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新能源時代汽車設計也迎來了新的轉變,新能源車不再需要發動機和變速箱了,也不需要進氣口了,但對風阻的要求更苛刻了。這些既給新能源車的設計提出了新要求,也提供新的設計空間。
不過每當一輛新車出來,網友們總是噴的多,贊的少。有人說這是因爲網友們越來越衆口難調,有人說這是一個缺乏設計大師的時代,但其實新能源車的設計,确實還面臨一些先天的難點,今天我們就來聊聊,新能源車在設計上面臨哪些痛點。
電機不夠緊湊
我在之前一期内容中講到過《汽車造型設計上的 " 高級感 "》,其中有一條就是前懸長度。
在油車時代,采用橫置布局的買菜車的動力總成都集中布置在前軸以前,所以前懸都必須做得很長。
這種設計不僅影響美觀,還影響前後載荷平衡,我們常說的" 前驅車容易推頭 ",就有它的一份功勞。
而到了電車時代,雖然甩掉了發變這倆包袱,但很多電車的前懸依舊很長,尤其是對比那短短的 L113 時。
原因在于,99% 的電車都采用了平行軸電驅。其電機和減速&差速機構呈平行關系,而傳動半軸則恰好又從後者的兩端延出。
也就是說,電驅系統的電機部分,隻能選擇靠軸前還是軸後,而布置到軸前的原因,又主要是爲了保證座艙空間。
由此,不僅前懸長了,電車的前後軸荷又變成了 " 頭重腳輕 ",這又浪費了原本動力電池底置帶來的低質心優勢。
那麽有什麽解決辦法呢?可以參考一下大洋彼岸特斯拉 Model S 的競争對手 Lucid Air。它采用了不太常見的同軸電機,也就是轉子軸和減速器同軸布置。
同軸電機的優點,首先就是提升空間利用率,不僅座艙空間保證了,也不侵占車頭的空間,還可以帶來更大的前備廂容積。
與此同時,轉向機的位置也不必受制于電驅系統的結構了,由此就可以實現轉向機前置 + 刹車卡鉗後置的經典設計,不僅更有豪車風範,也能提升過彎穩定性和制動性能。
另外,同軸電機還能把負荷均勻地攤到前後軸上,如此前後負荷比就更加平均,駕駛電車時的車身動态表現也相對更均衡。
但話說回來,Lucid 的前懸對比 L113 也相對更長,這也反映了電車自己的一套設計邏輯:車頭長度開始讓位于車廂長度,而更長的車廂服務于更大的車内乘坐空間,以及下方容量更大、結構更安全的動力電池。
電池太厚
很多人對電車的造型接受不能,最主要的一點原因就在于他們實在是太 " 厚 " 了,有些純電轎車的車身高度幾乎能和 SUV 看齊,看起來非常違和。
而除了影響造型設計,太過厚實的車身也會影響車身的空氣動力學,進而影響到電耗。
這其中的問題主要在于,底置的動力電池占據了一部分的垂向空間,導緻電車的車身高度不得不跟着膨脹,才能保證足夠寬敞的座艙空間和足夠安全的離地間隙。
絕大多數的動力電池,都是基于電芯 - 電池模組 - 電池包這樣由裏到外的結構包裹而成。其中電芯又是垂直擺放的,就像把 5 号幹電池立起來擺放一樣,很占空間。
而像冬天蓋的一層層棉被一樣,爲了保證電池安全,電池模組和電池包又會采用夾層設計,這樣就又會層層加碼,讓電池厚上加厚。
那麽有什麽辦法能降低電車的車身高度呢?上汽飛凡提供了一種思路,就是把電芯放倒,也就是所謂的 " 躺式電芯 "。
這種布置方式的目的不僅是在于降低車高。要知道電池熱失控失火的一大主要原因,就是單個熱失控的電芯通過 " 親密接觸 " 影響周圍的其他電芯,從而輻射到整個電池包内的電芯,導緻起火自燃。
而對比垂直擺放的電芯,躺倒的電芯彼此之間接觸面積更小,也就是說隻要稍作隔斷,就能更簡單有效地抑制熱失控的擴散,安全性還更高了。
具體到使用了躺式電芯的車型,像飛凡 F7、MG Cyberster 的車身高度,就比同級别的電車要更低一些。其中飛凡 F7 的車身高度目測隻比捷豹 XEL 高一點,MG Cyberster 則完全看不出一點電車的影子。
除了放倒電芯,更多車企把降低車高的方式放到了簡化電池包的結構上,不止做到了 " 打薄 ",還做到了 " 減肥 ",進一步優化了電耗和整車性能。
比如阿維塔 12 采用了CTP 電池技術,也就是省去了電池模組這一層包裝,直接用電池包來包裹電芯。此外,阿維塔 12 還對電池對應乘客腳部的位置進行了掏空處理,讓後排乘客的坐姿能像油車一樣更舒展,這一點改變就非常 " 高級 "。
比如比亞迪海豹,它采用的CTB 技術省去了電池包的 " 上蓋 ",不僅車身更低趴了,整體的抗扭剛性也提升了。
還有特斯拉和零跑使用的CTC 技術,這個更加極端,直接把電池模組和電池包這兩個包裝全省去了,隻用一個 " 托盤 " 把電芯集成到車身下部,相當于電池就是底盤,我們就直接坐在電池上。
懸架太高
剛才提到的車身 " 厚 ",其實還體現在一個地方,就是車頭。以下圖爲例,輪拱上沿到車頭上端的距離越短,車身姿态看起來就更 " 高級 "。
有些電車就不太注重這一點,而問到原因時,大家普遍理直氣壯," 因爲我的前懸使用了更高級的雙叉臂結構,所以需要占用更多的空間 "。
車頭厚有什麽問題嗎?當然有,除了剛才提到的美觀,電車這種高速吃癟的角色,更需要好的空氣動力學來優化電耗,而厚實的車頭顯然就不利于這一點。
對比常見的麥弗遜懸架,雙叉臂最明顯的不同之處,就是多了一套上控制臂,這使得它可以獲得相對更好的抗側傾能力和輪胎抓地性能。
不過,雙叉臂也有很多種類,目前電車使用最多的,是高位雙叉臂,它的上控制臂與羊角的連接點大多位于輪胎上方,就需要占用更多的垂向空間。
如此來看,電車的車頭更厚,是不是就沒有辦法解決了?當然不是!作爲玩弄雙叉臂的老手,奧迪就有兩種解決方法,且都完全适用于電車。
第一種是在對應上控制臂上方位置的塔頂處開一個大洞,這樣上控制臂就有了足夠的擺動空間,車頭也能做得更低矮,兼顧高位雙叉臂的性能和造型設計的美觀。
特斯拉 Model S、阿維塔 12 也采用了這種設計,所以我們可以看到,這幾台車的側面姿态都非常優美,沒有那種過分厚實的感覺。
第二種是升級控制臂結構,拆分成 2 根一字型連杆。這樣做的好處是改變了原本轉向主銷的位置,給了上控制臂 " 往回縮 " 的機會。
換句話說,上控制臂就不必再延伸到輪胎上方了,隻需要縮在輪拱深處也能獲得與之前一緻的性能表現。
另外,由于可調節範圍更廣了,這種雙球節的雙叉臂結構的性能調校上限,還要比傳統雙叉臂結構更高。比如奧迪的前上下雙球節雙叉臂結構就通過改變虛拟主銷,使前懸可以承載更大馬力,抑制扭力轉向。
諸如蔚來 ET7、凱迪拉克銳歌等車型就采用了這種結構,從圖片可以看到,它的上控制臂藏在了輪胎後面,而不是在輪胎正上方,如此就不用和輪胎搶輪拱内的空間了,車頭就可以做得更低矮,獲得相對更好的空氣動力學,進而提升高速行駛時的電耗和車身穩定性。
最後,我們認識一輛車總是從外觀開始的,設計的重要性不言而喻。并且不同于汽油車,新能源車有更廣闊的設計空間,應該形成自己的設計風格。但現在我們看到的卻是,各家車企的設計空前趨同,希望車企們在克服電動車設計的一些難點的同時,能給到更多有趣的、驚豔的設計。
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