加州弗里蒙特—特斯拉汽车在一家几乎是从通用汽车和丰田手中“偷”来的工厂里,用廉价的轻量化金属打造出世界上最安全的汽车之一。这是这家电动汽车公司将电动汽车 (EV) 的价格从碳纤维 Roadster 的 10 万美元以上降至主要采用铝制车身的 Model S 的 7 万美元左右的最重要方法之一。(这些价格不包括任何退税或税收优惠。) 然而,与此同时,Model S 获得了美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 有史以来最高的碰撞安全评级。
那么,这家电动汽车制造商是如何降低成本并提高安全性的呢?
特斯拉营销经理兼长期汽车爱好者 Ted Merendino 用 “帕洛阿尔托凯美瑞” 来形容 Model S,加州湾区的任何司机都会同意这种说法。门洛帕克本地人 Merendino 对汽车有着超乎寻常的热情,他拥有一辆 Roadster,他说这并非因为他在特斯拉工作,而是因为它对于像他这样 “一直热爱汽车” 的人来说,是一辆令人惊叹的合法街头赛车。他还开玩笑说:“我做出了糟糕的财务决定。” 然而,与帕洛阿尔托不同的是,在弗里蒙特工厂外明媚炎热的夏日里,停放的工人车辆中只有少数几辆特斯拉。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保未来能够继续创作关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的报道。
掀开引擎盖一角,您将无法了解 Model S 的任何信息,因为它只会露出一个 “前备箱”(稍后会详细介绍),因此要了解特斯拉是如何制造出如此安全的汽车,需要参观其制造地。这也是特斯拉客户可以做的事情——在首次参观展厅后的第二步——去提取他们定制的新车并参观这个占地 51 万平方米的工厂。Merendino 带我参观了这个庞大的工厂,其中一半以上没有照明,主要用作材料仓库或空置。
但是,其余空间的白色漆面地板上却充满了活力,无论是大型单臂机器人在精确的芭蕾舞中焊接汽车,还是开放式员工办公区键盘的噼啪声,首席执行官 Elon Musk 每周二和周三都会在生产线对面的简易办公桌上主持工作。一辆山地自行车靠在他的工作站旁,以便这位电动汽车企业家能够快速到达庞大工厂的任何地方。工厂里也常见到踏板车,它们的驾驶员小心翼翼地避开载着顾客参观的小型巴士。
正如 Merendino 解释的那样,北美最安全汽车的制造始于金属,就 Model S 而言,底盘和车身面板主要采用来自美国铝业公司的铝材。轻量化金属需要精确的冲压,这意味着特斯拉工厂拥有北美最大的液压机——大约七层楼高,其中三层楼延伸到地下。实际上,一排总共五台液压机可以模制出复杂的形状,例如汽车的引擎盖或侧面。这是一种慢速冲压,目的是最大限度地减少热量和翘曲。激光切割机用于更精确的工作。
完成的形状被送到工厂车间,在那里,“智能小车” 上的车身沿着磁条引导。在每天两个班次中,由机器人制造商 库卡 制造的 36 个机器人(能够在末端更换工具)在原地旋转,同时精确地定位零件,例如车顶,几乎就像机器拥有手指而不是巨大的夹钳。“它们需要不时地进行再培训,” Merendino 说,并指出该工厂还拥有约 3,000 名人类员工。由于缺乏合格的供应商,该公司目前自行生产大部分零部件。“实际上,Model S 是我们从零开始制造的,” Musk 在 2012 年 11 月在纽约市举行的汽车发布活动上解释说。
与传统汽车中使用的钢材相比,铝材的弱点通过一些人可能称之为过度工程的设计来弥补:早期版本的 Model S 在侧面板中使用了硼钢嵌件,并用航空级螺栓固定。这些嵌件现在已被更多的铝制加强件所取代,例如阿波罗登月舱中使用的那些,仍然用相同类型的螺栓固定。这些铝制加强件可以吸收冲击力,例如 NHTSA 测试中以高速撞击侧面的杆子。因此,杆子会断裂或阻止汽车,使其没有机会撞击乘员。后部的双保险杠可以保护乘坐后备箱 “第三排” 座椅(基本上是儿童尺寸的后向折叠座椅)的任何乘客。
特斯拉 Model S 安全性的一部分是所有电动汽车固有的。由于没有内燃机缸体,每辆车都可以拥有至少是任何汽油车 “前备箱” 或前行李箱中等效溃缩区两倍大的溃缩区。而且,与 传统汽车 的情况不同,前后刹车尺寸相同,从而提供更大的制动力(以及电池再生)。
低质量的铝制车身使 85 千瓦时的最大电池组能够推动汽车行驶近 500 公里,而不是大多数纯电动汽车提供的约 120 公里。电池组本身——其布局和机械结构是商业机密——将至少 7,000 个来自松下的传统 锂离子电池捆绑在一起,每个电池都有自己的缓冲空间,以防止易燃电池的火灾蔓延,并采用液体冷却来带走比传统空气冷却更多的热量。尽管特斯拉的锂离子电池组尚未发生起火事件,即使在碰撞中也是如此,但这种不稳定的技术无疑会在高速碰撞中起火。尽管如此,锂离子电池仍然比汽油箱更稳定。
与此同时,地板下超过 500 公斤的电池组使汽车的重心仅离地面 44.5 厘米,从而使汽车具有前所未有的稳定性。根据 NHTSA 的说法,Model S 几乎不可能侧翻。此外,Model S 在 NHTSA 的测试中压坏了一台独立的车顶抗压机,而不是塌陷,这要归功于再次使用通常为航空航天工业保留的那种螺栓连接的加强件。
在每天可生产 500 辆汽车的装配线末端,一辆新的 Model S 会驶上竹地板(这是 CEO Musk 提出的要求)进行质量检查。然后进行测试,包括室内跑道和 “水箱”,它就像一个改装过的洗车场,用于挑战车辆的完整性。“里面就像桑迪飓风,” Merendino 说。(当盐水损坏了该公司在新泽西州码头停车场早期车型的车队时,实际的风暴帮助摧毁了特斯拉的电动汽车同行 Fisker。)正如 Musk 办公桌侧板上单独放置的2013 年《Motor Trend》年度汽车卡钳形奖杯所证明的那样,特斯拉迄今为止幸免于任何此类灾难,并希望今年销售超过 20,000 辆 Model S 电动汽车。用 Merendino 的话来说,铝材可能 “有点难加工”,但它也帮助特斯拉降低了价格并提高了安全性。事实上,关于这款汽车最不安全的事情可能是它的驾驶速度有多快。