新材料与工艺手册

[动力系统轻量化] 无声的革命:复合材料在电动车中的应用

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发表于 2014-5-10 21:16:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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        图1 位于加利福尼亚的Tesla Motors公司开发的Roadster颠覆了外观平平且进展缓慢的电动车(简称“EV”)的传统陈规,并在汽车爱好者中萌生出了一群对绿色交通工具感兴趣的新车迷(图片来自Tesla Motors公司)
        一些新兴的汽车制造商们正在将复合材料用于电动汽车的车身底盘制造中,以扩大混合电动和电池电动汽车的运行范围。
        在发生全球经济危机的过程中,一些老牌的汽车OEM们在出卖品牌、关闭工厂以及为生存而抗争的同时,也在尝试着开发消费者愿意购买的更具燃油经济性的汽车。结果,引发了一场制造混合电动车(简称“HEVs”)和插入式(电池)电动车(简称“PHEVs”或“BEVs”)的市场角逐。
        老牌的汽车制造商们普遍认为,同时改变汽车的动力传动系统和车身风险太大,因此,一些汽车OEM如日本的丰田汽车公司、本田汽车公司和美国的福特汽车公司等生产的HEVs,都拥有相对较重的车身和底盘——它们采用了传统的钢和铝材料,从而要求使用又重又大的电池组,以达到美国环境保护局(EPA)针对城市/道路车辆的40s(英里/加仑)的中级到高级燃油经济性指标。不错,通用汽车公司原本计划在即将推出的Volt混合动力车上采用复合材料的车身,但该公司目前计划中的首款Volt车却采用了铝车身板。
        在此过程中,一场无声的革命正在悄然地进行着。实际上,一种违背常规的行动已经盛行了近10年的时间:由超过24家新兴汽车制造商组成的一个信念坚定的团体,正在通过开发、试制甚至在某些情况下商业化地生产一种从头到尾都采用新型制造理念的私人交通工具,来抗衡传统的汽车制造理念。这些新兴的汽车制造商们正在大胆地尝试那些老牌汽车OEMs不敢涉足的领域。
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        图2 尽管Tesla Motors公司已经将一些由RTM成型的CFRP部件改成低成本的SMC部件,但却为Roadster和Roadster Sport跑车的内、外饰提供了可见碳纤维纹理的装饰效果(图片来自Tesla Motors)

        Tesla的叛逆行动
        在过去的10年里,第一家将符合道路交通法规要求的、采用复合材料车身和非传统动力传动系统的汽车投入批量化商业生产中的新兴汽车制造商是美国加利福尼亚的Tesla Motors公司。当该公司于2006年发布其时尚的双人座Roadster跑车时(2008年开始商业化生产),颠覆了外观平平且进展缓慢的电动车(简称“EV”)的传统陈规,并在汽车爱好者中萌生出了一群对绿色交通工具感兴趣的新车迷。随后推出的更高性能的Roadster Sport车已于2009年夏季开始了商业化生产。Roadster车的基本价位是$109000,能够在3.9s的时间内完成0~97km/h的加速过程,最高速度可达到201km/h。而速度更快且价格更高的($128500)Roadster Sport车完成0~97km/h的加速过程只需0.2s。在于2010年1月中旬举行的北美国际车展(NAIAS)期间,这家汽车制造商宣布,该公司已经完成了其第1000辆车的生产——这是一个重要的里程碑。目前,这家公司已交付了150辆汽车。
        Roadster是最早一款量产的以锂离子电池为动力的BEV之一,同时也是最早一款每充电一次即可运行302km的EV之一,而这一记录以前曾被通用汽车公司的EV1 PHEV所达到,该车由传统的铅酸电池驱动。Tesla公司声称,该公司制造的BEV的能效是丰田Prius HEV的2倍,且可提供更多的驾乘乐趣。2009年10月27日,Roadster车的驾驶者Simon Hackett,在澳大利亚每年一度的“全球绿色挑战”片区比赛中,驾驶单次充电的Roadster运行了504km,从而为BEV车创下了新的世界纪录。
        Roadster和Roadster Sport车完全采用先进复合材料制造而成,这使它们拥有很高的动力/重量比,因而速度快且反应灵敏,运行距离更远。最初生产的Roadster的所有车身外饰板、中央操控台和B柱横梁等,都混合采用了热压罐固化成型和树脂转移模塑成型(RTM)的环氧碳纤维增强塑料(CFRP)部件,此外还有一个碳纤维增强材料的后保险杠支架。为了降低第二代Roadster车的生产成本,Tesla公司将一些CFRP部件替换为采用低成本的复合材料来制造,如将RTM成型的CFRP后备箱转换成模压成型的片状模塑料(SMC)件等。另外,更多新的变化包括:采用了可显露纤维编织纹理的CFRP外饰套件和内装饰套件,它们均由热压罐固化成型环氧碳纤维预浸料的方式被生产出来。这些选配项目起初只用于Sport车型上,但现在两种车型均可采用。该公司还推出了一种带有透明涂层的CFRP硬顶(hardtop),它可采用模制喷漆硬顶的RTM模具进行生产。
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        图3 位于美国俄亥俄州的Myers Motors公司开发的新型双座Duo车在2010年底即可实现商业化生产(图片来自Myers Motors)
        Barrie Dickinson 曾是Tesla公司的车身部门负责人,现在主管Roadster项目的开发,并负责开发CFRP夹层车身板。他说:“我们的体验是,尽管碳纤维-RTM技术使我们面临着众多的挑战,但为此而努力是值得的,因为它可带来重量/刚性方面的优势。”
        虽然对Roadster车的褒贬不一,但它还是获得了许多技术和汽车类的大奖。尽管如此,当Tesla公司于2009年推出其S 轿车时,还是决定采用铝制车身。对此变化,Dickinson解释说,这主要是从产量和成本的角度来考虑的,因为S车属于低价位车型($57400),且其产量高于Roadster车(前者10000~20000辆/年,后者1000~2000辆/年)。“采用铝材料来生产车身板,可使每套模具的产率更高,并且可采用点焊或铆接的方式来连接这些车身板,与复合材料车身板的粘接方式相比,速度显然快了许多。此外,压制成型的金属板更易获得A级表面质量,这为提高生产的自动化水平创造了条件,或者至少能够在花费较少劳动的情况下,满足我们的高光洁度标准要求。” Dickinson介绍说,由于最终的S车采用了完整的车身结构和压制成型的铝车身板,因而使该车型具有更佳的结构完整性,从而使Tesla获得了更高效的结构解决方案。“在S车的批量化生产中,如果采用碳纤维复合材料的设计方式,将使我们花费更高的成本。”
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        图4 Myers Motors公司的单座、3轮NmG车采用了坚韧、轻型的玻纤增强复合材料的单体车身结构以减轻车身重量、延长行驶范围并提供驾驶员安全保护性能(图片来自Myers Motors)
        正当人们对S车转向使用铝车身板而感到失望时,Tesla公司已经将更多的车推向了市场。2009年早期,Tesla公司宣布,该公司正与位于德国Stuttgart的戴姆勒公司合作,制造戴姆勒BEV版本的、采用热塑性复合材料车身板的SmartforTwo微型轿车。2009年夏季,Tesla公司宣布,由于从美国能源部(简称“DoE”)获得了贷款,使其电动的小型货车、跨界车(crossover)以及fleet vans得以进入设计阶段。无论最终这些车是部分还是大部分采用复合材料的车身,Tesla公司都已为其下一代的HEVs和BEVs设立了清晰的标准。
        浴火重生的凤凰
        就像是想象中的凤凰一样,一款最初由美国加利福尼亚州的Corbin Motors公司开发、最终归属于俄亥俄州Myers Motors公司的微型车,在经历失败后又死而复生。1996年,Corbin Motors公司(Corbin-Pacific公司的一个部门,该公司主要为摩托车后市场提供座椅和车身等部件,并制造电动摩托车)开始开发一种用于上下班的BEV。这种外形设计独特、拥有3个轮子(两个在前,一个在后)的BEV被称作“Sparrow”,首批商业化生产的汽车于1999年9月被推向市场。Sparrow包括两款车型:标准型(因其独特的造型和鲜亮的颜色而被称作 “Jelly Bean”)和掀背型(在多米诺比萨店订购了一批用于送货后,该车型被命名为“Pizza Butt”)。尽管只有一个座位,但这些BEVs却比邻里电动车(简称“NEVs”)或高尔夫球车(golf carts)跑得更快。Sparrow满足道路交通法规要求,并允许驾驶员在高载汽车专用道(HOV)上行驶。
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        图5 这款夺人眼球的EV示范车由加利福尼亚Aptera Motors公司制造,它首次在美国芝加哥的科学与工业博物馆前展示(图片来自Aptera Motors)
        被安装在3轮底盘之上的Sparrow复合材料车身是一种采用玻璃纤维和不饱和聚酯经手糊成型的单体结构。这种单体式车身设计具有轻质、高强及高抗冲击性的特点,同时其宽体底盘也非常稳固。Sparrow的两款车型均采用由13个12V的铅酸电池组成的电池组驱动。电池被放置在靠近前轴的乘员座位下,并低于汽车的重心。Sparrows的零售价是:标准车为$13900,掀背车为$16995,其每充电一次可运行40~48km,最高时速可达到113km/h。Sparrow的缺点是,在运行12~18个月后,必须更换电池。因其3轮设计结构,出于保险、驾驶证和交通车辆安全方面的考虑,美国的大多数州都将Sparrow列为摩托车之列。
        据报道,一共有不到300辆的Sparrows被制造出来(许多已被招回进行维修),到2003年,另两款车型也已投入生产。但是,与前任总经理Ronald Huch (他也是董事会成员、公司的股东和主要债权人)的一场纷争致使Corbin Motors公司丧失了其资产,为此,该公司申请了破产保护。经法院判定,Corbin Motors公司的资产被划规到Huch的公司名下,即Phoenix Environmental Motors公司。该公司曾试图恢复Sparrow的生产,但以失败告终。
        2004年8月,美国俄亥俄州的商人Dana Myers购买了Phoenix Environmental Motors的资产,聘请了一些原Corbin Motors公司的工人组成了Myers Motors公司,并在俄亥俄州的阿克轮城建立了工厂。对他而言,必须在短时间内快速了解有关复合材料、电池、生产制造、乘用车以及所有其他的细节知识。他的员工们立即投入到了这一具有挑战性的工作中。由于Sparrow因电池和机械方面的原因而名誉扫地,因此,新的Myers Motors公司保留了原有的车身设计和制造方法,但重新设计了电池系统并改善了其他方面的问题。
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        图6 Aptera Motors的设计得益于采用复合材料三明治夹层板精心制作的单体车身结构。这种圆滑、轻型的车身设计使该双座、3轮车成为目前世界上最具能效的汽车(图片来自Aptera Motors)
        这款重新设计的汽车现在被命名为“NmG”,即“无更多气体(no more gas)”的简称,它于2006年4月以$24900的零售价上市,到2008年,其价格攀升到了$29995,但仍然比当时符合道路交通法规要求的EVs的价格低。到2009年,Myers Motors公司为该车配备了锂离子电池(无附加成本),这些电池的额定里程是160934km,并使汽车净重由726kg降低到了612kg,从而使该车型的行驶距离提高了2倍,达到了97km,同时其EPA相当的燃油经济指数也由以前的1.45L/100km达到了1.18L/100km。Myers Motors公司声称,在此过程中,已上路行驶的NmGs及其前代产品Sparrows的数量高于当时其他可上路行驶的、符合道路交通法规要求的EVs。
        由于成本高,因此制造和销售的NmGs数量并不多。尽管如此,Myers Motors公司却从中积累了EV方面的知识和经验。“我们总想打造一款属于自己的旗舰产品。” Myers Motors公司表示。2009年10月,该公司推出了Duo——一款时尚的新型3轮、2座车型,并将于2010年晚些时候正式上市销售。Duo既是“不使用燃油(doesn’t use oil)”的缩写,也是拉丁文字“two”的意思,从而概括了它的双重特性。与Corbin Motors公司的Sparrow一样,NmG和Duo被归入摩托车之列。该公司还推出了降价策略:初始定价为$29995,每收到200份订单,就降价$1000,最大降幅是$5000。同时,联邦税收激励政策又额外地降低了此车的消费价格。作为一个选配,Myers Motors公司还为客户提供能够增加161km行程的电池组。
        Duo将采用复合材料的车身,但Myers Motors公司表示,该公司倾向于将车身设计由单体无梁结构改成有梁结构,并正在对各种材料和制造方法进行评估,以使制造该车所花费的时间和成本要低于以往的手糊成型方法。“我们的目标是,开发出外形风格完全不同的车型,以满足客户的个性化需求,绝不雷同于路面上行驶的任何其他车型。” Myers Motors公司表示,“但是,我们也将努力降低成本,以使更多的人能够承担得起该车的费用。为此,我们正在寻求复合材料行业的帮助,从而能够以更低的成本制造出这些新的汽车。”作为2009 SPE汽车复合材料研讨会暨展示会(ACCE)的主题演讲者,Myers Motors公司在2009年秋季举行的ACCE会议上做了上述陈述。该公司同时也在寻求合适的投资人以及政府的资金支持。
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        图7 加利福尼亚Fisker Automotive公司开发的Karma 4门轿车属于豪华车中的首款HEV(图片来自Fisker Automotive)
        像鸟一样能飞
        另一家新兴的汽车制造商是位于加利福尼亚的Aptera Motors公司(以前叫作“Accelerated Composites”),该公司也制造出了一款采用复合材料车身的双座、3轮EV。但是,这款概念示范车却引发了人们对小型、无翼/无尾的喷气式飞机的幻想——它拥有像圣甲虫一样的门。Aptera是希腊语“无翼”的意思,这个名字恰当地表达了曾经将汽车描述成为是介于海豚和直升机之间的一种物体的含义。这款车的外型设计令人震撼,其设计风阻系数(Cd)不到0.20,这要归功于该车流畅的造型、低滚动阻力的轮胎以及轻量化的无梁式车身结构。实际上,这款车不同寻常的外观设计源于大量的流体动力学计算而得出的最佳结果。这种流畅的单体无梁车身将同时被用于BEV和混合式车型系列中,据说,这将是世界上最具能效的汽车之一——以BEV车型为例,每充电一次可以运行161km,相当于达到了高于1.18L/100km的燃油效率。Aptera Motors公司介绍说,这些数据经模拟和实际测试后得到了验证。
        尽管该公司已接受了美国加州一些居民交付的订金,但还是经受了项目延期、停工、管理层变化以及资金方面的挑战。但是从一开始,该公司就注重于成本策略,以使其能够以最低的进入门槛生产出最具能源效率的汽车。因此,Aptera Motors公司使用无碱玻纤(E-glass)增强材料来制造大多数的部件,而不是采用像CFRP之类的先进复合材料。尽管因忙于与其供应商一起处理专利方面的事务而没有公布有关最新设计的过多细节,但Aptera Motors公司的市场负责人Marques McCammon则将其车身描述成是“stressed-skin”复合材料单体结构。其特点是:在低模量的芯材两面粘接无碱玻纤/环氧树脂表层材料,以构成三明治夹层板,并在闭模工艺中成型。之后,采用高强度的环氧树脂粘合剂将这些车身部件粘接在一起。三明治结构不仅以其较轻的重量为汽车带来了很高的刚性和强度,而且提供了良好的隔热隔音性能。总之,在开发此独特车身的过程中,复合材料发挥了重要作用,相比之下,如果采用金属必将带来巨大的成本支出。Energetx Composites公司将负责制造该汽车的车身。
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        图8 Fisker Automotive的第二款车Karma Sunset是一款双门且带有可折叠硬顶的车型,此图中的Karma Sunset的硬顶已被取下(图片来自Fisker Automotive)
        据McCammon介绍,Aptera Motors公司在开发过程中遇到的最大挑战是对工艺过程和生产时间的控制。“在制定产量时,我们不能容忍的是:当生产出一个完美的车身后,还需要再等待2h才能生产出另一个车身。”他解释说,“因此,我们做了大量的研发努力,以设法确定并控制好那些影响生产效率的因素,如树脂系统、铺层方式、加工成要求的尺寸以及模内成型等,以从各个环节上提高效率。这其中,一个重要的因素是,需要找到一种能够快速固化成型的环氧树脂。”
        与Myers Motors公司的NmG和Duo车一样,Aptera Motors公司的3轮车也被美国大多数的州列入到了摩托车的范畴中,因此严格地说,它不用像乘用车那样受到安全和排放方面的管制。“尽管如此,我们还是将确保乘员的安全性作为设计的重点要素予以考虑。实际上,这也是采用复合材料的优势之一。”McCammon说。由于在白车身上没有车身骨架,因此该复合材料的外壳实际上兼有结构件的功能。借助于有限元结构分析以及用于结构部件的碰撞试验,该公司对其车身部件的性能进行了全面的评估,最终的结果令人满意。“这些材料使我们能够以一种独特的方式来处理好安全方面的问题,并获得了独特的效果。目前我们的最大碰撞强度比联邦政府规定的数据高出了3.5~4倍。” McCammon指出,“因为复合材料在受到撞击时易出现弹性变形而非永久变形,因而使我们看到了期待的结果。”最后,该车身设计还将接受滑行(sled)和整车碰撞测试。
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        图9 由于采用了轻型的铝和复合材料的车身结构、符合空气动力学的设计风格以及并行的双路AWD动力传统系统,因此,Bright Automotive的IDEA厢式货车比传统的商用厢式货车的能效高5~10倍多(图片来自Bright Automotive)
        早期的迹象表明,该车应该可以达到良好的运行状况,至少能与传统车相当。对此,其单体式车身发挥了重要作用。这种单体式车身构成了汽车的刚性外罩(cage),就像是F1赛车上的一样。由于这种车体的高度比大多数的乘用车要高,因此,为了确保稳定性,电池组被放在了驾驶室的下部,以降低汽车重心。
        不仅如此,Aptera Motors公司还在其Aptera车上使用了一些绿色制造元素,包括:将由回收汽水瓶制成的聚酯纤维织物用于座椅和地毯(目前该公司也在考虑提供皮革和仿皮配置);座椅衬垫采用了源于大豆的低碳排放泡沫材料;内饰部件材料中不含有增塑剂和重金属物质;将高能效的发光二级管(LEDs)用于汽车的行驶照明和内部照明;这些原形车的顶部安装有一个大型的太阳能板,以驱动汽车的低压发电系统,从而满足包括HVAC、音响娱乐设施和其他附件的用电需求。
        据介绍,由锂离子电池驱动的Aptera动力传动系统能够在不到10s的时间内使汽车加速到97km/h,其最高速度可达到145km/h。该公司将首先推出一款BEV车型,被称作“2e”,随后会推出一批混合动力车,被称作“2h”。后者将配备一个小型的燃油动力装置,以用于延长汽车的行驶里程。与传统的HEV不同,该发动机不能驱动动力传动系统,而只是给电池充电。
        目前该车的价位被定在$20000~$40000之间不等,这主要取决于客户对动力传动系统和各种配置的选择。至于这些车的上市时间,McCammon表示:“我们延迟了上市时间,目的是为了等待几个星期后即将到来的新一轮的融资机会。”和美国大多数的EV车制造商一样,Aptera Motors公司已经申请了美国能源部(DoE)的“高科技汽车制造计划”专项贷款,该公司同时也是美国Progressive Automotive X PRIZE车赛的50个参赛队伍之一。
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        图10 Bright Automotive的插入式混合动力厢式货车拥有一个乘员坐席,它可以变成一个移动办公室/办公桌,在座椅后面有一个CFRP材料的隔离壁,它可防止货物可能对乘员带来的伤害,同时还有助于转移碰撞载荷(图片来自Bright Automotive)
        豪华的绿色Karma
        另一家参与HEV竞争的厂商是Fisker Automotive公司,它是汽车设计商Fisker Coachbuild公司与混合动力系统制造商Quantum Technologies共同组建的一个合资公司,该公司于2007年在美国加州的Irvine成立(与两个合资母公司同处一地)。在2008年于底特律举行的北美国际车展(NAIAS)期间,该公司推出了4座位的Karma——一款豪华型的HEV。据说,该公司已为这款车申报了50项技术专利,并且已有1600多个客户预付了订金。该公司预计到2010年的晚期就能够交付这些汽车,其交货周期之快令人震惊,而这是源于一个全新的制造平台,尤其是一个由新兴汽车制造商参与竞争的平台。
        据说,能够实现这种快速交货的关键在于Fisker Automotive公司不同寻常的经营模式:该公司将自己定位为一家工程开发及市场营销的组织者。因此,几乎所有的设计工作、零部件的制造和组装等都外包给了专业的承包商,这对于缩短上市周期以及降低总的开发成本具有决定性的作用。Fisker Coachbuild 公司为Karma设计了优雅低矮的外观结构,德国的EDAG公司提供了工程上的支持,加拿大的Magna Intier公司(麦格纳国际集团的一个部门)负责开发制造驾驶室及内饰部件。Fisker Automotive公司将在挪威Norsk Hydro公司的支持下,开发该车上所有的铝制车架,其组装工作则交由芬兰的Valmet Automotive公司来完成。而用于该车特有的电动驱动系统上的所有零部件则由Quantum公司提供。此外,Fisker Automotive公司还从其他的汽车制造商那里采购其他许多现成的部件(如涡轮增压汽油发动机),其中的大多数来自通用汽车公司。除了汽车车架外,用什么材料来制造汽车的车身板也是该公司一直回避的问题,只是说将采用铝和复合材料的混合材料。
        Fisker Automotive公司已经公开了很多有关设计方面的特点,该公司致力于将Karma制成一辆“真正有利于环境保护的替代产品”。像丰田汽车公司最新的Prius车以及英国莲花汽车公司的ECO Elise示范车一样,Karma带有一个太阳能板。Fisker Automotive公司声称,它是目前世界上最大的车用太阳能板,作为Karma车的标准配置,该太阳能板被用于为电池充电并有助于降低车内温度。该公司还将为客户提供用于屋顶和车库的太阳能板,从而能够在脱离输电网的情况下为汽车充电。
        为了遵行Fisker Automotive公司打造“绿色-豪华车”的理念——即制造出世界第一的“生态-时尚”轿车,并采用同等的“生态-时尚”生产方式,Fisker Automotive公司在Karma上使用了3套内装饰技术:EcoBase、EcoSport和EcoChic。EcoChic用于车顶,它突破了新的“绿色”设计范畴。而在EcoSport内饰方案中,采用由高品级的织物制成的内饰,以及由倒塌或部分燃烧过的树木制成的木制品,取代了以往手工制作的高昂的皮制饰件,从而避免了对动物皮的使用。而围绕在中央控制面板周围的EcoGlass装饰框则由树叶制成。该公司的创始人,同时也是以前阿斯顿.马丁的首席设计师Henrik Fisker指出,“Karma的用料哲学在感官和环保责任方面达到了良好的平衡。”
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        图11 这些复合材料车身的小而轻的EVs安全吗?新兴的EV汽车OEM们坚持认为是安全的。左图所示为Myers Motors公司的NmG车的前身Corbin Sparrow车的尾部,它的旁边是一辆大型轿车。Sparrow车的漆层可长久保持而少有破坏,但金属车身的梅塞德斯轿车(右)却不一定有如此好的表现(图片来自Myers Motors)
        Fisker解释说,其Q-DRIVE动力传动系统每运行1km排放的CO2只有83g。按照美国汽车工程师学会(SAE)用于检验混合动力汽车等量燃油经济性的方法,其平均燃油经济指数在2.4~3.5L/100km之间,这对于豪华轿车而言,是一个非常经济的数据。在纯电动模式下,403马力的2台电动马达被安装在汽车的后部,分别可提供80km的行驶动力。之后,该汽车则采用混合动力的运行模式。一台涡轮增压的4缸Ecotec汽油发动机(由通用公司提供)点火后,可以运转一台发电机,它可驱动2台电动马达,从而为汽车补充电能,使其能够再运行402km。在混合动力模式下,Karma实现0~97km/h的加速过程只需5.8s的时间(实现0~100km/h的加速过程只需6s),这要归功于其动力传动系统提供的1326Nm的转矩(相比之下,较快的全电动车Tesla Roadster在混合动力模式下只能产生400Nm的转矩,只是要快2s。两款车的最高速度均被限制在201km/h)。
        售价$88000的4门Karma车将拥有一个特定的客户群体,因为更昂贵的、双门且带有可折叠硬顶天窗的第二代车型Karma Sunset即将面世。然而,该公司已经宣布了NINA计划,即到2013年开发出一款低成本的、售价只有$40000的家用轿车。该公司最终决定同时制造这3款中型轿车。
        无碳排放的车队
        位于印第安纳州的新兴汽车公司Bright Automotive希望推出一系列独特的满足商业运输需求的PHEV轻型厢式货车。该公司由John Waters 于2008年创建。出于要在较短的时间内、用比传统的汽车制造商更低的成本开发出EVs的愿望,Bright Automotive公司组建了一个由30人组成的“汽车创业者”团队,这个团队拥有超过200年的汽车工程综合经验,这其中包括了一些世界上最有经验的HEV和电池工程技术人员。
        尽管电动货运车不像电动跑车那样拥有迷人的外表,但它们却能够在长途运输中创造更大的绿色冲击力。仅在北美,每年就有大约50万辆的厢式货车被售出。如果用电动货车取代汽油驱动的货车,就能够显著降低温室气体的排放量,并能够使车队客户每年节省数百万美元的成本。根据Bright Automotive公司提供的数据,一个拥有250000辆HEV货车的车队,在大约241402km的运行寿命中,能够少排放超过2700万t的CO2,并可节省约110亿L的燃油。
        通过与一个由ALCOA、Google.org、Johnson Controls和Turner Foundation等组成的财团的合作,再加上一些工程开发合作伙伴的支持(包括:加拿大的Multimatic公司以及EDAG和Plasan Carbon Composites公司),使得Bright Automotive公司在短短的4个月里,就完成了从泥模到完全实用的原形车的制作过程。据Bright Automotive公司介绍,在设计这款被称作“IDEA”的厢式货车时,他们刻意地采纳了车队业主和经营者的建议,从而使该车的能效达到了传统厢式货车的5~10倍,且只有不到16L/100km的等量燃油效率。Bright Automotive公司的插入式混合动力车采用了一个并行的双路动力传动装置。在纯电动模式下,电池组驱动后轮转动。当电池的电能耗尽或者需要更大的动力时,一台2L的汽油发动机就会点火以驱动前轮。因为这个动力传动系统被设计去维持一个最低限度的电池电量,因此HEV的性能是无缝的(不停顿的),并且当汽油发动机发挥作用时,为所有的车轮都提供了驱动力——这对于那些需要单为下雪天而购买不同的4轮车的车队业主而言,无疑是有益的。
        基于满足空气动力学的外形设计、铝制及复合材料的车身结构,以及诸如低滚动阻力轮胎等其他一些特性要求,使得IDEA的风阻系数由此类车典型的0.32~0.37降低到了不到0.30。5.1m3的存储空间、907kg的有效载荷、不对称的后门结构和一个可变成移动办公室的乘员席位,以及驾驶员的安全性、舒适性和便利性等,所有这些因素从一开始就被考虑到了设计构思中。一个完整的隔离壁将乘员室与货物间分隔开,从而避免了货物倒塌而对乘员带来的伤害,提高了乘员的安全性。此外,与无隔离壁的设计相比,隔离壁还能够更好地转移冲击载荷。一些关键零部件,如隔离壁、移动办公室/座位以及用于电池组的结构箱等,均选用复合材料制造而成。
        “对于采用传统的动力传动系统的汽车而言,重量是一个关键因素,但对于EV和PHEV技术平台更为关键,因为电池成本非常巨大。因此,减轻重量可使电池的尺寸减小,这对我们来说至关重要。” Bright Automotive公司负责车辆工程业务的副总经理Hadrian Rori说,“而且,作为一家新兴的汽车公司,我们必须节省开支,而复合材料为开发独特的产品提供了一种相当具有投资效益的方法。”在克莱斯勒公司工作的24年里,Rori曾推出了24款车型,据他介绍,Bright Automotive公司强烈地希望将一些汽车部件转变成轻量化的复合材料部件,并愿意为此而支付$5/lb的保险费(附加费)。
        这款完全实用的新车于2009年4月首次亮相,并且大大地超越了最初设想的性能指标,新的13km/h的电池组将电动模式下的运行距离从48km提高到了64km。一旦电池电量耗尽,该车就能在混合动力模式下实现4.7L/100km的燃油效率。
        目前,该公司正在考虑为未来的驾驶室/底盘模块开发复合材料的箱体/基底。实际上,Bright Automotive公司已经与美国邮政服务公司和美国国防部(DoD)签约,为他们开发EVs和PHEVs,并已与大众汽车公司合作,去改装大众汽车公司目前的厢式货车,如VW Transporter。即将面世的改装车可将燃油经济性提高3.5倍。据说,Bright Automotive公司还将与一家不知名的汽车厂商达成一项合作。一家中国投资者正在试图说服该公司将工厂转移到中国。与此同时,Bright Automotive公司正在等待其向美国DoE申请的$2.8亿贷款,这可为建造第一条IDEA生产装备提供资金保证。
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