smart forvision:昭示电动车的未来

作者:赵 莎 发布时间:2012-06-01
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在Chinaplas 2012展会中,巴斯夫展示了一系列新产品和解决方案.


图1 smart forvision车顶的6边形透明区域相当引人注目——覆盖整个车顶表面的透明太阳能电池基于透明有机染料,即使在光线不佳的环境下也能高效发电

在Chinaplas 2012展会中,巴斯夫展示了一系列新产品和解决方案。作为巴斯夫本次参展的一大亮点,全球首款适合量产的全塑轮毂将随全新 smart forvision概念车一起登场。该车还采用了巴斯夫其他多项创新技术。

Smart一直是城市车辆的先锋:戴姆勒通过smart fortwo电动车展示了全球各地城市电动车的发展方向;Smart与巴斯夫携手,共同展示其在超越驱动系统的前瞻性技术领域起到的领导作用——由双方联合研发的smart forvision概念车将未来主义设计与能源效率、轻量化和温度控制方面的技术相融合。

“未来汽车需要能够降低能耗、提高续航里程与舒适度的材料和技术。我们的创新技术将在这一方面发挥举足轻重的作用。”巴斯夫聚合物研发负责人Christian Fischer博士表示,“同时,我们也非常荣幸能与Smart合作,为城市车辆的可持续发展开发整体解决方案。”

这款车是Smart 在汽车领域的专业知识和巴斯夫在材料与系统方面的能力相结合的产物,展示了着眼于电动车整体并推动电动车可持续发展的技术。在这款概念车中,研究与设计人员有意识地融合了一系列前瞻性材料和技术:其中一些技术还处于实验阶段,另一些则很有希望投入批量生产。

能源效率:来自车顶的光与能

如何可持续地制造、使用电动汽车所需的驱动能量是发展与完善电动交通所面临的最主要挑战之一。只有通过高效生产电力并最大限度地减少CO2的排放,电动交通才能对气候与环境保护作出巨大的贡献。利用现代材料和技术,巴斯夫可以通过各种创新理念帮助电动汽车节约和产生能源,并提高续航里程,从而进一步提高电动汽车的性能和成本效益。

源自化学行业的创新技术与合理的能源构成是确保电动交通取得突破、并实现可持续性发展的关键。smart forvision大量采用了巴斯夫节能解决方案。比如,smart forvision车顶的6边形透明区域相当引人注目——这是全球第一款能够产生能量的透光车顶。这里采用的技术是覆盖了整个车顶表面的透明太阳能电池。这种太阳能电池基于嵌入车顶夹层、通过光激活的透明有机染料。即使在散射光或光照较差的条件下,太阳能电池也能为多媒体设备和3个协助车内温度管理的风扇提供足够的电力,从而减轻电池压力。如果将车辆停放在阳光照射处,太阳能电池产生的电力足以维持通风系统的持续运行,从而保持车内凉爽。这种全新的光伏技术进一步开拓了节能潜力,它产生的能量还可用于车内其他设备。其设计亦十分新颖独特,因为太阳能电池呈透明状,所以可以与有机发光二极管(OLED)合为一体,营造出玻璃车顶的效果。


图2 smart forvision在全球首次采用了适于量产的全塑轮毂,其外观上采用了巴斯夫的白色特殊效果涂料,和面板形成统一的视觉效果

太阳能电池的下方是另一个新亮点:透明的有机发光二极管(OLED),外观就像一块透明玻璃板,可在车门打开或只需轻触按钮即可将其变成发光表面,为车内提供照明。有机发光二极管关闭时,则可以尽览车外景致。这意味着,白天可以享受玻璃车顶效果,晚上车内照明柔和舒适。它们不但为车内提供照明,而且能源消耗更低:由于发光二极管在使用时不会升温,这就意味着几乎不会因为辐射热而损失能量。巴斯夫表示,其研发有机发光二极管的目标是,将其能源效率在标准节能灯基础上提高50%。另外,全新有机发光二极管的颜色可以自由调节,这不仅使设计更加自由,也提高了驾驶者的舒适度。与传统灯光相比,OLED的灯光更为柔和,不会带来眩目之感。目前,巴斯夫正在研发用于OLED技术的超高效半导体材料,特别是用于发光的材料。

轻量化:别致、出众且时尚

电动汽车越轻,所需的驱动能量越小,续航能力也就越强。因此,如何降低车身质量将成为未来电动汽车面临的重要挑战之一。

在轻量化设计领域,化学行业可以提供重要的解决方案。在轻质结构中,可以通过用塑料合成材料来取代沉重的金属部件,并提供相同的功能和稳定性。目前,采用基于Baxxodur环氧树脂系统的纤维增强聚酰胺制造底盘等承重结构,可大幅减轻部件重量。但要进一步优化轻质结构,还需要其他的多功能设计理念。smart forvision就大量使用了巴斯夫的创新材料,以实现减轻车身质量的目的。

smart forvision在全球首次采用了适于大批量生产的全塑车轮,从而大幅减轻了车身质量,并且在设计上也颇为独特。它采用了长玻璃纤维增强型Ultramid Structure材料,与金属相比,其质量可减轻多达30%。在目前的开发阶段,这款采用巴斯夫全新高性能材料开发的车轮可将每只车轮的质量减轻3kg。与传统的聚酰胺复合材料不同,这种新型塑料采用长纤维增强来提高其力学性能,因此拥有出色的热稳定性、化学稳定性、动态强度和韧性以及良好的连续工作性能。在Smart基地进行的首次高强度产品测试中,不仅展示了全塑车轮的性能,同时进一步印证了其应用于汽车量产的潜力。

除Tridion车厢结构外,车门等部件也采用了碳纤维增强环氧树脂这种高性能的复合材料。与钢铁和铝相比,使用这种材料可将部件质量分别减轻50%以上和30%。由于固化过程更短,巴斯夫的这种树脂体系同样也适用于更大批量的生产。

采暖:更体贴,更节能

作为一个采用智能化解决方案和多种不同材料的体系,该车的轻质座椅综合使用了多种巴斯夫材料,并将高效的温度管理技术与节能的轻量化设计巧妙融合,不但减轻了座椅质量从而降低汽车能耗,而且提升了舒适度。

在这里,几种创新产品首次实现相互组合,而全新的轻质、自支撑塑料座椅外壳则是整个座椅的基础。这种一体式自支撑座椅外壳通过采用巴斯夫的聚酰胺Ultramid塑料,显著降低了自身质量。


图3 smart forvision的车身面和车体框架都采用了高度耐刮擦的iGloss清漆,保证了持久的光泽度和耐用性

多项研究表明,在人体特定的接触点上吸收热能的效率更高。这正是smart forvision用“电子织物(e-textiles)”,即带有特制导热涂层的薄型面料代替传统座椅加热方式的原因。得益于新型电子织物技术,座椅的加热功能被直接整合到织物中——这款座椅在背部中间和下方提供贴近身体的热源,带来温暖舒适体验。这样不仅简化了制造流程,同时提高了采暖能量的使用效率。具体来说,采暖系统可通过Steron材料制成的透气型椅套直接为人体提供热量。Luquafleece吸潮材料可调节座椅气候环境,却不需使用电力。据介绍,这种节约能量、节省空间并减轻质量的电子织物技术也运用于车门内侧的扶手处,确保对冷敏感的身体部位在这个部件上也感受到温暖呵护。

座椅泡沫同样是一项创新成果,它既确保乘坐舒适度,又能够降低车身质量。与其他材料相比,巴斯夫的Elastoflex软泡材料可将部件重量减轻约10%~20%,同时通过单道工序就可在座椅装饰材料的不同区域实现不同硬度,从而更具人体工程学上的优势。

座椅还采用了含有起绒织物的超级吸水剂,可通过被动式温度控制大幅提高乘坐舒适性。与传统的具有温度控制功能的座椅相比,smart forvision的轻质座椅避免了机械通风的复杂性和能耗。

温度管理:将酷热拒之门外

电动汽车不仅需要电力驱动,还需要电力运行空调系统。冬天,车厢内部必须用电供暖,因为与内燃发动机不同,电动发动机不产生废热,无法为车内供暖。这一点限制了汽车的续航里程。


图4 smart forvision的白色车身与覆盖黄铜色液态金属漆的Tridion安全车体结构相互映衬

巴斯夫采用创新技术和材料进行全面的温度管理,成功地减少了smart forvision采暖、制冷所需的能量,提高了车辆的续航里程,使电动汽车不仅更加经济、环保,也更加舒适。

鉴于车辆的采暖和空调系统是其能源消耗的主要因素之一,Smart和巴斯夫的研究人员将温度管理作为一个重点关注领域,并在smart forvision中采用了一整套措施来提高汽车空调的效率。这样,无需再消耗大量能源为整个车厢供暖。采用巴斯夫的新型红外反射膜的隔热层被用于挡风玻璃和车窗,避免车内吸热升温,这是该技术首次应用于汽车领域。这种不含金属的薄膜夹在安全玻璃板之间,能有效反射红外线。由于这层薄膜有着优异的可见光穿透性,它还可用于有色车窗,并确保前所未有的阳光和热量反射水平。与已经在其他一些车辆中投入使用的金属薄膜不同,这种新型薄膜只反射太阳光中的红外线,而使用GPS、蓝牙、手机或电子收费系统所需的无线电波可不受阻碍地穿过玻璃窗。

车身面板中安装的巴斯夫高性能泡沫同样有助于营造车内冬暖夏凉的舒适气候环境。这种泡沫有着出色的隔热效率,只需薄薄一层就可发挥极佳的隔热效率,几乎可以用于车身的所有部位。凭借smart forvision中的创新型隔热系统,两家公司成功地实现了在汽车行业中的新突破。

兼具红外反射功能和极佳的耐刮擦性的涂层系统可谓一举两得:首先,它能够为温度综合管理系统提供支持;其次,这种涂层鲜艳的高品质外观凸显了smart forvision的独到设计。带玻璃鳞片的白色特效涂层营造出独特的金属光泽效果,它的另一个优点是能够很好地反射太阳光和其他光线中的热射线。由于采用了巴斯夫的特殊颜料,热辐射大部分被反射而非被吸收,因此即使是深色车身也能保持清凉。油漆的表面温度最多可降低20℃,车内温度可降低4℃左右。

未来主义设计

珍珠白车身与采用黄铜色液态金属漆涂装的Tridion安全车体结构相互映衬,smart forvision的这种基本结构有意识地呼应了smart fortwo的设计。含有金属铝片的液体金属漆在缔造时尚的同时表现出了高品质,在安全车体结构上营造出一个反光表面,明暗随视角变化。smart forvision的面板和车体结构均加涂了耐刮擦性极佳的清漆,可使车身表面持久光亮如新。

整合了车门把手的多面体车门同样吸引眼球。在这里,塑料以新颖、富于表现力的三维立体形式呈现。统一使用塑料,充分挖掘塑料这种材质的潜力,使smart成功地对车门进行了新的诠释。精准的多面体赋予车门形状的稳定性,同时减小了所用材料的厚度。与车门相反,汽车头部与尾部的设计则相对柔和,与车门流畅地衔接。车门与把手的一体化结构意味着无需再使用其他部件,而smart进气口则以6边形的形式出现在车身外层。

设计上还融入了喷气式飞机元素的尾灯,让人联想起小型飞机上的涡轮机,使车尾设计充满未来感。灯内的小型推进器可将车内空气打到车外。除了具备车灯应有的全部功能,围绕尾灯的环装透明部分还可在充电时显示电池状态。

汽车前灯通过一圈环形灯加以突出,环行灯不仅提供白天驾驶所需的灯光,还有指示功能。这令smart forvision的外形更加招人喜爱。

通向未来之门

smart forvision在车体内部也综合应用了多边形表面和自然形状,与车身外观设计的笔触相映成趣。色彩理念也同样如此:内饰以清爽的白色为主,辅之以涂有黄铜色液态金属漆的仪表板内部组件。底板和底板上的6边形橡胶小脚垫均为白色,座椅装饰材料也是同色调搭配,这都充分体现了整辆车的设计风格。

车门内侧同样采用多面体设计,一体化的设计中整合了扶手和储物格。整个车门内侧以曲线与车厢内部的其他部位相衔接。其颜色与车身相同,并配备彩色发光二极管装置。当车门被开启和关闭时,灯光由外而内依次亮起。车门关闭后,灯光则转换为低调的环境照明。

椭圆形用户界面采用黄铜色边框,与轻质的Tridion车体结构相匹配。在车辆处于关闭状态时,用户界面呈半透明状;而一旦发动车辆,驾驶舱内的所有信息都会显示在透明表面上。驾驶者可使用触摸屏在不同操作菜单之间进行切换。

白色方向盘令人联想起飞行器操纵杆,为驾驶舱添加更多的未来主义色彩。此外,方向盘上还有功能按钮和电池充电状态的LED显示装置。

前瞻性技术

smart forvision不仅向人们展示了电动车可以让零排放驾驶成为可能,也为汽车行业的新技术铺平了道路。这款概念车上的多项创新应用都基于纳米技术,这是开发可持续解决方案的一大关键。巴斯夫认为,纳米材料必将推动汽车行业的创新,如同建筑、能源、医疗和电子等行业一样。

这款概念车所采用的各项技术为提高汽车续航里程作出了显著贡献。在围绕电池电力驱动汽车的讨论中,续航里程也始终是最核心的话题。通过能源效率最大化、智能化温度管理和统一地采用轻质结构,续航里程可提高近20%,使未来的电动车更显优势。

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