接受它們。
新能源技術和超級跑車一直被認為是兩個不相關的東西。在傳統觀念下,混合動力和純電動力這兩個技術術語在超跑中代表不了任何褒獎,因為那些詞經常被用來形容經濟節能的家用車。當混合動力法拉利LaFerrari(查成交價|參配|優惠政策)、邁凱倫P1(查成交價|參配|優惠政策)和保時捷918(查成交價|參配|優惠政策) Spyder在你眼前經過時,你可能會有一點懷疑。他們也向經濟妥協了嗎?
當我踏入今年日內瓦車展的展廳時,聚集在里面的純電動和混合動力超級跑車突然改變了我的觀念。那些幾千馬力、幾千牛米扭矩的新能源超級跑車一下子打破了人們心目中那些稀有物種的固有印象,其強大的動力參數瞬間讓那些超級跑車“六先生”黯然失色。
●為什么一夜之間涌現出這么多新能源超級跑?
——傳統超跑發展門檻太高,無法推動新思路。
要想從零開始造一輛超級跑車,一些新興汽車廠商會面臨很多問題。首先,外形應達到更高的空氣動水平;第二,整車要足夠輕;第三,賽道上要有足夠的操控穩定性;更重要的是,要有足夠強大的發動機。但這些問題并不是最難克服的,因為只要資金充裕,他們可以請外包團隊做設計,調整運行穩定性,甚至買一臺性能驚人的發動機,而最難解決的問題就是如何集成強大的動力和傳動系統,所以這種高技術門檻促進了廠商的新思路。
-小型超跑企業純電動化趨勢
對于一些沒有太多大排量高性能發動機技術積累的小企業來說,靠傳統內燃機動力趕超大廠商幾乎是不現實的。況且由于發動機開發周期的限制,企業的發展不允許技術專家用時間和金錢去冒險,所以更傾向于選擇“彎道超車”來快速實現自身價值。純電動跑車門檻相對較低的路線是一個很好的起點。
——老牌超跑企業進入混合動力。
純電動路線適合“資質”較淺的小企業,但像法拉利、保時捷、邁凱輪這樣有跑車制造背景和發動機研發的廠商對這條路線并不感興趣,因為他們的用戶大多忠于發動機原有的動力和聲音感知,無法接受純電動跑車帶來的過于“舒適”的駕駛體驗。
此外,這些廠商在大排量發動機的開發方面有著豐富的經驗,通過上一段樓梯來發揮內燃機潛力的一種方式是強化發動機、增加渦輪等新技術,但這并不能大幅提升動力;二是重新開發發動機,增加排量和缸數。雖然這樣可以實現革命性的動力提升,但背后的再開發成本也會大大增加,所以這些手段并不像直接安裝混合動力系統那么容易。此外,電動機的加入不僅會大大提高動力,還會彌補內燃機性能上的一些不足,所以他們自然選擇了混動路線。
與科尼賽克相比,布加迪依然不遺余力地發掘傳統內燃機的潛力。值得一提的是,并不是任何一家廠商都能做出8.0W16這樣的怪獸級發動機,隨著發動機排量和缸數的增加,發動機不得不設計得更加緊湊,這將使各系統的整體機械設計難度、振動噪聲控制和管理難度呈幾何倍數增長。因此,布加迪凱龍星搭載的W16發動機背后巨大的R&D投資也可想而知。
不僅是發動機的研發,超級跑車上的變速箱等傳動機構也不是為了匹配強大的動力輸出而“萬能”的,因為它們不僅要承受普通乘用車數倍的輸出扭矩,還要有與超級跑車百公里加速相匹配的響應速度。
因此,對于這些無法打造V10、V12、W16等強大發動機,匹配變速箱等傳動系統的廠商來說,進入世界頂級超跑俱樂部并非不可能,因為混動技術的興起可以給他們另一種思路。當然,配備這些新能源技術的跑車不僅僅在賬面數據上有優勢。接下來我們從理論上簡單分析一下他們為什么能趕超傳統內燃機跑車。
純電動、混動跑車的優勢與問題●為什么純電動和混合動力能輕松擊敗傳統內燃機?
-電機特性是關鍵。
與傳統的內燃機動力汽車相比,混合動力汽車和純電動汽車的共同點是電動機,最終將直接參與動力輸出。因此,今天我們將從電動機和發動機這兩個核心角色開始。
為了實現電機的動態響應速度以及瞬時功率和扭矩爆炸的效果,我們可以通過以下由電機驅動的特斯拉Model S P85D來稍微體驗一下:
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隨著渦輪增壓技術的提高,世界上堅持自然吸氣的跑車似乎少之又少。雖然渦輪增壓確實將發動機的動力輸出提升到了一個更高的水平,但渦輪增壓也有其自身的局限性——速度適應范圍有限,不能在低發動機轉速下將更多的空氣體泵入發動機來提高功率和扭矩。相比之下,混合動力和純電動系統中的隨叫隨到電機可以彌補這一點。
-四輪扭矩分配更加活躍
傳統的動力超級跑車如果想在行駛中給左右車輪分配不同的扭矩,只能通過電子限滑系統或車輪間多片離合器來實現,而純電動超級跑車可以為每個車輪單獨設置一個電機,這樣只要調節輸出信號,電機就會快速調節輸出扭矩,從而更加主動、直接,同時不會因為剎車片和離合器片之間的摩擦而損失能量。
●打造純電動超級跑車,你會面臨什么?
-電池穩定性測試
對于超跑來說,承受激烈的駕駛條件應該是慣例。在電池不足的情況下,如果電機滿負荷工作,電池組會頻繁高速放電,這將帶來電池的穩定性測試。此外,溫度也是一個重要的影響因素,電池組經常暴露在高溫下,會對電池的壽命和可靠性產生一定的影響。低溫一般會對電池的存儲容量造成壓力。
-持續探索電池壽命
目前,三元鋰電池已經成為汽車動力電池的首選。目前領先的廠商有松下、LG、三星,其主流鋰電池的能量密度只有200Wh/kg左右,只要幾十kWh的電量基本滿足日常短途需求。然而,來自列支敦士登的納米燃料電池新能源汽車公司對此并不滿意。它將在本次車展上展示其新型液體電解質電池,該電池采用鹽水作為儲能介質。鹽水會通過兩個水箱之間的隔膜形成電荷,電能儲存后分配給超級電容,再將電能提供給驅動電機。雖然該公司的Quantino(查成交價|參配|優惠政策)概念車不是超級跑車,但其電池技術可能會為未來的純電動跑車提供新的解決方案。
-純電動跑車的附加優勢:重心低,重量分布更均勻。
與配備傳統內燃機的跑車相比,混合動力和純電動跑車可以實現更低的車身重心,因為更重的電池系統可以更靈活地安裝在車身地板上,作為動力源的電機也可以安裝在車身前后的較低位置。
純電動、混動跑車的新探索●打造混合動力超級跑車,你將面臨什么?
對于傳統內燃機和純電動超級跑車來說,最終輸出的動力只有單個發動機或電機,其傳動系統和動力分配策略也相對簡單。然而,對于混合動力系統來說,發動機和電動機的動力耦合更加復雜。
-柯尼賽克的混合方法
科尼賽克采用相對直接的混合方法。與豐田不同的是,它沒有使用行星齒輪機構來融合電機和發動機的動力,而是將兩個電機直接連接到左右車輪半軸上,另一個電機連接到發動機曲軸上。不僅是科尼賽克傳動形式直接,它的發動機動力輸出只經過一個傳動比為2.85的主減速器。也就是說,這款Koenigsegg Regera沒有變速箱或者只有一個檔位。或許你可以說省略變速箱也是一種輕量化的設計方法。
結構上,科尼賽克Regera(查成交價|參配|優惠政策)的混合動力輸出原理并不復雜。復雜的是這款V8發動機和三個電機在軟件控制策略上是如何合理協同工作的,比如車輛在加速、制動、轉彎等不同工況下采用不同的動力輸出方案。這一點放在四驅混動保時捷918 Spyder上,控制策略就比較復雜了。
●常見問題:輕量化設計與安全性的矛盾
因為混動系統或者純電系統都需要安裝重型電池組,對于一輛跑車來說,車重無疑是一個殘酷的殺手,而厚重的車身會影響到整車的動力和操控性,所以“偷輕”是第一要務。
此外,隨著碳纖維復合材料在超跑中的普及,碳纖維硬殼式車身也將接受安全性測試。因為將碳纖維復合材料制成車身結構比面板復雜得多,因為碰撞后車身的變形方式會直接影響到駕駛員的安全。
●未來會是什么樣子?
-未來超級跑車的新路線。
——中國超跑的新探索
來自中國的Techrules也在這次日內瓦車展上展示了他對未來超跑的理解。其概念車將搭載一套名為TREV的技術,即燃氣輪機增程電動技術,可大幅提升整車的動力性和續航里程。
-純電力發展背后的故事
幾年前,你從沒想過一家互聯網公司能造出概念跑車。在今年年初的CES消費電子展上,來自中國的樂視與合作伙伴FaradayFuture共同打造了一款名為FFZERO1(查成交價|參配|優惠政策)的概念跑車。
樂視和FaradayFuture之所以能設計出FFZERO1這樣的概念車,其背后的秘密也揭示了人力資源全球化的趨勢,幫助新企業快速成長。FFZERO1的開發團隊中,有很多來自知名車企的優秀人才。比如現任FFZERO1產品研發副總裁、領先工程公司創始人之一的尼克·桑普森,就是特斯拉汽車與底盤工程的前總監。他曾經領導過特斯拉Model X(查成交價|參配|優惠政策)和Model S(查成交價|參配|優惠政策)的設計。
-第三方技術服務公司的崛起
對于汽車行業發展較晚的中國來說,現階段打造一款優秀的超級跑車是不現實的,但這一結論在未來可能很快就會被推翻,因為隨著純電動技術的發展,一些第三方技術服務企業正在默默積蓄能量。
據悉,長城華冠在蘇州建立了自己的生產工廠,K50(查成交價|參配|優惠政策)即將投產。也許你還不明白為什么一家為原始設備制造商服務的第三方技術公司要推出這樣一款車。其實不是為了喝酒。長城華冠要做的,就是讓更多的原始設備制造商了解自己的純電動技術,了解自己打造純電動汽車的資源整合能力,從而吸引更多的廠商尋求技術支持。未來的K50不能稱之為傳統意義上的超級跑車,但技術的積累已經初具規模。可以猜測,未來中國廠商將在純電超級跑的道路上逐步加速。
●總結
隨著純電動和混合動力技術的發展,大功率跑車的動力系統不再單一,電機也加入了跑車的行列。電動機的特性可以明顯提高跑車的動力參數,這也為更多無法制造超級跑車的廠商做出了新的突破。也許未來將創造世界紀錄的更多跑車將被混合動力或純電動汽車占據。
這也提出了一個問題,無論我們是否習慣發動機的聲音,都很難享受到駕駛艙里的優美轟鳴聲,因為即使有了高科技的聲音模擬器,耳朵的快感也是電機無法給予的。但也許就像當初人們習慣渦輪增壓一樣,未來也會適應純電動跑車和混合動力跑車。簡而言之,技術是向前的。
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