對內燃機造成有害污染的持續(xù)關注，以及過去3年來電池技術的進步及其成本的降低（降低了50%），正在加速推動電動汽車的發(fā)展。根據國際能源署（簡稱“IEA”，位于法國巴黎）的報告，2017年全球電動汽車飛速增長了54% ，達到310萬輛，到2030年將達到1億2500萬輛。彭博新能源財經預測，到2040年，電動汽車將占所有新車銷售的55%以及全球車輛的33%。
幾乎每一家汽車制造商都在擴大電動汽車的產品組合，比如，福特最近宣布了40款電動汽車的全球陣容。位于英國牛津郡Grove的Williams Advanced Engineering公司（以下簡稱“Williams”）于2017年推出了其FW-EVX平臺。針對制造商們尋求下一代的電動汽車平臺或簡化特定領域的技術改進需求，FW-EVX 純電池電動汽車（簡稱“BEVs”）可通過添加或減少電池模塊來擴展到其名義的2800mm的軸距。與插電式混合動力汽車（簡稱“PHEVs”）相比，BEVs的發(fā)展速度更快，目前已占據全球電動汽車市場66%的份額，并占據了福特計劃車型中的16個。
FW-EVX平臺設計圖
可擴展的電動汽車平臺：Williams Advanced Engineering公司開發(fā)了FW-EVX，以為尋求下一代技術的汽車制造商提供一種輕量化、緊湊的平臺，其模塊化的電池設計支持多種車型類型和軸距，而其制造工藝可以為高產量應用而得到擴展（圖片來自Williams Advanced Engineering）
Williams的技術總監(jiān)Paul McNamara解釋說，通過制造碳纖維復合材料的底盤，使之成為多功能的、集電池冷卻和碰撞保護于一體的輕量化結構。毫無疑問，FW-EVX推動了標準模式（即中央、底部的電池包與前軸和（或）后軸的電動電機）達到新的性能水平。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續(xù)航里程”的良性循環(huán)。
性能與血統(tǒng)
動力傳動系統(tǒng)，包括擁有38個電池模塊的底盤，后方的兩個電動電機和前方的一個電動電機、傳動裝置、差速器、電子設備、車輪、輪胎和4個叉骨懸架，總重955kg。按照Williams的計劃，加上輕質車身之后，一款寶馬M4大小的汽車，總重是1750 kg。該平臺擁有一個80kWh的電池，它將提供依據New European Driving Cycle（簡稱“NEDC”）標準的552 km的續(xù)航里程。NEDC是一種測量汽車燃油消耗、排放和運行里程的實驗室測試，2017年，它被Worldwide Harmonised Light Vehicle Test Procedure（簡稱“WLTP”）所取代。WLTP采用全球收集的真實駕駛數據與理論駕駛曲線進行對比，這應該使之比美國使用的環(huán)境保護署（簡稱“EPA”）試驗更具可比性。
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Leaf配一個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設計了日產Bladeglider EV）。然而，還沒有什么能夠比得上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運行范圍是323英里）以及2019現代Kona（采用64kWh的電池，NEDC運行范圍是258英里）。
FW-EVX的性能還超過了中國（是人們預測的全球最大的EVs市場）更嚴格的新標準。為了獲得政府補貼，中國生產的可長距離運行的BEVs必須擁有超過400 km的運行范圍以及105 Wh/kg的能量密度。FW-EVX提供了552km的運行范圍，且能量密度超過所要求能量密度的兩倍，達到235Wh/kg。
也許這應該是可以預料的到的，畢竟，Williams是由弗蘭克·威廉姆斯爵士（FW-EVX中的“FW”）啟動的著名的一級方程序車隊的技術和工程服務兄弟單位。Williams創(chuàng)建于2010年，它于2014年開了一家專門的新工廠，現已擁有超過250名員工，并完成了80個項目，40個項目在進行之中。
Williams在EV技術方面擁有豐富的經驗，其在飛輪和動能回收系統(tǒng)（簡稱“KERS”）兩個方面為汽車、公共交通和能源應用開發(fā)了世界領先的專業(yè)技術。作為ABB FIA方程序E錦標賽（全球首個全電動國際單座街道賽車系列賽事）的唯一供應商，Williams還開發(fā)了高能量密度電池和電動機，這對于實現高性能、高耐久性和可預測性非常必要。
自2014年第一場比賽開始，相當于超過1100輛電動方程序賽車采用Williams電池運行了24萬英里，在比賽中發(fā)生的碰撞還證明了其對最高安全性能的承諾。其他值得一提的進展還包括用于福斯奧迪的高性能電池，以及其領導的H1PERBAT聯盟，該聯盟由英國政府選出，以開發(fā)一種混合動力的電池，與當前技術相比，這種電池的持續(xù)時間更長、充電更快，從而能以較少量的電池提供較高的動能。事實上，Williams于2018年9月宣布，其將與Unipart Manufacturing Group（簡稱“Unipart”英國牛津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位于英國考文垂的基地建造英國最大的獨立電池制造工廠，其最初的用戶將是限量生產的阿斯頓·馬丁Rapide E 。
伴隨著一系列EV技術的開發(fā)，Williams還開發(fā)了其商標和正在申請專利的223技術，以及RACETRAK復合材料加工技術。針對高產量、低成本的汽車應用，這些解決方案為應對“如何使電動汽車的性能和效率最大化”這一挑戰(zhàn)而應運而生?；赪illiams在快速加工輕量化碳纖維增強塑料（CFRP）結構方面的創(chuàng)新，這些解決方案還引起了航空和風能行業(yè)的關注。
將系統(tǒng)集成到結構中
F1賽車是流線型效率的典范——一切都被設計成協(xié)同工作。通過一系列實用而漂亮的融合，Williams將這一思想帶入到FW-EVX之中。
FW-EVX結構的核心是其250mm厚的“skateboard”單體構造，它將電池模塊存放在兩個中空的承載CFRP側軌（側梁）之間，這些側軌同時從擠壓罐輸送空氣——位于汽車前部的雙進氣口通過內部鋁制散熱器來冷卻電池。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的整個前部結構以及換熱器的氣動阻力。這種鋁制散熱器還可充當電池周圍的受控粉碎帶，以增加沖擊保護。
位于一體式車身內的38個電池模塊不僅提供了EV的動力，還提供了結構。每個136mm寬的電池模塊都包含LG Chem公司（韓國首爾）生產的10個袋式鋰離子電池。袋子被放在一個CFRP盒中并得到保護。38個電池模塊盒中的每一個均采用扁平的CFRP板材和高度自動化的223工藝制成：當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，然后進行最終固化和粘接，以形成剛性的外殼。每一個盒子都是一個抗沖擊、可承載的外骨架，從而有助于提高碰撞的安全性。這些盒子被單獨放置并一起起保護的作用，通過整體式車身而提供顯著的扭轉剛度和彎曲剛度，進而可以處理一些負載（否則這些負載將由CFRP 側軌來管理），這樣可以使它們的設計更加輕質。
系統(tǒng)作為結構：鋰離子電池被安裝在位于底盤的單體電池包內的CFRP盒中。采用223 折疊成型工藝制成的這些外骨架保護FW-EVX的38個電池模塊，同時為底盤提供扭轉剛度和彎曲剛度，使其CFRP側軌更輕
CFRP側軌裝有鋁制散熱器，引導空氣冷卻電池模塊（圖片來自Williams Advanced Engineering）
rCF叉形支架
FW-EVX采用了比傳統(tǒng)的鋁支架減重達40%的CFRP叉形支架，歸因于RACETRAK工藝，其成本與鋁件相當。正如《Engineering UK》雜志2017年5月的一篇文章所報道的那樣，RACETRAK是基于高壓樹脂傳遞模塑成型（HP-RTM）、與英國國家復合材料中心（簡稱“NCC”，英國布里斯托爾）合作開發(fā)的工藝。FW-EVX叉形支架的設計組合了3種纖維形式與一種樹脂。纏繞在錨定點上的單向材料以接近零的浪費而提供了更高的強度。而以非織氈形式對回收碳纖維（rCF）（重量占復合材料部件的80%）的應用，則為降低成本、增加可持續(xù)性提供了幫助。環(huán)氧樹脂和聚氨酯樹脂已在大批量生產的HP-RTM復合材料懸架部件中得到應用。據Williams的輕量化結構首席技術專家Iain Bomphray介紹，這種后叉形支架是有史以來在NCC 的壓機上制造的最厚的部件，由此而獲得的高效CFRP結構控制臂可以在90s內成型出來，包括鋪層在內的總的循環(huán)時間是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（圖片來自Williams Advanced Engineering）
未來發(fā)展的靈活性
雖然廣泛應用了CFRP，但按照FW-EVX平臺的設計，其單體車身和懸架中仍使用了鋁。為實現車輛總體的性能和效率目標，對所選擇的材料和成型工藝進行了優(yōu)化和定位。該平臺的設計也很靈活，比如，雖然目前電池模塊采用的是LG的袋式電池，但卻可以適應更多的電池形式；為獲得高性能而選用的現成的動力總成部件，也可以替換成制造商指定的替代品。
與此同時，Williams還在進一步開發(fā)和測試FW-EVX平臺?！拔覀円褜⑽覀儚V泛的知識應用于復合材料和系統(tǒng)中，以重新思考電動汽車的設計和制造?！盉omphray說，“讓我們與眾不同的，不僅是我們的設計和制造能力，還包括我們能夠讓所有的系統(tǒng)和結構協(xié)同運行。我們已經能夠降低空氣阻力和重量，以及減小復雜性，并由此而實現更大的動力、安全性和運行里程。”
