用上了与星舰一样的钢板,特斯拉Cybertruck都有哪些“黑科技”

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发布时间:2024-08-20 19:18

跳票许久,除尘烟雾收集罩特斯拉电动皮卡Cybertruck,最近终于迎来首批交付。

这辆车充满了激进设计,也导致在生产上困难重重,马斯克曾在特斯拉的财报电话会议中说:“我怎么强调都不为过,制造比最初的设计要困难得多。”

他将Cybertruck的生产困境比喻成Model 3当年所遇到的产能地狱,马斯克甚至开玩笑说:“我们用Cybertruck给自己挖了坟墓。”

Cybertruck看起来非常炫酷,充满了科幻感,当然也充满了“黑科技”。它的外观设计灵感来自于电影《回到未来》;全车外骨骼采用了30X不锈钢,厚重的钢板可以抵御冲锋枪扫射;野兽版的零百加速达到2.6秒,是全世界最快的皮卡;Cybertruck可以配备车顶光伏,还有涉水模式;Cybertruck也有更底层的技术革新:48V电气架构,以及采用了线控转向,后轮也有转向功能……

当然这些优点也同样带来问题,首当其冲的就是“产能地狱”,并且因为一些激进创新,也使其走向全球市场充满障碍。

如今Cybertruck已经收获超过200万个订单,按照特斯拉自己估算的每年25万辆产能,如果预定订单全部实现交付,已经排到了8年后。但马斯克对于Cybertruck的预期却颇为冷静,他认为需要很长时间才能在这辆车上赚钱。

Cybertruck目前共发布了3款车型:1)三电机“野兽版”,售价为99,990美元(约合人民币 72万元),提供845马力,续航里程为515公里,零百加速2.6秒;2)还有一款双电机全轮驱动版,79,990美元(约合人民币 57万元),功率600马力,续航里程547公里,零百加速4.1秒。3)到了2025年,特斯拉还将推出后轮驱动的单电机版本,售价60,990美元(约合人民币44万元),续航里程402公里,零百加速时间6.5秒。

今天这篇文章,我们就来聊聊Cybertruck,它有哪些“黑科技”?皮卡是一个怎样的市场?马斯克所推崇的“工程交叉方法论”(比如Cybertruck的车身材料与SpaceX的星舰相同),能否解决产能问题?……Enjoy:

特斯拉Cybertruck有哪些“黑科技”?

综合券商、媒体、测评机构等各方观点来看,Cybertruck的“黑科技”主要体现在如下几个方面:1)全新的30X不锈钢车身;2)全世界加速最快的皮卡;3)48V电气架构;4)线控转向;5)车顶光伏;6)涉水模式。

1、全新的30X不锈钢车身

不锈钢车身可以说是Cybertruck最亮眼的特征,但也有可能是最糟糕的缺点。

这个材料被称为“30X冷轧不锈钢”,是由300系列不锈钢发展而来的合金变体,其实在保温杯等产品中,已经得到过应用。但特斯拉用了一种“冷轧工艺”,来提高金属硬度。

这种材料也应用在SpaceX的星舰表面,所以有人开玩笑说Cybertruck是在帮SpaceX清理“库存边角料”,颇有一种LV用小皮料制作口红包和钥匙扣的感觉。

Cybertruck与SpaceX星舰用的是同一种不锈钢材料

这 种材料到 底有多坚硬? 下面这个爆火的截图已经说明了一切。 Cybertruck能防弹,在“暴力防弹测试”中,没有任何一颗子弹穿透车门,无论是汤普森冲锋枪、MP5还是9mm手枪,都被结结实实的挡住了。

特斯拉的暴力枪击测试

特斯拉擎天柱人形机器人,测试Cybertruck防弹的模拟视频。虽然这个视频是电脑做的,但马斯克说明年就可能让这个视频成真。

除此之外,在16英里的侧翻测试、35英里的正面撞击测试、38英里的侧面碰撞测试中, Cybertruck表现仍然坚挺,都无法破坏或者打翻30X不锈钢的车身。

依靠车身外骨骼本身的坚硬,也极大程度地弥补承载车身抗扭不足的缺点,使车身抗变形、碰撞的能力大幅加强,也能在发生碰撞时分散过大的冲量,保护车内的人。

Cybertruck也不需要喷漆或是车衣,依靠在不锈钢材料中添加18%的铬元素,能在车辆表面形成一层氧化铬膜,以此隔绝氧气和水的直接接触,因此Cybertruck天生就能阻止金属氧化生锈,无需车漆。

这种外骨骼结构还带来了一个节省空间的好处。在传统汽车结构中,车身骨架是夹在外层的“钣金皮肤”+内饰的“塑料件”中间,形成了一个三层结构,其实很占空间。所以有些车的外观看起来很大,但真正坐进去之后,发现内饰空间并没有想象中的大。

而这种外骨骼结构的直接结果,就是车内空间利用率大大提高了。Cybertruck的前排可以横向坐3个人,整车可以坐6个人,装载空间达到1000立方英尺。相比之下,与Cybertruck外观尺寸几乎一样大的福特F150猛禽,其装载空间只有不到500立方英尺。

以上说的都是优点,下面我们来说说风险。自20 世纪 60年代以来,汽车制造商已经尝试过将这种不锈钢材料用于车身。在20世纪60年代,福特曾在两款车型中使用了302不锈钢合金,以及在20世纪80年代,德劳瑞恩(Delorean)生产了DMC-12,其车身是由304不锈钢合金制成,但这些尝试都以失败告终。

不锈钢没有被主流使用是有原因的,冷轧使材料非常坚固,但这样做会牺牲延展性和可成型性,从而限制了设计和制造的灵活性。所以Cybertruck也陷入了“产能地狱”,以及很多媒体报道过的瑕疵问题,比如车身的不同板块存在间隙/没对齐、表面处理问题等等。

其次,车身太重还会减少续航。在电动车中,车身轻量化才是主流,比如福特F150电动皮卡,采用了铝合金打造大部分车身,铝材用量占比约77%,这使得整车重量减轻约317.5 kg,能有效提升能源运用效率,而不锈钢材料远远重于铝材。

修理也成为了新的难题。如果出现重大事故,与普通汽车车身相比,Cybertruck的维修难度高很多。因为不锈钢太硬很难修理,特别是要想从视觉上,完美地修复没有涂色的钢板,是难度很大的工程,还需要很长时间,这会导致修理费用暴涨,可能还不如换一块新钢板,所以Cybertruck车主可能会面临高昂的保险费用。

电影《回到未来》里的DMC-12,这款车型只生产了8583辆就停产了。

2.全世界加速最快的皮卡

在Cybertruck的交付仪式上,特斯拉公布了一个与保时捷911的1/4英里加速赛。Cybertruck野兽版的零百公里加速,仅需2.6秒。这使得Cybertruck在拖着一辆保时捷911的前提下,依然在直线加速中跑赢了一辆保时捷911。

马斯克说,Cybertruck做到了“比卡车更实用,比跑车更速度”。

在动力挑战中,Cybertruck拉着超过十吨的重物,轻松胜过以柴油为动力的Ford F350、F150 Ligntning纯电、Rivian R1T。这得益于Cybertruck具备超大容量的电池系统,能以120V和240V输出最高11500瓦的电力。

3.48V电气架构

Cybertruck彻底抛弃了以前的12V系统,采取了48V。

这里的48V,主要针对的是车内系统,是给车内设备供电的那块电池的输出电压,不是说给车辆提供动力的那块动力电池。

如今在高端电动车中,主动力电池基本都上了800V的高电压平台,Cybertruck也是如此,所以动力才很强劲。

但对于车内系统供电的电池,很多车型都还停留在12V,这造成了很多限制。比如接线和组件必须更大、更重,才能处理高电力负载。对于那些对功率要求更大的设备,比如照明、绞车、空气压缩机等等,12V可能不够用。

所以Cybertruck直接采用了48V电气架构,可以更好地适应高负载设备,采用更细、更少的车内线束,并为未来高算力芯片提供充足的电力保障。

从行业趋势来看,12V系统的承载能力很快会达到极限。面对电动车越来越多的智能化需求,一个更高的电气架构,是大势所趋。很多以前车内装不了的“黑科技”,在48V平台上会更容易实现,带来了更大的潜力空间。

4.线控转向

Cybertruck采取了线控转向系统(Steer-by-Wire System) ,这是新一代的转向系统,其中转向盘和转向轮之间没有直接的机械连接,而是通过电子信号进行控制。

线控转向系统的优点在于灵活性高,操纵稳重,狭窄空间更易操控,能实时监测系统安全,转向效率也高。

线控转向系统

有汽车测评媒体做了研究,在低速行驶时(40英里/小时以下),Cybertruck后轮可以朝相反方向最多旋转10°,使车辆在低速下更加灵活,尤其在停车场内转弯更加容易。

在40英里/小时以上的高速行驶时,后轮会在与前轮相同的方向上改变1到2度,提供更稳定的运动。这使得在车道之间变换时更加平稳,整体感觉就像是加长了轴距。

Cybertruck还配备了四轮转向技术,其基本原理是让车辆的前后轮以不同方向转向,从而实现更小的转弯半径。对于Cybertruck这样尺寸巨大的车型来说,这样的设计减少了在狭小空间内操作车辆时的不便,使其更灵活。

5.车顶光伏

开电动车经常会有里程焦虑,特别是对于皮卡这种车型。

对于Cybertruck来说,有一个新能源补能方案非常重要。马斯克给出的答案是:车顶光伏,即在车后顶安装一块光伏板,为Cybertruck的电池补能。车载太阳能电池板暴晒一天,可增加24公里的续航里程,特别是在应急条件下补能。

车顶光伏的一个好处是“无感知补能”,可以维持电池低温管理、整车热管理系统等等所需的电量,显著改善车辆长时间停放导致的锂电池掉电。

此外,由于Cybertruck本身还能作为一个大型“移动充电宝”,直接外送11.5kW的电量,给家庭用户带来额外电力保障。那么拥有车顶光伏的Cybertruck,就是一个“小型光伏电站”。

Cybertruck的车顶光伏

早在几年前,特斯拉就申请了Cybertruck专用的太阳能面板专利。当然,马斯克称这并非是将Cybertruck打造成一个纯太阳能汽车,光伏所发的电只是起到一个辅助作用,以减轻动力电池的负担。由于皮卡特殊的造型,这块选装的太阳能板面积很大,因此也拥有良好的发电功率。

Cybertruck的车载太阳板是选配的,Cybertruck也是特斯拉首款具有太阳能选装配件的车型。

6.涉水模式

Cybertruck有一个名为“涉水模式”(Wade Mode)的功能,主要是为了帮助车辆在水中行驶并避免损坏。

过去四年来,马斯克一直坚称Cybertruck将具备水陆两栖能力,甚至要让它成为有效的“水上交通工具”:“需要在拖车挂钩上安装一个电动螺旋桨,才能更快地行驶”。当然,特斯拉官方尚未提及螺旋桨,也没有在最近发布的Cybertruck配件页面上展示。

目前“涉水模式”的工作原理是,在涉水时提升车身高度,并对电池进行加压。当然,现在我们能看到的,仅是Cybertruck 在海边的简单涉水测试,还不知道更高强度下的情况。目前的涉水模式,应该能够帮助Cybertruck应对台风或是暴雨期间的大量积水。

Cybertruck的涉水模式

皮卡是一个怎样的市场?

皮卡是美国文化的重要组成部分,全世界最喜欢皮卡的是美国人。

皮卡占据了美国每年20%的轻型汽车总销量,而欧洲和中国仅为1%。

皮卡还是美国汽车制造商最赚钱的细分市场之一。按照福特的说法,皮卡是“按收入计算,仅次于iPhone的第二大最有价值的消费产品”。赢得皮卡市场,可能会对特斯拉产生重大推动作用,即使不是在利润上,至少在品牌吸引力方面也是如此。

不过皮卡这个细分市场集中度很高,长期以来一直由底特律三巨头(D3,福特、通用汽车、斯特兰蒂斯)主导,这三家占据了80%多的美国市场份额。而行业的第四名丰田,占据了10%-12%的市场份额。这四家强有力的竞争对手,似乎令新进入者举步维艰。

此外,皮卡并不一定适合纯电动车。HSBC曾分析过一种现象,即电动汽车普及率相对较高的州,对皮卡车的偏好较低,反之亦然。例如,电动汽车普及率最高的加利福尼亚州,是皮卡普及率最低的州之一,而皮卡销量最高的德克萨斯州,其电动汽车的普及率相当低。

当然,D3也都在拥抱电动化浪潮,比如福特推出了F-150 Lightning。还有新兴竞争对手Rivian R1T,也已经开始在美国道路上亮相,随着越来越多的竞争对手加入这一领域。

特斯拉Cybertruck与其他电动皮卡竞品对比

Rivian R1T

特斯拉强大的品牌号召力,与Cybertruck拉风的科幻设计,令其在初期就获得200万个订单,接下来特斯拉只需要专心解决最终交付,这不仅是对市场认可度的考验,也是对特斯拉的工程水平提出了更高要求。

“要想实现Cybertruck的量产,并以人们能承受的价格实现正向现金流,这需要我们做大量工作。我只是想降低人们对Cybertruck的期望值。这是一款很棒的产品,但从财务角度来看,它还需要一年到18个月的时间才能成为一个显著的正向现金流贡献者。”马斯克说。

另一方面,随着Cybertruck进入交付阶段,各大改装厂也开始摩拳擦掌,比如著名的改装配件大厂Unplugged Performance推出了一系列套件,专为Cybertruck 车主量身定制。

其中,包括重型钢制保险杠和金属侧踏板岩石滑块,还有尖端的碳纤维车身面板和高输出 LED 灯条,以及巧妙设计的车床存储解决方案和 MOLLE 面板。除此之外,还有悬架升降套件、新的车轮设计和底盘装甲等。

一些改装厂的设计方案

用“工程交叉方法论”解决产能问题

当下,由于Cybertruck激进的创新,眼前最大的问题就是产能。

车身采用的不锈钢,容易弹回原来的形状,这意味着它不能像大多数汽车制造商,使用更柔韧的钢材那样,容易冲压成零部件,而Cybertruck需要特殊的制造技术。马斯克也在2019的发布会后向大众解释,这样坚硬的新材料,几乎会毁了冲压机。大量的制造挑战,导致了特斯拉在生产Cybertruck时比原计划落后了两年。

据外媒报道,特斯拉为了加工不锈钢材料,结合了两种方案:一是采用更强大的设备,特斯拉为 Cybertruck 定制了全球第一台 8000 吨压铸机。

二是“车型重组”。即使用上了最大吨位的机器,但毕竟30X不锈钢太坚硬了,因此传统的车辆曲线就不太可行。特斯拉通过类似“折纸飞机”的方式,先用激光切割,再弯折成型。

这里的“弯折”步骤也很有讲究,还是因为超高硬度的不锈钢很难被弯曲,因为当你弯折它的时候,能够在折痕上看到“橘皮效应”,而Cybertruck又没有油漆可以遮盖这些瑕疵。于是特斯拉又做了一项工程创新:气弯技术,他们让不锈钢“漂浮”在一个高压气垫工作台上,在弯曲它的时候,不接触到表面。

总之,Cybertruck在生产过程中,遇到了大量的工程挑战,而马斯克解决这些问题的工作理念是——“工程交叉方法论”。早在2017年,他就将特斯拉和Space X的核心技术部门进行打通,让“航空航天”与“汽车制造”的技术知识相互交换使用,当时在Space X科学家的帮助下,特斯拉工程师将Model 3的制造工时降低了8个小时。

此次Cybertruck所使用的30X不锈钢材料,也是SpaceX的星舰材料,而Space X的材料工程副总裁查尔斯·库曼,也在特斯拉担任同样的职务。

20230725:First Cybertruck built at Giga Texas

所以Cybertruck就是马斯克“工程交叉方法论”下的又一个产物,因为SpaceX的存在,让特斯拉决心使用航天材料;又因为星舰的材料优势,让Cybertruck披上了星际旅行的外衣。

马斯克还为此总结了一个五步工作法:

质疑和挑战已有的要求,使其更加合理

删除不必要的过程

简化或优化设计,避免过度复杂化

加速周期时间

自动化流程,提高效率和生产力

挡在Cybertruck面前的“监管拦路虎”

除了产能,市场准入会是特斯拉未来将面临的问题,特别是当Cybertruck想进入美国之外市场的时候。

30X不锈钢也令Cybertruck不一定能适应很多国家的交通规则。主流车型的前部,一般都会用相对“软”的材料,因为要保证在发生极端交通事故时,为被撞击的路人存留一丝生还的可能。

但Cybertruck的车身太坚硬了、也太重了,虽然可以保证车内安全,但一旦有行人,或是其他轿车与它发生严重碰撞,造成的伤害也一定是致命的,犹如坦克碾过了玩具车。

在美国,国家公路交通安全管理局不会预先审批新的机动车辆,而是根据《车辆安全法》创建了一个自我认证合规系统,制造商可以在其中证明其产品符合适用标准。

然而,全球很多其他地方并不是如此,比如欧洲就需要地方当局的批准。欧洲的安全法规要求车辆采取某种方式,以尽量减少发生事故时对行人的影响。但由于Cybertruck的外骨路由不锈钢制成,这可能导致Cybertruck无法获得审批。

面前还不清楚,特斯拉是否会针对这一要求改变材料,但从目前来看,这会是Cybertruck走向全球市场的一大障碍。

“现在这里有一辆曾被认为是不可能实现的车,专家们都说它永远不会被制造出来。”马斯克在特斯拉得州超级工厂首批交付时说。

在演示机枪射击测试时,马斯克打趣地说:“世界末日随时可能到来,在特斯拉,我们拥有最先进的世界末日技术。”

如果换上35英寸的全地形轮胎,Cybertruck“可以行驶在任何星球表面”,Cybertruck还是SpaceX登陆火星之后的“唯一指定用车”。

“火星唯一指定用车”

Cybertruck也不是没有翻车过。在2019年的发布会上,特斯拉首席设计师弗朗茨·冯·霍尔茨豪森(Franz von Holzhausen),拿起大号钢球,大力扔向了Cybertruck实车车窗,结果前门玻璃直接在全球观众的眼前碎了。

马斯克刚开始还以为是个意外,要求弗朗茨再将钢球扔向后门,结果……也碎了。

当然,4年后马斯克又把弗朗茨拉来,又扔了一次钢球,这次车窗玻璃完好无损。马斯克甚至还在特斯拉商城上架了一款奇葩周边,售价55美元的Cybertruck皮卡玻璃裂纹贴花,以纪念4年前的这起意外。

特斯拉商城里卖的玻璃裂纹贴花

Cybertruck是一个不断改进,在遭遇困难时“兵来将挡水来土掩”的故事。我想用一个油管博主的话做结尾:

我喜欢Cybertruck的外观,我欣赏它对汽车设计传统的态度,竖起中指般的叛逆与挑衅,去激怒一些人,让其他人充满敬畏。Cybertruck 没有通过张扬的尾翼、夸张的风刀和炫彩条纹来展示它的疯狂,而是一把火烧了以往的“约定俗成”,甚至还在灰烬上尿尿,它没有优美流畅的线条,取而代之的是极简到无情的风格。我们惊叹于它大胆创新的设计理念和巨大的商业风险,从任何一个角度看,它都令人困惑和感到激动。

在外媒上流传的Cybertruck 2.0的设计概念图

References:

1. HSBC:Tesla:importance of Cybertruck

2. UBS:Quick Thoughts from Cybertruck Delivery Event

3. Morgan Stanley:Tesla Inc Back Up the Cybertruck?

4. 海通国际:特斯拉Cybertruck全解析:跨时代电动皮卡

5. Business insider:Tesla Cybertruck delivery date: What to know about the truck's release, price, and specs

6. Forbes:Tesla Cybertruck Is Like Nothing Else Out There, And Drivers Want That

7. WIED:The Cybertruck Must Be Huge—or It Will Dig Tesla’s Grave

8. NYT:Pickup or Lunar Lander? Tesla’s Cybertruck Enters a Crowded Market.

9. The Guardian:Cybertruck: Tesla unveils new pickup truck but windows break during demo

10. Bloomberg:Tesla’s Cybertruck Is Giving Investors Road Rage

11. 汽车测评之家:特斯拉Cybertruck 的技术亮点

12. 董车会:Cybertruck 为什么是特斯拉史上最难造的车?

13. 中国新闻周刊:订单排到8年后,特斯拉电动皮卡来了

14. Vehicle:特斯拉电动皮卡Cybertruck的新科技

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