「节能减排」大山之下,捷豹路虎都在背后悄悄做了什么功课

  • 发表于: 2015/11/20 06:30:00 来源:车云网

从全铝车身开始,捷豹路虎就在为将来的严苛法规做准备。融入了新材料的碳纤维、模块化驱动电机、从乘员舱温度管理到乘员体表温度管理,捷豹路虎脑洞大开……

上个礼拜,捷豹路虎官方公布了这次广州车展的亮相阵容。除开专门为007最新大片进行定制的C-X75与路虎卫士两款车型之外,捷豹品牌SUV车型F-Pace将在国内首次亮相。

从两年的法兰克福车展开始,捷豹就在秀这款SUV概念车,虽然当时它的名字还是C-X17。抛开豪华品牌的SUV车型不谈,这款车的全铝架构iQ也是捷豹的重点研发对象。

今儿广州车展正式开展,就着这款外形并没有多少变化的SUV概念车,车云菌想跟大家唠一点捷豹在「背地里」悄悄进行的那些科研项目。

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Δ捷豹F-PACE概念车

虽然在自动驾驶上较之德系美系车企慢了好大一拍,但是捷豹路虎对于新技术的热情却并不比他们要少。这里不得不把新的欧洲与美国排放法规再拎出来说说,对于捷豹路虎这类以中大型车为主的豪华品牌来说,降低平均碳排放和油耗已经迫在眉睫。

要降低这两个指标,来来回回招数也就是那么几个:

1.提高发动机工作效率,或者让发动机尽量工作在高效率状态下,或者不用——动力系统的电气化;

2.降低车辆的能源消耗——轻量化

3.减少额外的能量损失,这里面的门门道道就多了,比如说热管理,减少摩擦,降低风阻系数等等等等。

捷豹路虎也不外乎在这三个方面做工作。只不过并非独自一人,而是在英国创新技术管理部门Innovate U.K.参与投资下,联合了12家合作伙伴,展开了多个项目的研究。不同的项目针对不同的方向。

电气化项目Evoque-e

Evoque-e项目只有一个目的,那就是研究出一款能够适用不同车型(HEV、PHEV或者纯电动)的、成本优化且性能翻倍的驱动电机。

捷豹路虎的低碳车辆部门首席技术专家Mike Richardson主要负责这个项目。Richardson表示,在2020年左右,项目组将会发布一系列动力系统电气化技术,在这些技术中,这款模块化的驱动电机将是核心部件。

这款电机的输出性能,包括功率与扭矩要是现在的两倍。不过性能并不是最重要的,最重要的要能够塞在任何类型、任何续航里程的车型中,那就要求两点:模块化与标准化

在成本优化方面,主要有两项任务,一是用铁基的磁铁来替代现在常用的稀土元素钕磁铁,二是用铜线圈来替代铝线圈。

根据Richardson的介绍,在Evoque-e项目中将会研发三款不同车型:常规混合动力、插电式混合动力以及纯电动车型各一

其中,常规混合动力将会搭载一台66千瓦的三缸在研柴油发动机,与15千瓦的电机相配合,配备9速自动变速箱。这辆车上将会使用现下正热门的48V系统,并配置48V锂电池。

插电式混合动力车型则会配置捷豹路虎Ingenium2.0升四缸原型发动机,以及150千瓦的驱动电机,锂电池的输出电压为320V,配备8速自动变速箱。

纯电动车型,将使用70千瓦的锂电池,电机则有两个,分别驱动前后轴。前轴电机功率在85千瓦,与单级变速箱相连,使用铁基磁铁与铝线圈;后轴电机功率为145千瓦,使用传统的钕磁铁和铜线圈来保证性能输出,使用2级变速箱。

就车云菌来看,这款电机的最强大之处还是在于如何进行「模块化」。在新能源车刚流行的时候,关于纯电动、混合动力乃至氢燃料电池的王者之争就没有断过,但是随着技术的发展,大家也都逐渐意识到——在未来相当一段时间里,将会是诸侯共领风骚的时代。根据不同路线的技术发展,在不同的细分市场发光发热。在这种情况下,模块化电机的存在就类似于模块化发动机的角色,能够让车企更快进行产品部署。

当然,这是纯理论角度。鉴于项目还在进行中,Richardson博士并未对这块电机的技术路线进行任何阐述,也唯有期待更多信息公布才能进行下一步判断了。

轻量化项目CARBIO

关于CARBIO这个名字,捷豹路虎研发总监Wolfgang Epple博士并没有具体的解释,不过从项目内容和字面上可以猜测一二。CAR指的是carbon fiber,碳纤维,这个项目的研究对象之一。而bio作为前缀有「生物」之一,则指的是在这个项目中作为碳纤维辅助材料的亚麻纤维与两者的粘合剂——一种从腰果中提取的生物树脂。

关于轻量化措施,之前车云菌也谈过很多,其中新材料的运用是关键之一。在CARBIO里面,使用的新材料是亚麻纤维。将碳纤维与亚麻纤维一层层间隔堆叠放置,两层纤维之间使用腰果油树脂进行粘合,就制成了CARBIO的新复合纤维材料。

之所以选择亚麻,是因为亚麻与生俱来的阻尼效应,即在降噪减震上,会有先天优势。兼之亚麻的低成本,根据捷豹路虎车身部门的高级经理Simon Black的介绍,使用亚麻纤维之后,最终的制造相差无几情况下,材料成本能够降低三分之一左右。这三分之一的成本就被挪出来用在其他地方上。

将碳纤维与亚麻纤维以1:1的比例进行混合,就是现在项目组正在试验的新材料。新材料与碳纤维有着一样的弯曲刚度,但是成本降低了15%,重量进一步减轻了7%,减震特性提高了58%。由这种材料制成的组件相比铝材要轻28%,相比钢材要轻55%,再加上NVH上的优势,还可以减少隔音减震材料的使用。

提到隔音材料,捷豹路虎还参与了一个名为Varcity的项目。Varcity是来评估如何通过在车身材料中加入碳纤维在降低重量的同时,改善NVH,目前的初步目标是与C-X75概念车的全铝制白车身相比,将重量降低20%,而NVH效果基本保持不变。

轻量化并不独于车身,车内各式各样的线缆与电气化组件同样是轻量化的目标。捷豹路虎希望能够通过3D打印的更薄的绝缘材料来替代这些线缆。据统计,现款路虎揽胜上线缆总长度有6千米,总重96公斤。

以热力学管理入手的减损项目

至于减少能量损耗方面,捷豹路虎的热力学管理团队正在进行的项目是从乘员舱的温度变化入手。

一个初步的想法是,将乘员舱环境视为一个「气泡」,在这个结构范围内,通过类似于红外可反射太阳光的剥离等一系列技术来使乘员舱内部的温度保持在一定的范围之内。再配合座椅的加温等措施,来减少能量损耗。

Δ新的热力学管理模型

更进一步的,这个团队的想法是不去考虑整个乘员舱的温度,而是改变舱内成员体表附近的温度,来使其保持在一定范围内。比如通过红外仪表板之类的组件,将其嵌入到驾驶舱内,来达成这一目标。早期的测试表明,这个方式是有效的,相比现在8-12千瓦左右的能源消耗,能够降低一半。

车云小结

对于这些豪华品牌来说,满足新的法规并不是件容易的事情,君不见宝马已经开始以2.0T发动机为中坚力量开始推广?尤其在排放门事件之后,监管手段将会更加精准与严格,也期待着在律法倒逼之下百花齐放的技术进步。

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