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当人类已经可以深入万米深海,“路上潜艇”是不是也不远了?

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占地球面积70%的海洋是人类难以触碰的“禁地”,对于海洋探索的愿望,一直深藏在人类的脑海之中——几十上百米的粗壮腕足海怪、西方的塞壬和东方的鲛人、失落的亚特兰蒂斯、四海龙王坐镇的海底龙宫……无数神话与科幻作品的灵感来源于那片深蓝,而人类对于它的探索也从未停止。

在现实世界中,生活在马来群岛的古老巴瑶族人的PDE10A基因发生了突变,在小鼠实验中,这个基因可以激发更高水平的甲状腺分泌,刺激脾脏变大,而更大的脾脏能储存更多携带氧气的红细胞。这个突变让巴瑶族人可以闭气5分钟潜到70米深,而且世世代代拥有了在海洋中生存的本事。[1]


巴瑶族和萨鲁安族脾脏对比 | 参考资料[1]

别人的本事总是只能看看就好,对于我等平平无奇的普通人来说,如何能更好地驾驭未知的水下世界?

密封,驾驭水的第一要义

既然人类本人无法潜入海里,那外面套个罩子呢?

16世纪,英国科学家威廉·伯恩(William Bourne)就天马行空地提出了潜水艇的设想,那是一艘由皮革密封的木质“水桶”,下潜的时候还需要不断手动用钳子收缩舷侧以缩小体积。但这只是一个构想,最终也没有造出来这艘“皮潜艇”。

今天,我国独立制造研发的“奋斗者号”潜水器已经可以深入马里亚纳海沟,通过解决钛合金基础科学等问题,材料强度、韧性和可焊性的问题得到了解决,再加上比头发丝还细几十倍的加工精度,实现了气密和抗压层面的超级可靠,让“奋斗者”下潜到10909米的深度依然安然无恙。


海底奋斗者号模拟动画 | 央视网

一方面,随着潜水器朝着更深处进发,人类已经可以触及到地球藏在海底的真面目;另一方面,人类也在探索如何在水陆之间灵活切换,毕竟作为陆地生物,不受障碍地下水、上岸好像更能满足大多数人的兴趣。


二战时期的美军“鸭子车” | Wikimedia commons

这不,在新加坡,我们就可以看到诞生于70多年前,以二战时期的战车为蓝本打造的六轮两栖装甲“鸭子车”(GMC DUKW),这个两吨重的船形车靠着焊死的密封车底以及改造后的排气管,能浮在水面缓缓前进,同时也不影响在陆地上的行驶。而在现代战场上,能实现水陆两用的“两栖战车”更是成为了克敌制胜的致命武器。

涉水,城市驾驶的短板

看起来,人类已经完美掌控在水中安然无恙的技巧了?假设我们开的是一艘潜艇,或者一辆两栖装甲车,这个答案是肯定的。但是如果把场景放在城市里,下了好几天比“依萍跟她爸要钱那天”还大的雨之后,城市内涝造成的涉水驾驶场景就会让人、车置于危险之中。

即使你是汽车小白,也一定知道汽车排气管的位置。跟新加坡的鸭子车不一样,普通汽车的排气管通常都是“低低在下”,当水面高过排气管时,只要松油门或者换挡造成发动机排气压力下降,水就会倒吸入排气管,沿着尾气催化器直捣发动机。当积水超过汽车轮胎一半高度时,激起的涌浪就会把水推到发动机进气口,这时泼上一杯水,发动机就可能会熄火,甚至造成车内系统说挂就挂了。


排气 | 图虫

不过新能源汽车就不一样了,用潜艇技术行业的术语来说,它属于Air Independent Propulsion(AIP),也就是不依赖空气推进的一套系统。这是因为新能源汽车本身在无需获取外界空气中氧气的情况下,也能够长时间地依靠电池和电机系统驱动车身,按理说应该不用担心排气管和发动机进水了。但别高兴太早,电池进水是一个更可怕的问题。因为在“洪水猛兽”面前,如果周身通电的新能源汽车的车身和电池包的密封设计没做好,那整辆车轻则容易down机,严重的时候会短路、漏电甚至爆炸。

那么,是不是咱们新能源党一到下雨天就只能家里蹲了呢?当然不啦~今天我们已经可以看到一些新能源界的优等生,面对超高水位的浸水环境也是完全没在怕的,堪称“路上潜艇”!不信?在果壳和全球汽车安全领导者——沃尔沃的合作中,我们就通过一场水深高达1.5米的整车“水底漫游挑战”,验证了沃尔沃保证电池安全的核心科技,让你真正get城市涉水中更安全的驾驶。

如何打造一台“路上潜艇”?

在“水底漫游”挑战实验里,我们终于有机会干了一件之前一直不敢干的事——把一辆沃尔沃XC40纯电版放进一个水深1.5米的大型玻璃水池里,开始了整车密闭潜水测试,最后甚至直接开窗浸水12小时,通过层层测试,来对沃尔沃XC40的电池安全性进行了一个名副其实的“深度体验测试”。


别看沃尔沃XC40纯电版可以轻松应对1.5米整车浸没测试,要知道同级别紧凑型的某些燃油SUV在涉水深度上只有40厘米左右(差不多也就到你小腿那么高)。这种远超普通燃油SUV的涉水深度,首先是由之前提到的“AIP”的特性决定的,因为纯电动车本身没有发动机进气口和排气管,不需要环境空气参与能量转化过程,另外一方面也是得益于沃尔沃严格的整车封装标准。

IP67电池封装,超高等级防水防尘

今天几乎所有电动汽车产品的电池包都需要满足一个叫做IP67的防尘防水等级标准。其中,IP(Ingress Protection Rating)指防护安全级别,IP后的第一个数字为固态防护等级,第二个数字为液态防护等级。达到IP67这个级别的电动车防水要能做到一米水深半小时。

这里的一米水深不是内涝的路面水深,而是没过电子设备的水深,差不多相当于整车已经完全沉没在水中的情况。虽然标准是有了,但梅雨季节电动汽车涉水、泡水现象还是频频出现,大概是因为有些汽车的零部件(尤其乘员舱内的电子零部件)实际执行并没有达到IP67的防水要求。

而沃尔沃则是按照标准严格执行,完整地将电池组通过上下盖连接和密封胶结构封装了起来,还将整个电机和逆变器的防水等级提升到了最高的IP69K,哪怕在高压和高温水的冲洗下也不会进水,可以隔绝尘沙和水的侵染,从根源杜绝由水引发的安全隐患。




除了电池防水,电池的整体安全也是要画线的重点。新能源汽车的电池包堪称一个“潘多拉魔盒”,即使逃过了浸水短路的风险,在碰撞、高温、过充以及穿刺这几座大山面前也很难幸存。

这些危机,其实都是引发电池短路的导火索,影响电池安全性能的考验。回想一下你和对象(如果有的话)吵架之前,那一定是暗潮涌动。电池也一样,当车载锂电池短路发热时,会发生一种累积的、互相增强的作用,最终导致电池损坏。


红外摄像下热失控的电池 | giphy

还好,沃尔沃表示已经深谙安全之道,电池包的安全也尽在掌控之中。

高强度铝架安全笼,高效避免外力损坏

沃尔沃XC40的电池包系统外部罕见地利用高强度铝架打造了一个安全笼结构,形成了一个像我们胸腔一样的防撞安全区,可以缓冲吸收一大部分撞击的能量,避免了电池包受到外力产生的损坏。而且如果一旦发生碰撞,高压电池包会与车辆自动断开连接,确保整个车身没有带电的危险。

实时电池管理系统,解决电池“暴脾气”

在日常驾驶过程中,针对整个电池组,电池管理系统也会实时监测每个模组电压和温度调节,确保每个电芯模组电压、温度的一致性,防止哪个电池突然“头脑发热”搞事情。而且电池包内有两层模组,每层模组都设计有防火棉,在电池包外部与车身之间也设计有防火隔热材料。也就是说,我们可以在沃尔沃电池包里最多找到三层防火设计,保证热失控后不会爆燃。


看到这里,你或许已经彻底理解什么叫做“将安全进行到底”。无论外界的标准如何界定、整个行业如何表现,在沃尔沃这里,安全就是一条绝对不能跨过的红线。也正是因为沃尔沃对安全的坚持,让它有了强底气,能在众目睽睽之下进行整车“水底漫游”等高难度挑战。


当整个新能源行业乘着市场需求的东风一路高歌猛进,其实无论是涉水驾驶还是碰撞意外,在一个交付到消费者手中的产品身上,我们应该看到它尽可能地为用户提供更安全、可靠的设计思路和理念。

首先,沃尔沃在安全配置上可谓不计成本,即便是低配车型,其安全配置也一应俱全,绝不含糊。其次,“安全”二字深入品牌肌理,虽然当下电动车都在追求长续航等指标,但沃尔沃坚持认为,排在所有的指标最前面的永远是“安全”。此外,沃尔沃还一直秉承着开放共赢的理念,将其安全技术发明无偿共享给其他品牌,如三点式安全带、E.V.A.安全平等行动等,不为一家独大,只为引领汽车行业共同进步。所以我们能看到,不论燃油车时代还是电动车时代,沃尔沃在人类出行安全领域一直都是行业标杆。

得益于沃尔沃这样的企业坚持将“安全进化论”从一而终地踏实走完,新能源汽车能真正在保证安全的基础上,为我们带来舒适、健康的现代驾驶体验。

参考文献

[1] Ilardo, M. A., Moltke, I., Korneliussen, T. S., Cheng, J., Stern, A. J., Racimo, F., ... & van den Munckhof, I. C. (2018). Physiological and genetic adaptations to diving in sea nomads. Cell, 173(3), 569-580.

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