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电动汽车起火,或许和白车身扭转刚度指标有关?

原标题:电动汽车起火,或许和白车身扭转刚度指标有关?

近期电动汽车起火频繁,大家普遍的关注点在电池包设计和电池管理系统上,这肯定是重要原因之一,但电池包的载体——白车身,它的设计是不是会增加电动汽车起火的风险被提及不多,本文我们就这点来聊聊。

一、一体式(滑板式)电池包更容易中招

现如今,越来越多的厂家选择将电池包通过螺栓安装在车身地板上,是因为它有很多优点,比如一体式(滑板式)电池包可以最大限度地获得可用空间,并调整整车的重心位置。又因为整车设计是围绕电池包来展开的,所以这种相对平整的设计也更有利于电动汽车针对性布局。

所以我们能看到像特斯拉、大众(MEB纯电平台)、蔚来汽车等,都会采用电池包安装在车身中地板上的设计方法。但相比于其他安装方式,一体式(滑板式)电池包因为在体型上更大,甚至一度被某些企业视为作为底盘的“强化件”,它受到的动态冲击疲劳又是最为强烈的。

电池包因为和车身紧密连接,又因为是板式结构,那么车身的扭转必然会连带的影响到电池包。这就好比身体和衣服的关系一样,你身体动了,衣服也会跟着动。

二、为什么我们要聊白车身扭转刚度

大致了解了这些,我们回到白车身设计上面来。

现代轿车车身大都采用承载式车身设计,车身几乎承受了轿车使用过程中的所有荷载,包括扭转、弯曲、振动以及碰撞等,因此车身必须拥有足够的刚度和强度来保证整车的使用需求和动态性能需求。

扭转刚度是整车性能重要的指标之一,合理的扭转刚度设计可以避免车身在很多工况下发生的可靠性、耐久性、振动及噪音等相关问题,使轿车的整体性能指标得到全面的提高。

优秀的扭转刚度不仅仅是抵抗撞击,更多的是抵抗“疲劳”。事实上, 白车身的失效形式正是以扭转疲劳为主,当扭转刚度不足时,车身在外力作用下将发生较大的扭转变形,反复疲劳加载局部薄弱点,就好像掰筷子一样,一次两次不打紧,次数多了就可能产生疲劳破坏。

那什么样的白车身能获得更高的扭转刚度呢?其实除高强度材料的使用外,结构设计也尤为关键。比如当电动车下车体电池所在区域无纵梁结构(也就是中央通道在电池区域截断),它的横梁就会弱于传统燃油车,电池所在区域就会呈现整体偏软的问题。

▲L为车身轻量化系数;m为白车身骨架质(不含四门两盖),kg;CT为包括挡风玻璃和副车架等附件的油漆车身的静态扭转刚度,N·m/ deg;A是由轴距、轮距决定的白车身投影面积,m2。

关于扭转刚度的重要性,我们又可以从“轻量化系数”上窥见一二。我们知道纯电动汽车是非常关注轻量化系数的,它是综合了车身尺寸、质量和性能三方表现获得的数据,白车身轻量化系数越小,说明单位吸能指标付出的重量成本越低。而这套公式里面,除了车重和车身尺寸外,有关“强度”方面的指标就只有扭转刚度了。

三、特斯拉和蔚来汽车自然是否与此有关

大致了解了这些,那最近特斯拉Model S和蔚来ES8自然是否与此有关呢?在车聚君看来,联系存疑。

特斯拉作为最早一批采用一体式(滑板式)电池包的企业,Model S的底盘设计合理性应该是不错的,而且这种设计并不是没有挽救的余地,正如上文聊到的,通过合理的结构优化,是能缓解或解决这一问题。

关于特斯拉扭转刚度的参数未见官方报道,但根据某些企业的横向对比来看,它应该在22000N·m/ deg水平。对于扭转刚度,一般日常A级轿车扭转刚度在18000N·m/ deg,B级轿车扭转刚度在20000N·m/ deg左右。所以这个表现不能算远远超前(毕竟Model S是比较老的车款了,车身结构一直也未改变)。当然,这组数据的真实性是值得怀疑的,接受反驳。

那蔚来ES8呢?从官方报道看,蔚来ES8的扭转刚度为44140N·m/ deg,不过这组数据是来自白车身和电池包的结合,换句话说,如果剔除电池包并采用常用的计算方法后,白车身的表现大概在21000N·m/ deg水平。作为对比,途观L是19000N·m/ deg,所以数据表现也就不那么惊人了。

因为这组数据,关于蔚来解释自然起火问题也就有迹可循了。

根据官方的说法“电池包经受外力严重撞击后会有起火隐患。跟燃油车受撞击如果起火速度会很快不同,电池包被撞击后可能一开始显示正常,过一段时间后发生短路起火。这跟电池的电化学特性有关系,影响因素还包括内部被损坏的结构、被影响的电池模组和电芯的具体情况、充电的情况、驾驶环境等。”

在电池包有隐伤的情况下,一辆正常表现的白车身,有时候还不足以保护车主的安全,这也是车聚君担心的原因之一。

特斯拉和蔚来汽车自然是不是与抗扭刚度有关呢?车聚君无法给出回答,这其中的关系并不直接,又因为证据链不足,一切都只是旁观者的臆测而已。从现有的资料看,他们的车身表现都是不错的,甚至电池包在状态良好的情况下,还会对车身抗扭刚性有加成作用。

车聚小结

车聚君想强调的是,电池安全不仅仅是电池包、电池管理系统要负责,作为承载它们的“工具”,白车身的设计也极为重要。可能本次特斯拉和蔚来自然事件与白车身没有必然关系,但其他企业呢?要我说,不如他们的多得去了。

当然,以上仅是就白车身来聊的,我们知道电池包的安全结构设计也尤为重要。电池包设计的过程中一定要单独设定绝缘条件,需要满足在撞击、震动、潮湿等多种复杂的环境下仍然安全有效,它的防水等级甚至要达到IP68及以上(IP68是连接器防水等级标准的最高级别)。

有些车型为了尽可能塞入更多的电池模块、更好地实现轻量化,存在电池包加强筋强度不够、密封性不达标等问题。

如果这时候还不能保证白车身的扭转刚度,起火就不奇怪了。返回搜狐,查看更多

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