如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

4月初,一輛梅賽德斯-賓士VISION EQXX概念車充滿電後從德國辛德芬根的研發中心疾馳而出,穿越細雨霏霏的阿爾卑斯山脈,行經歐洲數個國家歷時11小時32分鐘到達地中海沿岸的法國卡西斯。車輛行駛1008km後仍剩餘15%電量,還能再行駛約140km。

這次測試創造了梅賽德斯-賓士有史以來最低的能耗記錄,也向世人展示了電動汽車能效的巨大潛力。

如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

不同於傳統的工況測試,VISION EQXX概念車此次測試完全按照日常用車場景進行,行駛路線包括各種陡峭的山地,從寒冷的山區到更溫暖的平原,氣溫跨越3-18攝氏度。在德國的高速公路上,其時速(電子限速狀態下)達到最高限速標準140km/h,全程平均車速達到87。4km/h,但百公里能耗僅8。7kWh。

如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

如此低的能耗是如何實現的?除了超高能效之外,這款概念車還有哪些創新技術?近日,EV世紀採訪了梅賽德斯-賓士集團股份公司董事會成員及首席技術官,負責研發和採購的薛夫銘(Markus Sch fer)。

高效的“三電”系統和低風阻車身

梅賽德斯-賓士VISION EQXX概念車首次道路續航實測表現堪稱完美,幾乎就是目前電動汽車能效的天花板。薛夫銘表示這得益於這款概念車上採用了大量專門為電動汽車開發的技術。

如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

首先,電池方面。據薛夫銘介紹,VISION EQXX概念車配備的專用電池包擁有近100kWh的能量,與其最終的續航表現相比,這個電池容量並不算很大。

讓我們來做個簡單對比。搭載100kWh電池的特斯拉Model S雙電機版官方公佈的續航里程是652km;搭載100kWh電池的蔚來ET7官方續航里程是700km,搭載150kWh電池的蔚來ET7官方續航里程才達到1000km。並且,Model S和ET7的續航都是官方公佈的根據工況法測試的里程,並非實測結果。

如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

由於採用了新技術,比如陽極材料矽含量提高25%,讓電池能量密度大幅提升,VISION EQXX概念車的電池包擁有近400Wh/L的能量密度,從而有效降低電池包重量並減小尺寸,其體積僅有全新EQS電池包的50%,重量也減輕了30%。

電池包封裝技術則借鑑了F1一級方程式賽車的研發思路和設計,BMS單獨管理每個電芯,封裝時電芯之間的間隔也進行了最佳化設計。

令人意外的是,這款概念車的電池包採用了新型被動冷卻系統,而且整個行駛過程中熱管理系統都保持了良好狀態。對此,薛夫銘解釋說,這樣可以減少對電池包製冷或者加熱時消耗的電量,從而把更多電量留給駛向更遠的旅程。從VISION EQXX概念車上汲取的許多經驗和技術將逐步運用在量產車型中,從而減少電動車對主動冷卻系統的需求。

在電驅動方面,VISION EQXX概念車搭載了由梅賽德斯-賓士與F1專家合作研發的電力驅動裝置,峰值功率達到180kW,效率高達95%(也就是說能將95%的電池能量直接傳遞給車輪)。為了最大化增加續航,工程師們成功將其傳動系統(電動機、逆變器和變速器)損耗降低了44%。

如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

再加上被動冷卻系統,其電動傳動系統幾乎不產生廢熱,安裝於車輛底板的散熱板可利用氣流對傳動系統進行均衡降溫,這能幫助車輛增加約20km的續航里程。

如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

除此之外,其車頂還安裝了117個太陽能電池,可為12V電池系統充電,進而為導航等系統供電。這套太陽能充電系統能讓續航增加2%以上,在此次測試中大約讓車輛增加了25km的額外續航里程。

如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

車身設計方面,VISION EQXX概念車擁有非常平滑的型面和流暢的線條,整車風阻係數僅0。17Cd,當車速達到60km/h時,主動式後擴散器會自動開啟最佳化氣流,以降低空氣阻力影響。梅賽德斯-賓士與普利司通合作打造的專屬輪胎滾阻係數只有4。7,也優化了能效表現。

仿生學與智慧化應用

除了我們熟知的常規手段外,利用仿生學打造的車身結構和最新的智慧化技術對於提高能效也起到了不小的作用。

薛夫銘表示,賓士一直非常注重從大自然中汲取創新靈感,並將從自然中收穫的啟示融入研發及應用,因為大自然歷經千百萬年形成的構造和演變方式是最高效的。

如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

比如,工程師們根據仿生學原理進行計算機模擬和計算,優化了VISION EQXX概念車的車身結構。我們最終看到的那些優美的線條和網狀結構,其背後的原理就像骨骼生長,儘量在負荷部位使用承重材料,無負荷部位最大化減少材料使用並留出空隙。仿生學原理減少了車身材質的使用,從而降低了車身重量。

此外,工程師也大量選用自然材料和可持續材料來打造這款概念車,包括基於蘑菇、仙人掌和竹子製成的高效能可持續生物科技材料,電池頂蓋採用的是源自F1方程式賽車工藝的可持續碳纖維-甘蔗複合材料。

特別要提到的是,這款概念車還採用了人腦仿生學技術,它的互動執行就如同人腦的思考過程,以“神經形態計算”來進行互動指令的資訊處理。

相比傳統計算機線性的資訊處理方式,“神經形態計算”如同大腦一樣處於全方位互聯狀態,負責資料儲存和資料處理的元件或模組構建起“脈衝神經網路”,資訊指令被編碼成不同脈衝訊號分散在神經網路中進行高效同步處理,從而大幅提高車機的思維與反應能力,並且能源消耗僅在脈衝訊號出現時觸發,有效降低幾個數量級的資訊處理能耗。例如,其MBUX讀心語音助理的“熱詞感知”功能的處理效率是傳統語音控制的5-10倍。

薛夫銘表示,希望在未來能夠利用神經形態計算與車輛進行互動來實現操作控制,而不是僅僅依靠手指觸控式螢幕幕或者聲音指令。

如何實現史上最低能耗?賓士CTO詳解VISION EQXX概念車黑科技

在智慧化方面,VISION EQXX概念車搭載了創新的一體式螢幕設計,從左側的A柱延展到右側A柱,橫跨主、副駕駛位的視覺空間。在駕駛過程中,VISION EQXX概念車可以根據能量流、電量、地形,甚至是風和太陽的方向及強度等資訊,提供最高效的駕駛風格建議。

此外,VISION EQXX概念車上的遊戲引擎無論是算力還是顯示卡都達到領先水平,並在人機互動中引入很多遊戲體驗般的功能。

創新科技量產可期

從發明汽車至今,梅賽德斯-賓士憑藉不斷的科技創新引領著豪華汽車市場。“正如豪華轎車市場的標杆車型——S級轎車一樣,我們希望在純電汽車領域樹立新的標杆,而VISION EQXX概念車的誕生正是秉持這一初衷,我們的工程師團隊打造出了一臺能效最優、最智慧的電動汽車”, 薛夫銘說。

從研發到一系列認證,再到最終獲得批准合法上路,VISION EQXX概念車僅用時18個月(比傳統研發週期縮短一半以上)。薛夫銘表示,這款車並不是一輛傳統意義上的概念車或展車,而是一款用於技術探索的原型車。其中一些單個的創新技術在今後兩年內問世的量產車型中就會搭載。到2024年,這款車搭載的高矽電池技術、梅賽德斯-賓士自主研發的電機技術、HMI人機互動系統和顯示技術、可持續性材料、輕量化車身構造以及結構鑄件等先進技術都將整合到MMA平臺——專為緊湊及中型汽車設計的模組化架構,並陸續運用於量產車型。到2025年,這款概念車上搭載的幾乎所有技術都將投入量產。

在生產端,賓士也將充分利用燃油車生產上的經驗,打造完善的生產閉環。薛夫銘介紹,2024年起,賓士部分量產的新能源車型將搭載梅賽德斯-賓士自主研發的電機。在電池研發方面,電池管理系統及其軟體程式設計工作都已實現自主研發。智慧駕駛輔助系統以及MB。OS也正在不斷推進自主研發工作。

為了實現閉環,賓士在全球範圍新增了3000個軟體工程師相關崗位,目前相關領域的軟體工程師已有10000名,覆蓋了電驅系統、先進智慧駕駛輔助、互聯絡統、雲技術等。

同時,在全球範圍內,賓士已在600萬輛車上實現了互聯,車主可以實現OTA升級。隨著全新上市車型配備最新的智慧互聯技術,不斷擴大車機互聯產品的保有量,賓士將擁有更加豐富的資料,從而不斷最佳化系統,為客戶推出新的產品功能。