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【涨姿势】肢解特斯拉Model?S,附上拆解视频!

风帆汽车蓄电池   2017-02-13 07:25:09

  一部诞生于美国硅谷的纯电动轿车,其并不惊艳的外表下隐藏着的电力驱动系统,它以惊人的加速性能和不俗的续航能力一炮走红,迅速成为全球受瞩目的新能源车型之一,它是带有传奇般色彩的——特斯拉MODEL S。随着特斯拉MODEL S性能的不断升级,其技术内涵也成为了国内电动车厂商探索的目标。

  我们先对特斯拉MODEL S的整车外观尺寸做一个简单的介绍。下图中的车辆由特斯拉MODEL S实车经过3D激光扫描而成,虽然图样并不漂亮,但测量的数据值精准。2963mm的轴距已经全面超越了主流中级车,而接近5米的车长也足以跻身大中型车之列了!

  关于特斯拉MODEL S的车门开启尺寸我们也进行了科学测量,其设计非常人性化,较大的开启角度使得上下车非常便利。好了,下面我们言归正传,马上开启特斯拉MODEL S探秘之旅吧!

  挑战特斯拉——安全结构篇

  放眼全球,目前的技术来说,一部纯电动车的重量来源依然是电池组,特斯拉MODEL S当然也不例外。而重达数百公斤的电池无疑会让车辆的续航里程有所降低,直接有效提升续航的办法是让车辆自重降低,这是我们经常说的“轻量化设计”,而这种设计和车辆的安全结构也是息息相关的,不能因为“偷轻”而牺牲安全。

  特斯拉MODEL S的设计者应该也是出于这方面的考虑,因此车辆大规模采用了铝合金以及非钢制材料,做到了安全和轻量化的均衡。特斯拉MODEL S的车身外壳覆盖件均为铝合金材质,这在常规的轿车设计中极为罕见,成本的增加并不是一星半点,不过这对于一部纯电动车来说肯定是值得的。当然,对于传统内燃机汽车来说,完全没必要如此不惜血本的减重。

  当我们拆开特斯拉MODEL S的前保险杠外皮后,发现了罕见的“铸铝横梁”。该部件重量轻、强度高、集成度(整体铸造并非由多个零件拼接而成)及精度较高,当然这些优点的存在并不意味着整体设计的完美。在发生碰撞事故后,此横梁几乎无法修复,只能是整体更换,需要拆解很多零部件,造成维修成本极高,维修时间较长。这种成本较高集成度较高的部件为特斯拉MODEL S减重不少(增加电池续航里程),但随之而来的维修问题也会让车主们头疼。

  特斯拉MODEL S前后杠铁强度表

  前杠铁材料拉伸强度

  后杠铁材料拉伸强度

  左1188兆帕

  左930兆帕

  中1182兆帕

  中894兆帕

  右427兆帕

  右952兆帕

  通过拆解我们也能够看到,特斯拉MODEL S的安全防护结构依然采用了传统钢质材料(前防撞梁与后防撞梁),这种材质成本适中,防护效果也不错。如果前后杠也采用铝合金材质,势必将导致车价的水涨船高和维修费力的问题,看来特斯拉公司还是深谙“适可而止”之道的。通过上面的表格我们可以得知,虽然材料的拉伸强度不低,但强度值并不平均,这个问题我们会在后续寻求答案。

  除了上面的介绍,不知道大家是否发现,特斯拉MODEL S的前防护杠保护范围并不宽泛,车头两侧的防护面积欠缺不少,当发生碰撞事故时,这部分必然缺乏有力的保护。

  其实说到减重和轻量化设计,可能很多人都能想到另一个词——“偷工减料”,没错,少装点零部件能够减轻车重,还不易被发现,更不会违反相关的法律法规。特斯拉MODEL S居然也这么做了,是的,你没看错,它的后门内没有设计防撞梁,除了加强板之外什么防护措施都没有,而且后门里面也没有专门针对乘员的保护措施。

  对此,虽然我们无法让厂家站出来说话,但是,这种结构上的缺失不是用一套说辞能轻松破解的,没有是没有!在拆车坊拆过的几十款主流热销车型中,只有像世嘉、嘉年华这种价位的车型没设计后门防撞梁,稍贵一点的车型即便是节约成本,也会安装简单的防撞梁。既然特斯拉MODEL S如此设计,肯定没有违反美国当地的法规,也不会违反销售地的法规政策,不过这种“轻量化”很难让人接受。

  当然,特斯拉MOEDL S的车门绝非一无是处,在细节之处还是可圈可点。特斯拉MODEL S前后车门门板内多个孔洞都被贴上,这当然不是简单的遮丑贴纸,它的作用主要是防止行驶中的车门共振。这些孔洞也并非是多余的,它们很可能是在车辆装配过程中,用来定位或者是夹具的结合点。

  当我们看的前门内的方形防撞梁时,感觉其设计耐人寻味,这种形状相对圆形钢来说成本更高、更难加工,相对于弓形钢来说也不见得更耐撞,只能说算是特斯拉MODEL S的一个独有设计。

  挑战特斯拉——电池技术篇

  其实关于特斯拉电池的介绍,很早之前我们能从互联网上找到。松下于2009年推出了全球容量的18650(钴酸锂)电池,型号为NCR18650A。18650是指圆柱形电池的体积, 其高度是65mm,直径是18mm。特斯拉所生产的车型必然对电池的容量有很高的要求,因此,选择松下公司的18650锂电池也算是顺理成章了。

  据了解,特斯拉公司为了进一步降低成本,未来将自行生产电池,撤底摆脱松下产能和成本的限制。特斯拉官方资料显示,MODEL S有一套专门的液体循环温度管理系统保护着每节电池,电池组隔离板内部的“冷却液”可以是静态的,也可以是流动的。但事实上,特斯拉MODEL S的电池组内没有任何泵或者温度控制的器件,说明电池的“冷却液”是不会主动流动的。应该说,这种被动式的温度管理系统,零部件比较简单,成本也比较低,而散热效果能够令人满意。

  特斯拉MODEL S的核心技术在于电池管理系统(Battery Management System 简称BMS),能够管理7000多节小电池的系统必然不简单,而MODEL S其它方面也不弱,它对电机和车内电子设备的控制也相当强悍。特斯拉自己并不生产电机,它采购的是台湾富田电机,特斯拉公司很会权衡性价比,它选择了性能出色价格适中的交流感应电机,并且通过“改装”提升了功率重量比,再加上优秀的电池板及其管理系统,终构成了一个复杂而高效的电动车产品。

  电池板内除了电池组之外,还有很多“冷却液”管线。虽然“冷却液”并不是主动流动的,但整个电池板所有管线其实是相通的。因此,“冷却液”在热胀冷缩情况下能够进行一定范围的流动。“冷却液”为绿色,由50%的水和50%的乙二醇混合制成。特斯拉MODEL S的电池热管理系统,能够将电池组之间的温度控制在±2℃的范围内,效果相当优秀。

  电池管理系统智能化:85kWh版本的特斯拉电池组由7000多节18650锂电池组成(每节45克*7104节=639.36斤),如此庞大的电池数量需要一个优秀的电池管理系统,特斯拉MODEL S做到了。管理系统会考虑各种综合因素,终达到增加续航里程、延长使用寿命的目的。特斯拉MODEL S 85一共有16块电池组,每一节电池上都有一根很细的保险丝用来保护整个电池组。当单节电池出现温度过高之类的异常现象时,保险丝会自动熔断,以达到保护整个电池组的目的。

  对于极冷环境智能保护:在启动之初限制放电电流上限,使得加速性能会降低一些。车辆会限制能量回收电流(极限情况为能量回收电流为0),使得车辆滑行距离过长对行车安全不利且会增大制动器负担。随着车辆的行驶的时间增长,以上保护都会渐进式恢复到正常状态。

  对于极热环境智能控制:在持续大电流放电,激烈行驶一段时间后,系统会因电池箱温度升高而限制放电电流上限,随着剧烈程度的增加限值也会增加。

  分布位置安全欠佳:特斯拉电池的布置空间选择上有不妥之处,从车辆的侧碰安全角度看,电池在整车中的布置位置应该考虑为侧碰预留必要的碰撞溃缩空间(一般的车身地板边梁以内100-150mm空间),特斯拉的预留显然不足。因此可以说,底盘防护的薄弱是特斯拉MODEL S的不幸。国外早一个起火的特斯拉,是被来自路面的物体从下部撞进底盘造成的。

  挑战特斯拉——电磁辐射篇

  特斯拉MODEL S既然是一部纯电动车,那么它在行驶中必然产生电磁辐射,其辐射量是否会对人体产生危害呢?我们对此进行了测试,结果表明,特斯拉MODEL S在急加速时电磁辐射会明显飙升。为了能让您对其电磁辐射有一个比较直观的理解,我们将其数值和家电进行了对比。

  小贴士:英国辐射保护委员会官方网站上把危险值设定在0.4μT(4mG),电磁辐射强度高于该值,儿童将面临患病风险。瑞典已率先成为世界上个正式承认强度在0.2μT(2mG)以上的工频电磁场对人体有害的。国际上认同儿童居住环境中的磁场强度应不超过0.4μT(4mG)。我国的《环境电磁波卫生标准GB 9175-88》指出:低于0.1μT是安全范围,0.1μT-0.4μT是属于二级标准范围,但是可对人体带来有害影响。如此看来,我国的标准和国外比较相似。

  测试方法解读:对于一般的家用电器而言,我们是不可能“零距离”使用的,因此测试的时候仪器和被测物有一定的距离。而特斯拉MODEL S的电磁辐射主要是来自于底盘的电池板,而驾驶者和乘员的脚肯定是直接踩在地板上的,近乎于“零距离”。所以我们对于特斯拉的检测距离也是将测试仪直接放在地板上。而对于微波炉、电视等电器的测试,将保持几十厘米的距离,特此说明。

  特斯拉MODEL S电磁辐射测试(急加速状态下)

  前后排座位上

  1.63μT

  乘员腿部

  0.72μT

  车内地板(10cm高度)

  6.13μT

  车内地板(0cm高度)

  测试仪溢出(超过20μT)

  前后排座椅靠背

  0.49μT

  车内空间环境

  0.06μT

  通过测试我们发现,特斯拉MODEL S在非急加速状态下的电磁辐射值很小,因此我们将其忽略,而急加速时辐射值立即飙升,详见上表。地板表面的辐射值已经溢出,而距离地板10cm时也有惊人的6.13μT,远远大于安全标准0.4μT。除了车内空间环境为0.06μT以外,其它测试部位均严重超标。看来开着特斯拉MODEL S出门飙车是要复出一定代价的啊。

  家用电器电磁辐射测试

  测试距离

  液晶电视机

  家用微波炉

  0cm

  15.02μT

  溢出

  10cm

  1.44μT

  溢出

  20cm

  0.3μT

  溢出

  30cm

  0.14μT

  溢出

  50cm

  0.09μT

  18μT

  100cm

  0.04μT

  1.2μT

  制表:车讯网 http://www.chexun.com

  从上表中可知,液晶电视的电磁辐射值不会对人体产生什么危害,也不可能有人零距离贴近电视使用;而微波炉的辐射值有些惊人了,热饭的时候远离微波炉是必须的。特斯拉MODEL S比液晶电视的电磁辐射值大得多,幸好它还不是微波炉的对手。

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