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一流的电力驱动系统,它以惊人的加速性能和不俗的续航能力一炮走红,迅速成为全球最受瞩目的新能源车型之一,它就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。作为国内知名专业汽车媒体,车讯互联时刻关注中国汽车工业的发展与创新。旗下的《拆车坊》更是专注于对热门车型的研究,并以多样化的拆解 告为公众展示创新技术,对于特斯拉MODEL S,我们同样充满好奇。此次《拆车坊》联合长城华冠和数十位业内专家,对特斯拉MODEL S进行拆解,并通过数十项专业试验与数据解读,为您呈现出一部纯电动车的本质。《拆车坊》挑战特斯拉,为您解码未知电动车世界!(本次实验车型为2014款特斯拉MODEL S 85)
在文章的最开始,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,但测量的数据值绝对精准。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!
拆车坊挑战特斯拉——安全结构篇
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 |
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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 |
制表:车讯 http://www.chexun.com |
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,这种结构上的缺失绝对不是用一套说辞就能轻松破解的,没有就是没有!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,就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(不过如此众多的孔洞也让人匪夷所思)。
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。
拆车坊挑战特斯拉——电池技术篇
其实关于特斯拉电池的介绍,很早之前我们就能从互联 上找到。松下于2009年推出了全球最高容量的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的核心技术就在于电池管理系统(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,最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,最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:在启动之初限制最大放电电流上限,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最大放电电流上限,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最大的不幸。国外最早一个起火的特斯拉,就是被来自路面的物体从下部撞进底盘造成的。
拆车坊挑战特斯拉——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:英国国家辐射保护委员会官方 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第一个正式承认强度在0.2μT(2mG)以上的工频电磁场对人体有害的国家。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是绝对安全范围,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) |
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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 |
制表:车讯 http://www.chexun.com |
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 |
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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 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;而微波炉的辐射值就有些惊人了,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。
拆车坊挑战特斯拉——个性设计篇
特斯拉MODEL S的外观其实并不十分惊艳,它既不会像法拉利那样抢眼,也不会像兰博基尼那样招摇,但是它的回头率还是不低的(很多路人只是好奇这是什么车)。一些比较罕见的个性化设计,让特斯拉MODEL S变得内蕴深厚。
无框车门特立独行:特斯拉MODEL S车门外部无任何玻璃导轨,并且四个车窗玻璃均为无框式设计,完全靠内部升降机支撑,这种设计在无框的轿跑车中极为罕见。一般来说,所谓的无框仅仅是大部分边框被省略,还会保留一个较大的三角区域,以便安装玻璃导轨,给予玻璃一定的支撑力度。特斯拉MODEL S的前门也留有三角区域,但是明显比别的车小很多,而后门的无框做得十分的撤底,真的是完全没有边框,这对于喜欢高调张扬的年轻人来说无疑是件好事,打开车门的确很漂亮。
特斯拉MODEL S得无框式车门也是在挑战设计的极限,由此带来的负面影响也是需要注意的,但愿车主们千万不要遇到维修车窗车门的情况,因为根据我们拆解后再复原的经验来看,复原后的玻璃会不牢固,手工几乎无法恢复原状,进而导致玻璃密封性变差。
车门把手内有玄机:特斯拉MODEL S的自动隐藏式车门把手也是设计独特。客观的讲,可伸缩的拉手,在车辆行驶过程中能给大大减小风阻,并且科技感十足。但是,随之而来的问题是,隐藏式的设计占据了车门内部空间,导致零配件需要更为精密的组合安装,否则有可能导致内部磨损,我们可以在拆解过程中看到车门内的软质垫片。
门锁设计颠覆传统:此外,为了给隐藏式的车门把手腾出空间(后门比前门体积小很多),本来就狭小的后车门门锁被反装,即锁芯位于车身上,锁扣位于车门上,并采用电控锁止结构。由于采用电控(无机械式拉线),必然会有断电的隐患。应该说,这一设计似乎在挑战车门内空间设计的极限,成本较高且可靠度有待验证,这也是特斯拉公司不同寻常的设计思维的再次体现。最后不得不提一句,如果车门锁出现了故障,那么维修需要拆解大量部件(因为门锁不在车门里,而是在车身里),非常的耗时费力。
安全逃生有门道:特斯拉MODEL S前箱盖两级锁止结构为分体式设计,这使得盖板的结合更加牢靠,但是关闭箱盖时需要双手用力按下,实际体验并不顺手,需要改进。而箱盖的开启采用电控形式,箱体内部设计有绿色夜光逃生按钮。
当前备箱误入儿童后,触碰该按钮可立即弹开箱盖。这一逃生设计在国内并不被大多数人熟知。而在海外,多年以来因为儿童误入车内被反锁而导致的伤亡情况时有发生,因此国外的车辆很早就开始装备车内逃生拉手或按钮,以此来减少上述情况的发生,国内的车型也在逐渐普及这一配置(即便有装备,很多人也并不知道它的存在)。由于按钮上带有荧光物质,所以在黑暗情况下易被发现。当前备箱误入儿童后,触碰该按钮即可立即弹开箱盖。后备箱内同样设计了逃生装置,但是很遗憾,这里的逃生拉手没有采用荧光设计,黑暗情况下并不易被发现,且操作略显不便。
前方主动散热设计:特斯拉MODEL S的前部靠下(相当于两个前雾灯的位置)有两个散热格栅,电动机带动散热格栅动作,在适当的时候开启或关闭,为车辆提供尽量好的散热性能。经过这里的气流直接吹响空调系统的散热片,为其提供良好的散热效果。应该说这种设计在国内能购买到的各种车型中都比较少见,其实这种设计在提高了成本的同时,其性能和效果并不能被消费者轻易察觉到,特斯拉MODEL S的这种设计值得称赞。
拆车坊挑战特斯拉——驾乘体验篇
行驶轻快、高速稳健:特斯拉MODEL S的蛇形试验成绩(根据国标GB/T6323《汽车操纵稳定性试验方法》测试)突破83km/h,远超预期(具体试验数据见后面篇章)。
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