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电动车展示了让人意想不到的长寿命潜力。出于环保和经济方面的考虑,我们有足够理由通过新的概念来大幅延长电动车的使用寿命。在通往 “长寿汽车 ”的道路上,目前已经有了一些初步的想法。
上个世纪70年代初,人们开始逐渐认识到减少机动车污染的紧迫性。美国洛杉矶历经数十年的抗污染之战最终促使美国强制规定汽车采用催化转化器,来降低机动车对环境的影响。之后,减少尾气排放的创新技术层出不穷,清洁发动机、轻量化、起停等技术逐渐在车辆上得到应用。
随着汽车行业从内燃机向电气化转型,除尾气排放之外的其他环境因素也逐渐成为人们关注的焦点:一辆车对环境产生的影响不仅要考虑其使用阶段,还要考虑从原材料获取、生产制造到报废或回收利用的整个生命周期。这种更加全局的视角有其必要性,因为现实问题是,即使环境压力日益加剧,目前还没有其他可替代汽车的个人交通工具。
电动车展现了长寿命的潜力
尽管今天越来越多的汽车被成功纳入循环经济体系,但生产一辆车所需的能源和材料与其使用寿命之间越来越不匹配。以德国为例,汽车的平均使用寿命为11.3 年,这个数字近些年来有所增加,但对汽车这种在技术上如此复杂的产品来说,其使用寿命未免也太短了。
当前动力总成技术的转变为改变这种状况提供了一个难得的机会。人们开始逐渐认识到,电动车拥有意想不到的长寿命潜力。电机和电池经证实比许多其他汽车部件更耐用。这正是车辆翻新(即对悬架或传动系统中易损部件进行更换)的意义所在,也就是让车辆所有部件的使用寿命都接近相同。
“我认为我们要更加依赖对现有材料的重复使用。”——延斯•舒勒舍弗勒集团车辆全周期服务事业群首席执行官
事实上,一些有远见的创新先锋已经在探索电动车的长寿命潜力。比如,荷兰埃因霍温理工大学的一个学生团队开发了一款名为Eterna的概念车;来自亚琛工业大学的根特•舒赫教授创立的e.Volution公司开发了一种循环经济概念车。
这两个项目的共同点是思维的转换:在最薄弱的部件出现问题时,不是让仍可使用的部件与其一起报废,而是由最耐用的部件来决定车辆的最长使用寿命,并定期更换易损部件。我们可以这么认为:如果一辆电动车的电机寿命达一百万公里,那么在整个车辆生命周期中,减震器、轮毂轴承等部件需要多次更换,但是即便如此,这种方式对环境的整体影响也更小。
根据舒赫教授的计算,e.Volution开发的概念车在完全报废之前使用寿命可达 50 年,行驶里程达 100 万公里,是目前乘用车的平均使用寿命的四倍。即使将这50年中更换的零部件使用的材料和生产能耗(大致相当于生产一辆新车)计算在内,其所产生的环境足迹仍然只有目前乘用车的一半。
50 年使用寿命,一百万公里里程:e.Volution公司开发的概念车对环境的影响只有传统汽车的一半©Paul Schuell/eVolution
不断重置
根据Eterna设计团队和e.Volution公司提出的概念,车辆每隔几年就要进行一次维修,更换悬挂系统、动力总成或电子部件中的所有易损件,并将里程数归零。一个完美的解决方案是对更换下来的部件进行翻新再利用,从而进一步减小对环境的影响。软件正日益成为现代汽车的核心,这也与长寿命概念不谋而合。与硬件不同的是,程序的更新要容易得多,最理想的方式是OTA,用户甚至对此完全无感。如果车载电子设备出现问题,中央控制单元将被完全更换掉,并进入翻新流程。
荷兰埃因霍温理工大学的一个学生团队开发了一款名为Eterna的概念车,车身很多部件可以很容易进行更换
思维转变
尽管埃因霍温理工大学的学生们和舒赫教授的设想听上去很有吸引力,但消费者在多大程度上会接受这一概念仍有待商榷。那些习惯于每两三年换一次车且只是为了“尝新”的消费者无疑要先从观念上做出改变。不过,随着消费者意识的改变,他们对环保型汽车的需求也在不断增加。最终,“长寿汽车 ”适合那些对快速置换一辆全新汽车不感兴趣的人。
未来,车辆的所有权越来越多地转变为使用权——开车的人更多是临时用车的消费者,而不是车主。类似e.Volution公司开发的“长寿汽车”在租赁和共享领域将大有可为,换句话说,在这两个领域,车辆的安全交通属性比生产年份或行驶里程更重要,而这两个方面会因车辆定期更新而变得无关紧要。
从电动车到“长寿汽车”
下图详细描述了电动车如何变成一辆“长寿汽车”。
1)电机
电机是电动车中相对最稳定的部件之一。它不需要冷却和润滑,除转子及轴承外几乎没有其他运动部件,安装也不复杂。行驶几十万公里只需很少的维护,更换转子轴承也很容易。
2)电子设备
传统上,电子设备分布在汽车的各个角落,而在e.Volution概念中,车辆采用一个中央计算和电子单元(中央智能单元),即插即用,只需轻轻一按,就能拆下进行升级、维修或更换。
3)内饰
作为e.Volution车型和Eterna概念车翻新的一部分,采用天然材料做成的内饰会被定期更换并回收利用,这样还可以兼顾车主的不同偏好。
4)车身
如果车身和底盘可以很容易分离,那么汽车就可以根据用车需求或喜好变化作出调整。比如,当家庭人口增多时,或有了新的喜好需要搬运大体积物件时,并不一定需要换一辆新车。
5)轻修保养件
电动车维修保养相对较少,一些常见保养项目如火花塞更换、正时皮带更换等都不需要了。只有减震器、轮胎、制动或照明系统等与安全有关的部件还需要定期检查,并根据实际情况进行更换。
6)动力系统
不论是内燃机、混动还是纯电驱动车辆,将发动机或电机的动力传递到道路上,都需要用到传动轴和差速器。如有必要,可使用翻新过的、成本更低、更可持续的零部件进行替换。
7)底盘
防腐蚀是延长底盘使用寿命的关键,发生事故后的可维修性也非常重要。如果车身具有延长车辆使用寿命的潜力,底盘也应具有一定的灵活性。
8)动力电池
随着技术的发展,未来电池完全可以实现10,000次充电循环,使用寿命达一百万公里。智能电池管理可优化充电频率和充电方式等主要影响因素,也可以实现电池的热管理。
9)减速箱
电动车没有减速箱也可以行驶。不过,为了实现更好的速比,大多数电动车都采用了单挡减速箱,增加挡位只会增加运动部件数量,理论上来说增加了系统损坏的概率。
售后维修将发挥重要作用
通过定期维修延长车辆使用寿命为汽配行业带来了重要的发展机遇。舍弗勒集团车辆全周期服务事业群首席执行官延斯•舒勒认为,车辆翻新不仅是一个商业机遇,也是一个促进环保的机遇。他说道:“特别是当考虑到电动车中那些含有高价值材料部件的时候,翻新是有意义的。”
舍弗勒已经将这种理念变成了现实:在为大众e-Golf开发的电桥维修套件中,舍弗勒采用的方式不是更换整个昂贵的模块,而只是更换磨损的部件,从而节省了材料,减少了二氧化碳排放,而且同样重要的是,降低了成本。延斯•舒勒认为车辆翻新件市场有望回归,原因有二:一是可以减少二氧化碳排放,二是可以应对当前的材料匮乏。他说道:“我认为我们要更加依赖对现有材料的重复使用。”
在延长汽车使用寿命方面,售后市场有望在“长寿汽车”的发展方向上发挥重要作用,因为仅依赖汽车OEM很难使“长寿汽车”中所有零部件拥有长达50年之久的使用寿命。只有OEM、修理厂和零部件供应商相互合作,电动车才能发挥其长寿命的潜力。
作者:Kay Dohnke
摘自:舍弗勒集团技术期刊tomorrow