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后边这一讲

最后结束的时候

我介绍一下

我们在政府的支撑下

做的小型轻量化电动车的

都不能叫做概念车

就是一个平台

这个平台干什么用呢

我就想研究一下说

这个电动车

我们比特斯拉早

当然可能是同期的

这个电动车目前在

以目前的电池的能量密度

这么一个技术下

我认为只有一个路子就是小型化 轻量化

才有可能用今天的电池技术

如果像特斯拉那样

这么大的车

这么大的续航里程

代价是什么

代价就是它一地板都是电池

那那个是非常非常不经济的

我去年跟特斯拉讨论

我说你怎么做出

这么不经济的一款车来

他说没办法我们是小公司

我们是新公司

我们没有任何品牌

我们没法跟大众 丰田和通用竞争

我为了打出我的牌子

我的第一款车

必须得是一个玩具

所以呢我就以我加州的风格

高大上的一个玩具

这个跑车 这个大17寸的屏幕这些

弄完了以后呢

一下就把我名声或者品牌打出去了

我这个车容不得任何问题

成本的事咱们先慢慢再说

他说我的下一款车

马上要出来的叫做Model 3

就是一款小一点的车 更经济

我们也不去追求里程了

什么它Model S追求的里程是

跟汽油机一样的里程

充满电开500公里 不用充电

你这么追求的话

那只能不经济了

为什么以电池驱动 不够经济呢

很简单

就是电池的能量密度太低

跟汽油和柴油比

什么叫能量密度呢

就是单位质量

或者单位体积的燃料

里面所携带的能量

那汽油和柴油呢

它的能量是携带在里边的

分子键里边

你通过燃烧把能量释放出来

所以它的能量密度

每单位一升汽油一公斤汽油

带很多能量

而这个电池呢

200公斤 500公斤

这么大一块电池里边

能量密度比较低

所以这件事我们解决不了

是要做材料科学家

电化学科学家

总而言之是材料吧

各种纳米 石墨锡了

反正就你们

做几十年的前沿研究

如果能够把电池做到跟

汽油或者柴油等量的能量密度

比如说是汽油的1/3 1/5

那个时候我们做汽车的工程师

可以大展伸手了 对吧

所以现在

给定你现在的电池能量密度

我们实在是唯一能做的

就是小型轻量化的电动车

任何像特斯拉的Model S都是

所以为什么人家

VW或者是Nissan

或者是GM

那些公司不去做Model S

人家真正是懂车的对吧

然后我觉得的呢

特斯拉也是懂车的

因为他雇了很多这样工程师

所以他推出Model S

是有他的原因的

他就是要打出

他一个新公司的品牌

那为什么电池的能量密度低

我不是做电池的专家了 你想想

我们电动车里

现在用的锂电池

就跟我们的手机和笔记本电脑

用的锂电池 是同一个技术

你现在手机还时不长的要发愁

哎呀要充电了

一会儿还带个充电宝

就是知道电池技术

去驱动你的手机

你还天天提心吊胆的

驱动你那个车

那不可就是开不了两步

就没电了吗 对吧

所以是一定是这样的

所以呢我们在

叫做中美清洁汽车项目

是大概四年前 五年前

由中美两国政府

签的一个政府间的一个协作

我们在中国的科技部的资助下

美国是能源部资助

跟若干美国的大学 公司

还有中国的若干大学 公司

做了一个非常大项目

我们做小型轻量化电动车

只是这个项目里边的

非常非常小的一个部分

你看外边那个 走廊里的展板

我们只是其中一块展板

就是这一页上的

那个和前一页上的

所以整个项目非常大

那也由于这个理念呢

我第一款做的时候

咱们先做个1000公斤的

后来觉得1000公斤也大

1000公斤呢

我还能做到四个座位

后来第二款呢

我说咱们做个600公斤吧

两个座位

我就嫌600公斤也大

下次咱们做个300公斤的

一个座位或者是怎么着

所以我做这个车

肯定跟你们做的车不一样

他不是一个车

甚至不是一个概念车

它就是想给我一个平台

我这个车长的

大概基本的架构了

电池啦 像一个电动车

我要用仿真平台

来研究所有电动车里

现在我不清楚的事

比如说我举几个例子

那所以我第一件事

就花了三年的时间

建了这么一个

小型轻量化的600公斤

和一千公斤电动车的平台

然后我希望他这个碰撞

比如在ODB

偏执碰撞的时候

他给我提供的波形

大致还靠谱

我并不追求他是真的

大致说这波形靠谱

像一个车的样子

那好 这个车就有了

车有了我研究什么呢

我就研究好几件事了

第一件事

我要研究它的质量分布

对碰撞波形的影响

为什么要研究质量分布呢

首先如果我这个车是个小型车

是个轻量化的车

只有600公斤重的车

而且我这个车呢

里边有1/3的重量是电池

可都是跟内燃机车不一样的

内燃机车

你可没有那么大的重量

是发动机 对吧

所以我有1/3的重量是电池

还有体积

那增大的体积的电池

和重量我放在哪儿

我只能放在底板上

这样的话呢

跟普通的内燃机车上

就出了两个从汽车动力学

你们如果去看

（宋健）老师的汽车理论的课

这我不是专家了

我觉得呢就造成了两个优势 优点

一个呢就是前舱的部件少

前舱没什么部件

发动机什么变速箱都没了

前舱的部件少

如果你们体会了

我这四天的教学你就知道

这对我们做碰撞是个好事 对吧

你的前纵梁的布置了

什么吸能区的大小了

我们缺的空间啦就全有了

所以我觉得电动车前舱部件少

给我们做碰撞安全

是一个优势

去年8月份去看特斯拉车时候

专门

之前我在北京已经试驾过了

打开它的前舱

人家的前舱是一个后备箱

不叫 前备箱了

放行李的 这个空的

后边还有一个后备箱

所以两个后备箱

它闲着也是闲着嘛

当装行李的箱子有

所以这是一个电动车的一个特点

第二个我这个电池呢

我不敢放在前舱 也不敢放在后舱

因为我怕撞

我只好放在底板上

就放在底板跟特斯拉一样

或者跟Volt一样

大家都是这个路数

这样就会降低我这个车的重心

也就是说

整个电动车的重心的分布

重量质量分布是比较随意的

我可以根据我汽车设计里的

很多我不懂的

我们宋健老师的汽车理论

他说荷载 这么着这么好

原来他可能有很大的约束

发动机只能在这

发动机很重

现在这些因素都没了

我一块大电池虽然重

我可以用电池来平衡

前后轴的荷载 对吧

所以这些事我不懂我不做的

那我就要做电池的质量分布

对碰撞的影响

好 我在中间放了块电池

我先看看最简单的

我看看他对pitch的影响

因为我印象很深刻

就是SMART和C-class的碰撞

这SMART有这么大的pitch

700公斤我就知道

车如果做小了

我一定得把乘员舱做的很刚硬

这是我今天讲的

那如果我又做小的又刚硬

前面有很小的碰撞吸能区

最后一定造成很大的pitch

可能是坏事也可能是好事

是坏事还是好事

我们4月份在Detroit有一篇论文

我的学生要去讲

就是研究

那我就看数据结果

这么一个小车

我可以人为的变重心的高度 对吧

反正电池怎么看

我重心高度

从低往高走 你发现

在同样的碰撞工况下

这是一个正面全宽了

不是偏执碰撞

它pitch的方向都反了

大多数人咱们熟悉的pitch

是这个方向

这是重心比较高的时候

当我重心低的时候

pitch是这个方向

尽管我这做的

不一定是完全真实的现象

但至少 这是符合力学规律的

我告诉你一件事就说

你可以调节

电池的分布和重心的位置

使得它的pitch

影响它的pitch的方向

和pitch的俯度 俯仰的俯度

然后这件事对乘员约束系统

和碰撞的影响

这个是我们下文要研究

我先告诉你这是有影响的

而且影响很大

然后呢我还研究了乘员数量

对车的碰撞波形的影响

因为我这个车呢

比如说四个人或者两个人

大部分时候司机座 坐一个人

所以我这个车

就有可能坐一个人

可能坐两个人

可以坐三个人

可以坐四个人

那平时咱们要研究1500公斤车的时候

你坐一个人三个人无所谓了

因为你那两三个人的重量

相对于整个车来讲

不是太大的比例

其实也有影响

但是我一个

一千公斤的车

或者600公斤的车

我加了一个标准的人75公斤

两个人就是300公斤

两个人就是150公斤

150公斤就是一千公斤的10% 15%

如果我这个600公斤的车

坐一个人是675公斤

多了10%

多两个人就多了20%

所以就是说

如果车变轻了变小了

你人是坐一个人

还是坐两个人

包括将来我会研究坐在什么位置上

恐怕对这个pitch

对各种

包括这yaw方向都会有影响

这个会影响到我的

波形的设计和约束系统的设计

那你就想

所以这是第一件事

我们研究完了

就是对质量分布定义

下边 我还想把我的电池模型

各种那个我们平行在做

放到我这个车里边

去评价碰撞下 对电池的保护

包括电池箱的设计

所以我等于前面花了四年时间

就做了个平台出来

模型对你们来看

你可能四个月就做完了

完了我就研究了这么一件事

发表了一篇论文

4月20号在底特律去present

这就是我们研究的

电池的排布重心的位置

那这里边我问一个问题

我刚才讲了

为什么是小型电动车

我刚才已经讲了

就是为了弥补目前电池能量密度不足

这么一个我解决不了的技术不足

什么时候它提升了能量密度

我们可能这些事就都好办了

所以一定是小型车

小结一下 总结一下

我们设计电池和电动车

我认为将来的安全性的设计目标

要把它改成不起火

但我允许它变形

我要找出它起火或者短路

跟变形的一个相关的关系出来

然后呢我来确定一下

电池的可承受的冲击或者是变形的预值

就像我研究人体碰撞损伤一样

目标是做轻量化

不要有那么多的保护

第二件事呢就是

就像我做铝合金 高强钢 塑料一样

我研究电池材料

包括隔膜材料

包括正极材料 包括单体

里面有很复杂的结构和材料

多尺度的

我要把材料给表征清楚

进而把电池的单体的有限元模型做好

有这么一个好的模型

我就可以做失效机理的研究了 对吧

最后一条就是我刚才说的

小型轻量化电动车

它有它的技术挑战

因为它小

同时它也给我们带来一些可能

意想不到的方便和好处

就是说也许前碰撞吸能

还相对比较简单

我们下一个题目想要研究的是

我跟我学生说

这么小的车

轮子和轮胎

对碰撞吸能以及力的传递的贡献

可能比大车要明显

为什么呢

还是我讲小型轻量化车的原理

车变大的时候

它各种性能它不是同比增加

它是为了改变舒适性

和其他的动力性

所以呢他的什么刚度了

什么他都不是同比增加

那轮子也是同样的问题

当我这车变小的时候

我轮子不能无限制缩小

也就是说

我车可以从五个人变成四个人

变成三个人 变成两个人 变成一个人

但轮子的话

我估计不能线性的这么往下减

这么往下减

这么小的轮子

我估计我不懂车

估计很难设计

所以轮子可能是占相当大的

在小车里 占的比例越来越大

那他对结构的影响

对碰撞安全影响

这是我们下一个研究话题

我是把我还没研究的事

已经交代给大家了

好 我们电动车和电池这一部分讲完了