對(duì)內(nèi)燃機(jī)造成有害污染的持續(xù)關(guān)注，以及過(guò)去3年來(lái)電池技術(shù)的進(jìn)步及其成本的降低（降低了50%），正在加速推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。根據(jù)國(guó)際能源署（簡(jiǎn)稱“IEA”，位于法國(guó)巴黎）的報(bào)告，2017年全球電動(dòng)汽車(chē)飛速增長(zhǎng)了54% ，達(dá)到310萬(wàn)輛，到2030年將達(dá)到1億2500萬(wàn)輛。彭博新能源財(cái)經(jīng)預(yù)測(cè)，到2040年，電動(dòng)汽車(chē)將占所有新車(chē)銷售的55%以及全球車(chē)輛的33%。

幾乎每一家汽車(chē)制造商都在擴(kuò)大電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)品組合，比如，福特最近宣布了40款電動(dòng)汽車(chē)的全球陣容。位于英國(guó)牛津郡Grove的Williams Advanced Engineering公司（以下簡(jiǎn)稱“Williams”）于2017年推出了其FW-EVX平臺(tái)。針對(duì)制造商們尋求下一代的電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)或簡(jiǎn)化特定領(lǐng)域的技術(shù)改進(jìn)需求，FW-EVX 純電池電動(dòng)汽車(chē)（簡(jiǎn)稱“BEVs”）可通過(guò)添加或減少電池模塊來(lái)擴(kuò)展到其名義的2800mm的軸距。與插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（簡(jiǎn)稱“PHEVs”）相比，BEVs的發(fā)展速度更快，目前已占據(jù)全球電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)66%的份額，并占據(jù)了福特計(jì)劃車(chē)型中的16個(gè)。

FW-EVX平臺(tái)設(shè)計(jì)圖

可擴(kuò)展的電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)：Williams Advanced Engineering公司開(kāi)發(fā)了FW-EVX，以為尋求下一代技術(shù)的汽車(chē)制造商提供一種輕量化、緊湊的平臺(tái)，其模塊化的電池設(shè)計(jì)支持多種車(chē)型類型和軸距，而其制造工藝可以為高產(chǎn)量應(yīng)用而得到擴(kuò)展（圖片來(lái)自Williams Advanced Engineering）

Williams的技術(shù)總監(jiān)Paul McNamara解釋說(shuō)，通過(guò)制造碳纖維復(fù)合材料的底盤(pán)，使之成為多功能的、集電池冷卻和碰撞保護(hù)于一體的輕量化結(jié)構(gòu)。毫無(wú)疑問(wèn)，FW-EVX推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)模式（即中央、底部的電池包與前軸和（或）后軸的電動(dòng)電機(jī)）達(dá)到新的性能水平。這種高水平的集成，創(chuàng)造了“減輕重量、減小空氣阻力、增加電池容量和延長(zhǎng)續(xù)航里程”的良性循環(huán)。

性能與血統(tǒng)

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，包括擁有38個(gè)電池模塊的底盤(pán)，后方的兩個(gè)電動(dòng)電機(jī)和前方的一個(gè)電動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)裝置、差速器、電子設(shè)備、車(chē)輪、輪胎和4個(gè)叉骨懸架，總重955kg。按照Williams的計(jì)劃，加上輕質(zhì)車(chē)身之后，一款寶馬M4大小的汽車(chē)，總重是1750 kg。該平臺(tái)擁有一個(gè)80kWh的電池，它將提供依據(jù)New European Driving Cycle（簡(jiǎn)稱“NEDC”）標(biāo)準(zhǔn)的552 km的續(xù)航里程。NEDC是一種測(cè)量汽車(chē)燃油消耗、排放和運(yùn)行里程的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，2017年，它被Worldwide Harmonised Light Vehicle Test Procedure（簡(jiǎn)稱“WLTP”）所取代。WLTP采用全球收集的真實(shí)駕駛數(shù)據(jù)與理論駕駛曲線進(jìn)行對(duì)比，這應(yīng)該使之比美國(guó)使用的環(huán)境保護(hù)署（簡(jiǎn)稱“EPA”）試驗(yàn)更具可比性。

在由InsideEVs排列的24款BEVs中，只有特斯拉的Model X P100D和Model S 75D接近性能要求，電池容量分別是75 kWh和100 kWh，NEDC續(xù)航里程分別是 336英里和304英里，但重量分別超過(guò)了408 kg 和680 kg。特斯拉Model 3 Long Range 與FW-EVX完全匹配。而最暢銷的日產(chǎn)Leaf配一個(gè)40kWh的電池，以輕193kg的重量提供了235英里的NEDC里程（值得注意的是，Williams設(shè)計(jì)了日產(chǎn)Bladeglider EV）。然而，還沒(méi)有什么能夠比得上FW-EVX的480kW的峰值功率。以150 kW的水平最接近這一功率值的是2018雪佛蘭Bolt（采用60kWh的電池，NEDC運(yùn)行范圍是323英里）以及2019現(xiàn)代Kona（采用64kWh的電池，NEDC運(yùn)行范圍是258英里）。

FW-EVX的性能還超過(guò)了中國(guó)（是人們預(yù)測(cè)的全球最大的EVs市場(chǎng)）更嚴(yán)格的新標(biāo)準(zhǔn)。為了獲得政府補(bǔ)貼，中國(guó)生產(chǎn)的可長(zhǎng)距離運(yùn)行的BEVs必須擁有超過(guò)400 km的運(yùn)行范圍以及105 Wh/kg的能量密度。FW-EVX提供了552km的運(yùn)行范圍，且能量密度超過(guò)所要求能量密度的兩倍，達(dá)到235Wh/kg。

也許這應(yīng)該是可以預(yù)料的到的，畢竟，Williams是由弗蘭克·威廉姆斯爵士（FW-EVX中的“FW”）啟動(dòng)的著名的一級(jí)方程序車(chē)隊(duì)的技術(shù)和工程服務(wù)兄弟單位。Williams創(chuàng)建于2010年，它于2014年開(kāi)了一家專門(mén)的新工廠，現(xiàn)已擁有超過(guò)250名員工，并完成了80個(gè)項(xiàng)目，40個(gè)項(xiàng)目在進(jìn)行之中。

Williams在EV技術(shù)方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，其在飛輪和動(dòng)能回收系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“KERS”）兩個(gè)方面為汽車(chē)、公共交通和能源應(yīng)用開(kāi)發(fā)了世界領(lǐng)先的專業(yè)技術(shù)。作為ABB FIA方程序E錦標(biāo)賽（全球首個(gè)全電動(dòng)國(guó)際單座街道賽車(chē)系列賽事）的唯一供應(yīng)商，Williams還開(kāi)發(fā)了高能量密度電池和電動(dòng)機(jī)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)高性能、高耐久性和可預(yù)測(cè)性非常必要。

自2014年第一場(chǎng)比賽開(kāi)始，相當(dāng)于超過(guò)1100輛電動(dòng)方程序賽車(chē)采用Williams電池運(yùn)行了24萬(wàn)英里，在比賽中發(fā)生的碰撞還證明了其對(duì)最高安全性能的承諾。其他值得一提的進(jìn)展還包括用于福斯奧迪的高性能電池，以及其領(lǐng)導(dǎo)的H1PERBAT聯(lián)盟，該聯(lián)盟由英國(guó)政府選出，以開(kāi)發(fā)一種混合動(dòng)力的電池，與當(dāng)前技術(shù)相比，這種電池的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)、充電更快，從而能以較少量的電池提供較高的動(dòng)能。事實(shí)上，Williams于2018年9月宣布，其將與Unipart Manufacturing Group（簡(jiǎn)稱“Unipart”英國(guó)牛津Cowley）合作，成立一家名為“Hyperbat Ltd”的合資公司。雙方將于2019年初在Unipart位于英國(guó)考文垂的基地建造英國(guó)最大的獨(dú)立電池制造工廠，其最初的用戶將是限量生產(chǎn)的阿斯頓·馬丁Rapide E 。

伴隨著一系列EV技術(shù)的開(kāi)發(fā)，Williams還開(kāi)發(fā)了其商標(biāo)和正在申請(qǐng)專利的223技術(shù)，以及RACETRAK復(fù)合材料加工技術(shù)。針對(duì)高產(chǎn)量、低成本的汽車(chē)應(yīng)用，這些解決方案為應(yīng)對(duì)“如何使電動(dòng)汽車(chē)的性能和效率最大化”這一挑戰(zhàn)而應(yīng)運(yùn)而生?；赪illiams在快速加工輕量化碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)新，這些解決方案還引起了航空和風(fēng)能行業(yè)的關(guān)注。

將系統(tǒng)集成到結(jié)構(gòu)中

F1賽車(chē)是流線型效率的典范——一切都被設(shè)計(jì)成協(xié)同工作。通過(guò)一系列實(shí)用而漂亮的融合，Williams將這一思想帶入到FW-EVX之中。

FW-EVX結(jié)構(gòu)的核心是其250mm厚的“skateboard”單體構(gòu)造，它將電池模塊存放在兩個(gè)中空的承載CFRP側(cè)軌（側(cè)梁）之間，這些側(cè)軌同時(shí)從擠壓罐輸送空氣——位于汽車(chē)前部的雙進(jìn)氣口通過(guò)內(nèi)部鋁制散熱器來(lái)冷卻電池。這取消了位于前部的傳統(tǒng)散熱器，最大程度地減小了汽車(chē)的整個(gè)前部結(jié)構(gòu)以及換熱器的氣動(dòng)阻力。這種鋁制散熱器還可充當(dāng)電池周?chē)氖芸胤鬯閹?，以增加沖擊保護(hù)。

位于一體式車(chē)身內(nèi)的38個(gè)電池模塊不僅提供了EV的動(dòng)力，還提供了結(jié)構(gòu)。每個(gè)136mm寬的電池模塊都包含LG Chem公司（韓國(guó)首爾）生產(chǎn)的10個(gè)袋式鋰離子電池。袋子被放在一個(gè)CFRP盒中并得到保護(hù)。38個(gè)電池模塊盒中的每一個(gè)均采用扁平的CFRP板材和高度自動(dòng)化的223工藝制成：當(dāng)盒表面的板材部分固化后，在固化表面之間留下柔韌的未固化鉸鏈，這些鉸鏈允許將固化的板材部分折疊成盒子，然后進(jìn)行最終固化和粘接，以形成剛性的外殼。每一個(gè)盒子都是一個(gè)抗沖擊、可承載的外骨架，從而有助于提高碰撞的安全性。這些盒子被單獨(dú)放置并一起起保護(hù)的作用，通過(guò)整體式車(chē)身而提供顯著的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度，進(jìn)而可以處理一些負(fù)載（否則這些負(fù)載將由CFRP 側(cè)軌來(lái)管理），這樣可以使它們的設(shè)計(jì)更加輕質(zhì)。

系統(tǒng)作為結(jié)構(gòu)：鋰離子電池被安裝在位于底盤(pán)的單體電池包內(nèi)的CFRP盒中。采用223 折疊成型工藝制成的這些外骨架保護(hù)FW-EVX的38個(gè)電池模塊，同時(shí)為底盤(pán)提供扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度，使其CFRP側(cè)軌更輕

CFRP側(cè)軌裝有鋁制散熱器，引導(dǎo)空氣冷卻電池模塊（圖片來(lái)自Williams Advanced Engineering）

rCF叉形支架

FW-EVX采用了比傳統(tǒng)的鋁支架減重達(dá)40%的CFRP叉形支架，歸因于RACETRAK工藝，其成本與鋁件相當(dāng)。正如《Engineering UK》雜志2017年5月的一篇文章所報(bào)道的那樣，RACETRAK是基于高壓樹(shù)脂傳遞模塑成型（HP-RTM）、與英國(guó)國(guó)家復(fù)合材料中心（簡(jiǎn)稱“NCC”，英國(guó)布里斯托爾）合作開(kāi)發(fā)的工藝。FW-EVX叉形支架的設(shè)計(jì)組合了3種纖維形式與一種樹(shù)脂。纏繞在錨定點(diǎn)上的單向材料以接近零的浪費(fèi)而提供了更高的強(qiáng)度。而以非織氈形式對(duì)回收碳纖維（rCF）（重量占復(fù)合材料部件的80%）的應(yīng)用，則為降低成本、增加可持續(xù)性提供了幫助。環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯樹(shù)脂已在大批量生產(chǎn)的HP-RTM復(fù)合材料懸架部件中得到應(yīng)用。據(jù)Williams的輕量化結(jié)構(gòu)首席技術(shù)專家Iain Bomphray介紹，這種后叉形支架是有史以來(lái)在NCC 的壓機(jī)上制造的最厚的部件，由此而獲得的高效CFRP結(jié)構(gòu)控制臂可以在90s內(nèi)成型出來(lái)，包括鋪層在內(nèi)的總的循環(huán)時(shí)間是5min。

由回收CFRP制成的RACETRAK叉形支架：FW-EVX采用的CFRP叉形支架被稱作“RACETRAK”，是在HP-RTM工藝中采用單向回收碳纖維（rCF）制成（圖片來(lái)自Williams Advanced Engineering）

未來(lái)發(fā)展的靈活性

雖然廣泛應(yīng)用了CFRP，但按照FW-EVX平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其單體車(chē)身和懸架中仍使用了鋁。為實(shí)現(xiàn)車(chē)輛總體的性能和效率目標(biāo)，對(duì)所選擇的材料和成型工藝進(jìn)行了優(yōu)化和定位。該平臺(tái)的設(shè)計(jì)也很靈活，比如，雖然目前電池模塊采用的是LG的袋式電池，但卻可以適應(yīng)更多的電池形式；為獲得高性能而選用的現(xiàn)成的動(dòng)力總成部件，也可以替換成制造商指定的替代品。

與此同時(shí)，Williams還在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和測(cè)試FW-EVX平臺(tái)?！拔覀円褜⑽覀儚V泛的知識(shí)應(yīng)用于復(fù)合材料和系統(tǒng)中，以重新思考電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)和制造。”Bomphray說(shuō)，“讓我們與眾不同的，不僅是我們的設(shè)計(jì)和制造能力，還包括我們能夠讓所有的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)協(xié)同運(yùn)行。我們已經(jīng)能夠降低空氣阻力和重量，以及減小復(fù)雜性，并由此而實(shí)現(xiàn)更大的動(dòng)力、安全性和運(yùn)行里程?！?/p>