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纽北攻略2:纯电车挑战纽北为何难上加难?
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7月19日(上周五),雷军正式宣布小米汽车将征战纽北。目标十年之内成为纽北速度最快的四门电车,今年10月,「小米SU7Ultra原型车」将首次冲击这个目标。

为了实现这个目标,「小米SU7Ultra原型车」做了许多针对性研发,上一期《纽北攻略1》我们为大家详细解读了纽北赛道的各种难点,尤其是赛道长、弯道多等特点,我们为此配置了超强的动力和制动系统。​

但要想登上纽北圈速榜,除了以上公认的难点,由于自重大、动力持久性等劣势, 纯电车 挑战纽北更是难上加难。2014年以来,能够登上纽北圈速榜的纯电车仅有7款,四门纯电车则仅有3款。本篇内容将为大家详细解读纯电车跑赛道到底难在哪里?小米如何破解纯电车的赛道魔咒?

​既要「轻」,也要「强」
才能释放极致的「快」

​对于汽车而言,车身重量是操控性的“天敌”。

车身重量越大、惯量就越大,因此无论是加减速、还是进出弯,都会加大轮胎、悬架的负荷,直接影响车辆的动态性能。

而在赛道极限工况下,更重的车就更难操控,尤其是在纽北这样狭窄且弯道极多的赛道上,重量非常影响车手对车身姿态轨迹的控制,从而拖慢圈速。​

因此,足够轻才能足够快 ,足够轻才能足够灵活,我们必须要对整车做极致的轻量化设计。​

但「轻」只是「快」的必要条件之一,如果想释放极致的性能,还要保证整车的强度。无论是整车的架构、悬架部件,还是轮毂轮胎、以及各种基于空气动力学增设的性能部件,都需要通过增加强度来提高性能,但轻量化有时候不可避免地会牺牲强度,因此,在高性能车上做轻量化尤为艰难。​

而纯电车做轻量化更是难上加难。由于负载大电池,使得纯电车与相似动力、布局的油车相比,要重500kg左右,且油车在行进中会消耗汽油,进一步减轻车重,而电车的重量则不会随着电量的损耗而降低。

由此可见,一辆高性能的纯电车,在不牺牲强度的前提下减重,就要从底层、从材料入手,强度大、重量轻的碳纤维材料便成为了最优解。​

碳纤维素有「黑色黄金」之称,TA的价格是铝和钢等传统材料的4-5倍,但同等强度下,碳纤维的重量是钢材的五分之一,同时具有极其优异的化学稳定性,可以说是高性能纯电车做轻量化的最优解。

​对于碳纤维材质的运用,「小米SU7Ultra原型车」也是极为讲究。由于采用了与SU7相同的纯电架构,「小米SU7Ultra原型车」的车身骨架依旧维持了高强度的钢铝混合结构,该结构的强度完全能够应对赛道极限工况的考验。

而在车身骨架之外,我们不计成本,大范围地使用了碳纤维材质,其中车身外覆盖件更是100%全碳纤维设计,包括:前唇、保险杠、翼子板、侧裙、侧围、车门、后扩散器、尾翼、车顶、前后盖等,总计24处部件被替换为碳纤维材质,使用面积多达15平方米。同时,外覆盖件的大幅减重还带来了一个额外的优势--车身重量分布变得更加集中,让整车操控性如虎添翼。​

​除材质优化外,「小米SU7Ultra原型车」还在整车结构上系统性的进行了减重处理。车内一切与驾驶无关的部件均被移除,包括内饰衬板、空调系统、信息娱乐系统、隔音材料等等;与此同时,车内仅保留主驾驶座椅,并替换为赛车专用的桶形座椅;当然,为了安全,车内额外增加了FIA标准的防滚架,又额外增加了一部分重量。除此之外,「小米SU7Ultra原型车」的底盘也做了系统性的结构优化,同样带来了不俗的减重效果。​

最后,「小米SU7Ultra原型车」最终状态的车重比初始工程状态减轻500kg以上、仅为1900kg;对于一台配备了三个大功率电机以及高容量电池组的车而言,这已经是个非常可观的数字了。有了轻量化的车身,「小米SU7Ultra原型车」得以用更灵巧的身姿驰骋于赛道之中。

电池决定动力的上限
也决定动力的下限

​上一期《纽北攻略》,我们为大家解读了「小米SU7Ultra原型车」超强的动力系统,最高时速超过350km/h。但如果想要发挥出如此极致的速度,不仅仅取决于电机,更依托于强大的电池;

同时,动力只是门槛,尤其是针对纽北这样单圈极长的赛道来说,耐力才是关键。对于纯电车来说,电量的损耗、电池热量的累积都会直接导致动力的损失,且动力损耗不可避免地贯穿全程,因此电池不仅决定了动力的上限,更决定了动力的下限。

然而,矛盾的是,为了发挥出纯电车的动力上限,就必须提高电池的功率,但功率越大则意味着电池发热的速度变快,而电池发热势必会导致功率释放变差,影响动力的保持,降低动力的下限。这一对看似不可调和的矛盾,让纯电车的电池研发难上加难。

此外,纽北最后的2.135km 大直道也对纯电车提出了极大的考验。对油车来说,最后的直道无非是加足马力,全力冲刺;但对于纯电车来说,在经历了前程的电量损耗和电池升温,能否在后程直道保持冲刺级别的动力便成为决胜关键。​

​因此,我们不光要提升电池功率,还要做好电池散热以及整车热管理,才能在赛道上跑出极速并保持极速。

电池:输出功率与散热性能兼具

​为了让「小米SU7Ultra原型车」在赛道中有更好的耐力,我们回到原点,从电芯技术和电池技术入手,目标是让电池包即拥有强大的输出功率、又能兼顾出色的散热性能;同时在低电量下功率依然强劲,加速尽可能不衰减。

首先,在电芯技术方面,「小米SU7Ultra原型车」全球首发宁德时代第二代麒麟电池。全新一代电芯通过多项创新技术在充放电性能上取得了突破,带来行业领先的3075W/kg电芯功率密度。同时,该电芯通过对极片、隔膜、电解液等的优化设计,内阻低至0.25mΩ,大幅降低了高功率放电下的热量累积,使电芯得以长时间处于最佳工作温度。

接下来,在成组技术方面,由于「小米SU7Ultra原型车」基于小米SU7同源架构打造,因此沿用了小米汽车的CTB一体化电池技术。后者通过 一系列创新设计在电池体积效率、安全和散热性能等方面表现出色,在小米SU7上备受用户好评。

​基于「小米SU7Ultra原型车」的高性能需求,小米与宁德时代强强联手, 将性能优异的第二代麒麟电池与小米汽车CTB一体化电池技术相结合 联合研发了一款赛道专用的高功率电池包。

​这款全新的高功率电池包拥有全球领先的 897 V峰值电压和1330kW的超大放电功率, 足以满足「小米SU7Ultra原型车」三电机系统的峰值动力需求。更值得一提的是,该电池包通过使用更薄的电芯极片等一系列设计,在20%的低电量下仍能输出超过 800kW功率,使得车辆在纽北赛道的后半程依然性能强悍。

​与此同时,该电池包依旧配备行业领先的双大面冷却结构,冷却面积为传统方案的3.6倍,最大冷却能力提升60%,用以保障在赛道工况下电池不过热。

在最新电芯和电池技术的加持下,「小米SU7Ultra原型车」还可支持最高 5.2C的充电倍率,电量从 10%充至 80%仅需 12分钟,快速补能,重返赛道。

热管理:一切设计只为更好的散热

在赛道工况中,电机和电池几乎时刻处于大功率输出的状态,发热量比日常行驶高数倍--且输出功率越大、发热量也越大。因此,一套能够高效散热的热管理系统才能保障电机和电池不过热,持续输出大功率。

简而言之,热管理系统的原理是利用冷却液通过管路循环、将电池和电机的热量带到散热器处,再通过车外冷空气直吹散热器,最终将热量带出车外。因此,冷却液的流量、散热器的面积等相关部件的性能都对整车的散热能力起至关重要的作用。​

为了应对成倍的散热压力,「小米SU7Ultra原型车」的热管理系统采用了大功率的压缩机和水泵、以及大面积的冷凝器和散热器。同时,由于「小米SU7Ultra原型车」专为赛道而生,因此不需要座舱空调系统、也不需要加热器,所以热管理系统被极致简化为了电池和电机双回路,一切设计只为更好的散热。

其中,在电机回路的部分,「小米SU7Ultra原型车」通过换装了加大的水泵,冷却液流量比小米SU7 Max提高了150%;回路的最大换热功率可达28kW、散热量比小米SU7 Max提高了40%之多。而在电池回路的部分,「小米SU7Ultra原型车」通过换装大功率压缩机和加大水泵,总制冷最大功率可达13.2kW。​

「小米SU7Ultra原型车」对于热管理系统的重新设计让电池和电机在赛道中时刻处于最佳工作温度范围内,让车手驰骋赛场无后顾之忧,马力全开、不断向圈速记录发起挑战。 ​​​​

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