电动汽车电池：房间里的大象

一直以来，车迷们通过一套几乎牢不可破的定律来评判跑车的优劣势——更火爆的动力和更轻的重量往往更深得人心，它们能够带来最佳的灵活性和驾驶体验。

对于传统汽车来说，轻量化的目标是提高内燃机汽车的燃油经济性。然而，从内燃机汽车到电动汽车的过渡改变了轻量化工作的目标和设计考虑。

保时捷TAYCAN这样的电动车型将马力和扭矩提升到了难以想象的高度，但部分车型的重量却超过了5000磅（2.26吨）——电力与体积成正比的电池组成为了电动汽车无法摆脱的“包袱”。

以保时捷和通用为例，汽车制造商正在努力研究电池重量与功率之间迷一样的关系。

事实上，即使是今天的内燃机驱动跑车也只能勉强做到这一点：911 TURBO S的重量超过了3500磅（1.58吨），而且是在搭配轻量化套件的情况下。一辆GT3——保时捷的重量级明星，重达3222磅（1.46吨）。

目前，价格不高的混合动力车型最接近这个数字，它们使用较小的电池和电机来与汽油发动机搭配。

迈凯轮的工程师设法完全抵消了ARTURA的287磅（130公斤）混合动力硬件，包括194磅（88公斤）的电池。ARTURA的车身重量为3303磅（1.5吨），只比传统的570S多一点。

负责生产开发的执行董事达伦·戈达德（DARREN GODDARD）说：“实现汽车的重量中和非常重要。我们只在可以抵消的情况下增加电动汽车的重量，而且不会使驾驶体验受到影响。”

尽管如此，这仅仅是插电式混合动力车，而100%的纯电动汽车则必须把沉重的电池塞进每一个角落。

它在制造和销售一些有史以来最值得驾驶的内燃机动力轿车，如凯迪拉克黑翼，但也已经半只脚踏进电动革命的门槛。

通用汽车电气化战略总负责人蒂姆·格雷维（TIM GREWE）说：“电池组就好比房间里的大象。你没办法置之不理，必须解决它。”

对于通用汽车的设计师、工程师和执行官来说，他们把事业都献给了改进内燃机汽车。转向电气化就像开始锻炼新的肌肉，或者说，生长出一种全新的肌肉，然后学习如何使用它。

凯迪拉克首席工程师、凯迪拉克CT4-V和CT5-V黑翼之父托尼·罗姆（TONY ROMA）回忆到，他被选中设计像CELESTIQ一样的车型——该品牌的第一款电动轿车。

罗姆说：“要用装电池的汽车做燃油车能做的事情，需要很长的路要走，因为汽油是一种神奇的能量储存装置。这不是自以为是的主观声明，这是物理学，是客观事实。”

尽管他也知道，汽油正在走向衰落。他说：“技术变化如此之快，10年后我们可能又会有一个完全不同的讨论。”

2022年6月，在一年一度的古德伍德速度节上，从LUCID AIR到保时捷718 CAYMAN GT4 EPERFORMANCE，一众电动汽车都证明了改变游戏规则的潜力。LUCID AIR GRAND TOURING在速度节上赢下了最快量产车奖。

保时捷在4年前就设定了目标，决心将GT4 EPERFORMANCE瘦身到合理的3300磅（1.5吨），比CAYMAN GT4 CLUBSPORT或911 GT2 RS CLUBSPORT多300磅（136公斤）。最终的重量约为3500磅（1.58吨），如果采用碳纤维结构，可能会多节省160磅（72.6公斤）。

“没有什么比轻量级更昂贵。”保时捷客户赛车运动发言人霍尔格·埃克哈特（HOLGER ECKHARDT）说，“我们可以开发一个3000磅（1.36吨）的TAYCAN，但你必须花费100万美元——这不是正确的方法。作为制造商，我们必须找到更恰当的折衷办法。”

电气化篇章，保时捷的老手们开始不断学习新的技巧。他们试着加装AWD（ALL WHEEL DRIVE，全时四轮驱动），实际上能够使电动汽车更轻。

“为什么你要加装另一个动力系统来使汽车更轻？”福斯特说，“这是我们在开发初期的一大收获。”

首先要明确一下，接下来这段模糊的数学只适用于赛道驾驶：从100%油门到100%制动。

但是，通过前置制动动力学，保时捷了解到，驱动前轴可以使通过再生制动获得的能量增加一倍以上，根据福斯特和埃克哈特的说法，这意味着可以少携带550磅（250公斤）的电池。因此，在勒芒赛车里，一个“更轻”的电动GT4在理论上是可能的。

福斯特说：“比赛的每一分钟，我们将从每个车轴上得到一千瓦时的回报。”

在一个完美的理想状态下，这意味着在25分钟的战斗中捕获50千瓦时的能量，几乎与80千瓦时的电池组中全部60千瓦时的可用功率相匹配。将这两个数字相加，GT4 EPERFORMANCE就拥有了参加杯赛所需的110千瓦时。

电动汽车的另一个特点是近乎无限的控制权，这是内燃机汽车无法想象的。

我们熟悉的电动汽车在电脑限制功率以保护脆弱的部件之前，只能管理几次起步或部分圈数。福斯特说，GT4 EPERFORMANCE是第一辆可以在驾驶时间和最大功率之间无损切换的电动保时捷。

任何组件的热状态都不需要干预。这允许在603马力的理想功率下运行一场完整的杯赛。或者，以1073马力的功率运行大约18分钟。再或者，以402马力的输出将赛道时间延长到45分钟以上。

这种策略可以让制造商为不同的赛车或街道应用优化汽车。

保时捷在CAYMAN底盘上自下而上塞满了电池，但这仍然没有达到80千瓦时的电池组。将额外的电池整合到前轴上，也就是通常油箱所在的位置，就能做到这一点。CAYMAN目前的重心至少能够保持稳定。

但是性能控制就不是那么回事了。由于在磁力和扭矩方面的物理性质，电机正在打开感知和操控的新大门。

保时捷有史以来第一次能够细微地监测驾驶员的加速和控制输入，并调整操控行为——从入弯到出弯。GT4 EPERFORMANCE有10个操控设置。

通用汽车公司的格雷维对此表示赞同。在凯迪拉克LYRIQ上，通用汽车已经在通过转子的磁场每10微秒重新计算一次电扭矩，这些磁场基本上是通过齿轮比直接连接到车轮。这在内燃机动力装置上是不可能的。

“因此，甚至在轮胎开始打滑之前，你就能读到转子内的电流。”他说。

关于电池，很少有专家相信近期的化学突破将大大减少重量。这使得电池和电机的效率成为首要挑战。

LUCID公司因电机的小巧和冲击力而赢得了声誉。通用汽车和其他汽车制造商同样大幅提高了电池和电机的每磅效率。

“我们把电池和电机这两个最重的部件，用技术来处理，使它们尽可能地小。”通用的格雷维说。

内燃机发动机将（最多）40%燃烧的化石能源转化为前进的动力。汽车制造商正在将电动汽车的效率提高到90%以上。他们还可以重新获得至少85%的制动能量。

“因此，电动汽车只有8%到10%的总能量损失。”格雷维说，“这是巨大的、改变游戏规则的发展。”

保时捷的福斯特和埃克哈特称，保时捷GT4 EPERFORMANCE中的电能相当于9升（2.4加仑）的燃料，这能够使一辆保时捷电动赛车在赛道上运行半小时，而2.4加仑燃料的燃油赛车用只能3分钟。换句话说，燃料消耗减少了，效率反而提高了10倍。

这些品牌正在技术的过去、现在和未来之间进行一场大胆的走钢丝表演。