鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1154次 | 2019年05月15日
電動(dòng)汽車(chē)起火是不是和白車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度指標(biāo)有關(guān)?
近期電動(dòng)汽車(chē)起火頻繁,大家普遍的關(guān)注點(diǎn)在電池包設(shè)計(jì)和電池管理系統(tǒng)上,這肯定是重要原因之一,但電池包的載體——白車(chē)身,它的設(shè)計(jì)是不是會(huì)增加電動(dòng)汽車(chē)起火的風(fēng)險(xiǎn)被提及不多,本文我們就這點(diǎn)來(lái)聊聊。
一、一體式(滑板式)電池包更容易中招
現(xiàn)如今,越來(lái)越多的廠家選擇將電池包通過(guò)螺栓安裝在車(chē)身地板上,是因?yàn)樗泻芏鄡?yōu)點(diǎn),比如一體式(滑板式)電池包可以最大限度地獲得可用空間,并調(diào)整整車(chē)的重心位置。又因?yàn)檎?chē)設(shè)計(jì)是圍繞電池包來(lái)展開(kāi)的,所以這種相對(duì)平整的設(shè)計(jì)也更有利于電動(dòng)汽車(chē)針對(duì)性布局。
所以我們能看到像特斯拉、大眾(MEB純電平臺(tái))、蔚來(lái)汽車(chē)等,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。但相比于其他安裝方式,一體式(滑板式)電池包因?yàn)樵隗w型上更大,甚至一度被某些企業(yè)視為作為底盤(pán)的“強(qiáng)化件”,它受到的動(dòng)態(tài)沖擊疲勞又是最為強(qiáng)烈的。
電池包因?yàn)楹蛙?chē)身緊密連接,又因?yàn)槭前迨浇Y(jié)構(gòu),那么車(chē)身的扭轉(zhuǎn)必然會(huì)連帶的影響到電池包。這就好比身體和衣服的關(guān)系一樣,你身體動(dòng)了,衣服也會(huì)跟著動(dòng)。
二、為什么我們要聊白車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度
大致了解了這些,我們回到白車(chē)身設(shè)計(jì)上面來(lái)。
現(xiàn)代轎車(chē)車(chē)身大都采用承載式車(chē)身設(shè)計(jì),車(chē)身幾乎承受了轎車(chē)使用過(guò)程中的所有荷載,包括扭轉(zhuǎn)、彎曲、振動(dòng)以及碰撞等,因此車(chē)身必須擁有足夠的剛度和強(qiáng)度來(lái)保證整車(chē)的使用需求和動(dòng)態(tài)性能需求。
扭轉(zhuǎn)剛度是整車(chē)性能重要的指標(biāo)之一,合理的扭轉(zhuǎn)剛度設(shè)計(jì)可以避免車(chē)身在很多工況下發(fā)生的可靠性、耐久性、振動(dòng)及噪音等相關(guān)問(wèn)題,使轎車(chē)的整體性能指標(biāo)得到全面的提高。
優(yōu)秀的扭轉(zhuǎn)剛度不僅僅是抵抗撞擊,更多的是抵抗“疲勞”。事實(shí)上,白車(chē)身的失效形式正是以扭轉(zhuǎn)疲勞為主,當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度不足時(shí),車(chē)身在外力作用下將發(fā)生較大的扭轉(zhuǎn)變形,反復(fù)疲勞加載局部薄弱點(diǎn),就好像掰筷子一樣,一次兩次不打緊,次數(shù)多了就可能產(chǎn)生疲勞破壞。
那什么樣的白車(chē)身能獲得更高的扭轉(zhuǎn)剛度呢?其實(shí)除高強(qiáng)度材料的使用外,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也尤為關(guān)鍵。比如當(dāng)電動(dòng)車(chē)下車(chē)體電池所在區(qū)域無(wú)縱梁結(jié)構(gòu)(也就是中央通道在電池區(qū)域截?cái)啵?,它的橫梁就會(huì)弱于傳統(tǒng)燃油車(chē),電池所在區(qū)域就會(huì)呈現(xiàn)整體偏軟的問(wèn)題。
▲L為車(chē)身輕量化系數(shù);m為白車(chē)身骨架質(zhì)(不含四門(mén)兩蓋),kg;CT為包括擋風(fēng)玻璃和副車(chē)架等附件的油漆車(chē)身的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度,N·m/deg;A是由軸距、輪距決定的白車(chē)身投影面積,m2。
關(guān)于扭轉(zhuǎn)剛度的重要性,我們又可以從“輕量化系數(shù)”上窺見(jiàn)一二。我們知道純電動(dòng)汽車(chē)是非常關(guān)注輕量化系數(shù)的,它是綜合了車(chē)身尺寸、質(zhì)量和性能三方表現(xiàn)獲得的數(shù)據(jù),白車(chē)身輕量化系數(shù)越小,說(shuō)明單位吸能指標(biāo)付出的重量成本越低。而這套公式里面,除了車(chē)重和車(chē)身尺寸外,有關(guān)“強(qiáng)度”方面的指標(biāo)就只有扭轉(zhuǎn)剛度了。
三、特斯拉和蔚來(lái)汽車(chē)自然是否與此有關(guān)
大致了解了這些,那最近特斯拉ModelS和蔚來(lái)ES8自然是否與此有關(guān)呢?在車(chē)聚君看來(lái),聯(lián)系存疑。
特斯拉作為最早一批采用一體式(滑板式)電池包的企業(yè),ModelS的底盤(pán)設(shè)計(jì)合理性應(yīng)該是不錯(cuò)的,而且這種設(shè)計(jì)并不是沒(méi)有挽救的余地,正如上文聊到的,通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,是能緩解或解決這一問(wèn)題。
關(guān)于特斯拉扭轉(zhuǎn)剛度的參數(shù)未見(jiàn)官方報(bào)道,但根據(jù)某些企業(yè)的橫向?qū)Ρ葋?lái)看,它應(yīng)該在22000N·m/deg水平。對(duì)于扭轉(zhuǎn)剛度,一般日常A級(jí)轎車(chē)扭轉(zhuǎn)剛度在18000N·m/deg,B級(jí)轎車(chē)扭轉(zhuǎn)剛度在20000N·m/deg左右。所以這個(gè)表現(xiàn)不能算遠(yuǎn)遠(yuǎn)超前(畢竟ModelS是比較老的車(chē)款了,車(chē)身結(jié)構(gòu)一直也未改變)。當(dāng)然,這組數(shù)據(jù)的真實(shí)性是值得懷疑的,接受反駁。
那蔚來(lái)ES8呢?從官方報(bào)道看,蔚來(lái)ES8的扭轉(zhuǎn)剛度為44140N·m/deg,不過(guò)這組數(shù)據(jù)是來(lái)自白車(chē)身和電池包的結(jié)合,換句話說(shuō),如果剔除電池包并采用常用的計(jì)算方法后,白車(chē)身的表現(xiàn)大概在21000N·m/deg水平。作為對(duì)比,途觀L是19000N·m/deg,所以數(shù)據(jù)表現(xiàn)也就不那么驚人了。
因?yàn)檫@組數(shù)據(jù),關(guān)于蔚來(lái)解釋自然起火問(wèn)題也就有跡可循了。
根據(jù)官方的說(shuō)法“電池包經(jīng)受外力嚴(yán)重撞擊后會(huì)有起火隱患。跟燃油車(chē)受撞擊如果起火速度會(huì)很快不同,電池包被撞擊后可能一開(kāi)始顯示正常,過(guò)一段時(shí)間后發(fā)生短路起火。這跟電池的電化學(xué)特性有關(guān)系,影響因素還包括內(nèi)部被損壞的結(jié)構(gòu)、被影響的電池模組和電芯的具體情況、充電的情況、駕駛環(huán)境等?!?br/>
在電池包有隱傷的情況下,一輛正常表現(xiàn)的白車(chē)身,有時(shí)候還不足以保護(hù)車(chē)主的安全,這也是車(chē)聚君擔(dān)心的原因之一。
特斯拉和蔚來(lái)汽車(chē)自然是不是與抗扭剛度有關(guān)呢?車(chē)聚君無(wú)法給出回答,這其中的關(guān)系并不直接,又因?yàn)樽C據(jù)鏈不足,一切都只是旁觀者的臆測(cè)而已。從現(xiàn)有的資料看,他們的車(chē)身表現(xiàn)都是不錯(cuò)的,甚至電池包在狀態(tài)良好的情況下,還會(huì)對(duì)車(chē)身抗扭剛性有加成作用。
車(chē)聚小結(jié)
車(chē)聚君想強(qiáng)調(diào)的是,電池安全不僅僅是電池包、電池管理系統(tǒng)要負(fù)責(zé),作為承載它們的“工具”,白車(chē)身的設(shè)計(jì)也極為重要。可能本次特斯拉和蔚來(lái)自然事件與白車(chē)身沒(méi)有必然關(guān)系,但其他企業(yè)呢?要我說(shuō),不如他們的多得去了。
當(dāng)然,以上僅是就白車(chē)身來(lái)聊的,我們知道電池包的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也尤為重要。電池包設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要單獨(dú)設(shè)定絕緣條件,需要滿足在撞擊、震動(dòng)、潮濕等多種復(fù)雜的環(huán)境下仍然安全有效,它的防水等級(jí)甚至要達(dá)到IP68及以上(IP68是連接器防水等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的最高級(jí)別)。
有些車(chē)型為了盡可能塞入更多的電池模塊、更好地實(shí)現(xiàn)輕量化,存在電池包加強(qiáng)筋強(qiáng)度不夠、密封性不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。
如果這時(shí)候還不能保證白車(chē)身的扭轉(zhuǎn)剛度,起火就不奇怪了。