鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:468次 | 2022年12月08日
把電池放在地板上會(huì)是純電動(dòng)汽車(chē)最好的選擇嗎
現(xiàn)如今,越來(lái)越多的廠家選擇將電池包安裝在車(chē)身中地板上,是因?yàn)樗泻芏鄡?yōu)點(diǎn)。比如“板式布局”能降低重心且不占空間。相比之外,油改車(chē)型沿用了很多傳統(tǒng)車(chē)身布局方式,故而只能見(jiàn)縫插針,多采用“T形電池包”布置方法。
然而汽車(chē)整車(chē)設(shè)計(jì)可謂牽一發(fā)動(dòng)全身,雖然勉強(qiáng)能將電池包布局在變速箱通道和座位下面,但除對(duì)動(dòng)態(tài)體驗(yàn)有影響外,還會(huì)引起車(chē)內(nèi)后排地臺(tái)不能做到純平、行李箱空間被壓縮等問(wèn)題。所以我們能看到像特斯拉、大眾(MEB純電平臺(tái))這些布局久遠(yuǎn)的平臺(tái),都會(huì)采用“電池包安裝在車(chē)身中地板上”的設(shè)計(jì)方法。
注:動(dòng)力電池采用全包圍的形式將電池置于箱體結(jié)構(gòu)中,固定于地板下方。
但我們知道,既然地板需要安裝電池包(板),必然傳統(tǒng)的傳力結(jié)構(gòu)就要舍棄掉,比如位于前地板處的中通道就消失了。中通道除起到避讓發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱以及分動(dòng)器等動(dòng)力部件外,還因?yàn)槠渫蛊穑?lèi)似“褶皺”)設(shè)計(jì)能起到強(qiáng)化地板抗扭強(qiáng)度的作用。拿寶馬7系的鋼鋁-碳纖維混合車(chē)身來(lái)說(shuō),還特地在中通道上貼了一層碳纖維板,來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化它的作用。
更有甚者,馬自達(dá)最新的創(chuàng)馳藍(lán)天車(chē)身(SkyActiv-Body)技術(shù),相比老款就是在地板結(jié)構(gòu)上大做文章,比如斜交接的支撐梁起到了很好的的傳力疏導(dǎo)作用。相信馬自達(dá)去年一口氣五款車(chē)型均獲得IIHSTSP+與此就有直接關(guān)系。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
下圖是特斯拉Model3車(chē)身布局,除前部沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)艙外,它的前后部與傳統(tǒng)車(chē)身差異并不大,差異主要就體現(xiàn)在前地板和中底板這塊了。雖然在地板處采用了多塊橫梁作為支撐,但對(duì)比馬自達(dá)SkyActiv-Body就能看出差別了,不論從結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度還是板材的厚度,后者明顯要占上風(fēng)。
從上文聊到的,不難發(fā)現(xiàn)新式車(chē)身設(shè)計(jì)有利有弊。它更有利于電動(dòng)汽車(chē)針對(duì)性布局,但舍棄了傳統(tǒng)車(chē)身精髓,就好比先自廢武功。比如電池碰撞擠壓后,有可能引起電解液泄露,重則還可能發(fā)生起火。看看特斯拉的起火事故就知道了,起火后很難將其撲滅,危險(xiǎn)不可小覷。
設(shè)計(jì)師都想了哪些方法
大家有沒(méi)有發(fā)現(xiàn),現(xiàn)如今很少再有電動(dòng)汽車(chē)碰撞起火的事故發(fā)生,從今年IIHS對(duì)寶馬i3和特斯拉ModelS兩款車(chē)型的碰撞測(cè)試成績(jī)看,這二者在“25%偏置碰撞、40%偏置碰撞、側(cè)面碰撞、車(chē)頂強(qiáng)度測(cè)試”四個(gè)被動(dòng)安全測(cè)試指標(biāo)上均獲得了“Good”。這是因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)已經(jīng)有不少針對(duì)性設(shè)計(jì)。今天我們就來(lái)盤(pán)點(diǎn)下這些平時(shí)不太能看到,但其實(shí)非常重要的設(shè)計(jì)手法。
1.強(qiáng)化的門(mén)欄梁
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
Model3的車(chē)身主要由四種材料組成:鋁材(灰)、低碳鋼(藍(lán))、高強(qiáng)度鋼(黃)、超高強(qiáng)度鋼(紅)。下圖是它的側(cè)圍爆炸圖,有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在門(mén)欄梁處多了一道特殊設(shè)計(jì)——帶有鏤空結(jié)構(gòu)的門(mén)欄內(nèi)板加強(qiáng)梁,它能起到強(qiáng)化抵抗碰撞的能力,相比之下,傳統(tǒng)車(chē)身就沒(méi)有這種結(jié)構(gòu)。
類(lèi)似地,蔚來(lái)ES8采用了一體空腔門(mén)檻梁設(shè)計(jì)。
GB/T31498—2015要求任何車(chē)載可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)部分不應(yīng)進(jìn)入乘員艙,在碰撞過(guò)程中不應(yīng)爆炸、起火,所以設(shè)計(jì)要求門(mén)檻內(nèi)板的相對(duì)位移量應(yīng)小于這個(gè)距離,才不會(huì)導(dǎo)致側(cè)面碰撞中電池包的過(guò)度擠壓。這種鏤空設(shè)計(jì)能有效的吸收能量,避免碰撞能量過(guò)多地傳遞到電池包處,進(jìn)而降低碰撞變形發(fā)生的可能。
2.改變傳統(tǒng)的傳力路徑
整車(chē)載荷傳遞路徑可以大致分解為:前艙載荷路徑、前中地板載荷傳遞和后地板載荷路徑。由于未來(lái)的電池包布置方案基本都在地板下方平鋪,所以前中地板載荷傳遞路徑設(shè)計(jì)就是重點(diǎn)調(diào)整方向了。一般在前中地板的上方會(huì)布置兩根橫梁,其主要功能是作為座椅支撐結(jié)構(gòu)、防止碰撞時(shí)座椅被拉拽,同時(shí)也承載柱碰時(shí)的載荷傳遞。典型的比如Model3、ModelS都是采用的類(lèi)似手法。
當(dāng)碰撞來(lái)自前方,碰撞力會(huì)由前縱梁向后傳遞,這時(shí)候我們希望傳輸力能盡可能傳遞到門(mén)欄梁和A柱上。這時(shí)候在前縱梁與門(mén)欄梁和A柱結(jié)合處如何設(shè)計(jì)就顯得尤為重要了。比如蔚來(lái)ES8在駕駛艙前部采用了Torquebox防護(hù)樞紐采用立體格形設(shè)計(jì),它可以對(duì)碰撞力進(jìn)行分流,進(jìn)而通過(guò)門(mén)檻梁、A柱繼續(xù)向后傳遞而保障乘員艙以及電池倉(cāng)的不變形。
這一設(shè)計(jì)也不是蔚來(lái)獨(dú)家,在更早之前的凱迪拉克CT6采用的也是類(lèi)似思路,它采用了一種類(lèi)似蜂窩的設(shè)計(jì)手法。除能起到吸能作用外,還能起到碰撞力疏導(dǎo)的作用。
3.電池包設(shè)計(jì)
打鐵還需自身硬,電池包托盤(pán)本身也需要強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。比如奔馳EQC的側(cè)邊梁就采用了空腔加強(qiáng)結(jié)構(gòu),使得整個(gè)電池包能獲得很好的剛性。
除此之外,現(xiàn)在還提到了一種電池包主動(dòng)式脫離的方法。它有點(diǎn)類(lèi)似發(fā)動(dòng)機(jī)下沉設(shè)計(jì)的思路,希望在電池包出現(xiàn)冒煙、起火等危險(xiǎn)情況時(shí),可以快速的使危險(xiǎn)電池包脫離車(chē)體,保護(hù)乘客及車(chē)輛安全。
不過(guò)正如發(fā)動(dòng)機(jī)下沉技術(shù)一樣,這類(lèi)設(shè)計(jì)還處在很前沿的階段,我們短期內(nèi)很難見(jiàn)到。但這也啟發(fā)我們,汽車(chē)安全除被動(dòng)安全外還有主動(dòng)安全。所以很多電動(dòng)汽車(chē)會(huì)設(shè)計(jì)高壓系統(tǒng)自動(dòng)斷電功能,在碰撞后迅速斷電,避免人員觸電或車(chē)輛起火的風(fēng)險(xiǎn)。舉例來(lái)說(shuō),WEYP8在碰撞后HCU能在30ms內(nèi)將高壓主繼電器斷開(kāi),并在300ms內(nèi)完成高壓下電。
雅斯頓小結(jié)
汽車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)從非承載式轉(zhuǎn)為承載式已經(jīng)有很些年了,傳統(tǒng)的承載式車(chē)身結(jié)構(gòu)現(xiàn)在依然有著相當(dāng)穩(wěn)定的市場(chǎng)。但相信隨著純電動(dòng)平臺(tái)越來(lái)越多,傳統(tǒng)車(chē)身設(shè)計(jì)將迎來(lái)新一輪變革。作為消費(fèi)者,這些設(shè)計(jì)看似離我們很遠(yuǎn),但再怎么關(guān)注安全都不為過(guò),特別是還處在變革中的電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng),需要提升的地方還有很多。