拆!整车安全设计复杂且精密 吉利银河L7有何与众不同?
前不久,吉利银河L7针对电池安全相关实验传播比较频繁,譬如电池穿刺实验、火烧实验、整车托底实验等进行针对性安全测试。而对于新能源车型来说,电池安全只是基础。在7月24日,吉利官方直播,对银河L7进行全面拆解后的技术解读。笔者观看了直播全部内容,并有幸被邀请到拆解现场进行了拍摄与解读(更详细内容在后续以视频方式展现)。本篇,就银河L7的拆解内容做个简单介绍和看点总结。
与传统燃油车相比,新能源车在胯下悬吊了一个硕大的电池,在结构设计安全方面,就要多一个顾虑和考量。需要考虑高速正碰、小角度碰撞、侧碰撞、追尾碰撞等不同工况下,整车被动结构对车内成员和电池的双重保护。
一句话说明白:传统燃油车结构保护车内成员;新能源车结构保护车内成员和电池安全。
笔者经常说,不要以“某个结构论整车安全”。汽车安全设计是个极为复杂的系统。其中包含“主动安全配置”、“被动安全配置”、“被动安全结构”三个大板块。而每个板块中又包含数十项小项目设计。在发生事故时,每个结构在全部起效并正确衔接下,才能保证真正的安全。除此之外,健康还包含电池安全设计、成员健康安全设计等诸多方面。
被动安全配置:事故发生时保护车内成员约束和缓冲(气囊、安全带、防下潜座椅、溃缩转向柱等)
被动安全结构:事故发生时保护车内成员和电池安全车身主体结构不垮塌(白车身结构)
接下来,笔者基于此次拆解活动相关内容,就银河L7的“被动安全结构”进行展开介绍。
结论前置(官方公布信息解读):在此次活动中,厂家搬来了银河L7的展具模型。结构层面“完整且对称”,可以满足不同角度的高速碰撞防护。材料层面“材料丰富且合理”,不同强度钢板分布合理,而且使用了铝合金轻量化设计。接下来,笔者根据“非常规”的设计特点进行逐一总结。
设计:白车身内部加强钢板(A柱外板、A柱上边梁外板 凯时kb88线上赌城、门槛外板、B柱外板)合并为一整块1.4毫米厚度热成型钢板,官方公布数据整车扭转刚度达到了23000Nm。
解读:在我曾经拆过且切割过很多品牌车型白车身发现,大多数热成型钢板为“多块拼接方式”,而银河L7采用一整张替代。这样做的优点很多,但缺点也更为致命。整张热成型钢的完整性高、强度高、抗扭性高、在正面和侧面碰撞中可以给车内提供良好的保护。而这样做的致命缺点是如此大的钢板冲压,需要实现一套冲压模具、一次冲压操作,无论是材料成本还是磨具成本都会直线增加。这好比皮衣,整张皮和拼接皮的成本相差甚远。
设计:白车身门槛梁下方内侧设计尼龙玻纤骨架、环氧树脂结构膨胀粘胶。生产时在涂装车间经高温加热后引发膨胀,与车身骨架融合。形成稳定且高强度结构填充腔体。目的是提升结构强度,兼顾车身刚度和耐久性,主要应对吸收侧向碰撞能力。
解读:在所有碰撞工况中,侧面碰撞最难设计。因为在结构上没有“过多缓冲空间”,为了增加侧面碰撞防护,各厂家也是想破脑袋,有的利用加强B柱强度凯时kb88线上赌城、增加B柱腔体面积和门槛梁面积增加结构强度。也有采用譬如玻纤、碳纤维、复合蜂窝等非金属材料,进行复合型加强。银河L7采用的尼龙玻纤骨架也是同理,用大面积填充分散撞击力,尤其是对小角度柱碰撞会有不错的设计优势。笔者曾经比喻,如果把车身骨架比喻成钢筋,那么复合材料就是混凝土。这样的组合方式会得到1+1大于2的效果。
设计:车内中央通道(凸起部分)有独立的红色热成型钢加强结构,该钢板强度与白车身侧围板、前纵梁强度相同。可提升车辆内部结构强度。
解读:大多数车型的中央通道一般都是0.7-0.8毫米的普通强度钢板,作用和结构也较为单一。中央通道独立加强,可以配合车身其他结构,提升整车抗扭。该结构犹如“脊椎”,前后可提升纵向强度,横向可配合四条横梁提升强度。
设计:前纵梁尾部延伸形成“两主一辅”的三条传递结构路径,一部分力传递到白车身、另一部分力传递到底盘纵梁;能够吸收更多的撞击能量,提升前方碰撞安全性。
解读:前纵梁犹如人的两条胳膊,接收前方受到的撞击力。一般车型的前纵梁只有一道传递方向,直接与底盘纵梁相连接;而银河L7的前纵梁形成“Y字结构”,官方称之为“三叶草”结构。可以均匀传递并分散来自前方的撞击力。可简单理解为压力分散远离,譬如我们手高举一重物,分别用单腿和双腿站立地面。那么哪一种力量分散更好?更省力?那一定是双脚结构,也就是Y字结构的末端。
设计:前防撞梁和前吸能盒采用5毫米厚的镁铝合金,长度占车宽长度的70%,吸能盒长度290毫米;后防撞为980兆帕高强钢,吸能盒长度126毫米。
解读:该价位下前防护结构采用铝合金材质可算是比较厚道,因为铝合金价格比钢材贵,而且铝合金是钢质重量的1/3;通过增加自身厚度和结构强度,可与钢质材料做到等强度替代。后防撞梁采用高强钢,可对电线杆、树干、小角度追尾碰撞起到较优秀的保护作用。
铝合金也是一个统称词;就像鸡尾酒一样,铝只是个“基酒”;以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰,次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
从金属物理性能来看,铝合金的密度一般,而且抗拉强度在所有合金中是最差的,而在钢材中,普通钢的抗拉强度约为200兆帕左右;高强度和热成型钢强度可达到1450兆帕;最高为2000兆帕(宝钢)而镁铝合金的拉伸强度,大致也就在340兆帕左右。所以我们经常看到铝合金结构的厚度远高于钢材。
设计:底盘采用四条纵梁结构,电池和车身融合成“侧碰柱四条传力路径”,电池包通过4根螺栓与底盘横梁直接连接,配合CBS加强块填充,在电池包周围形成全方位超刚强度防护。在受到外部挤压或碰撞力时,四纵四横的地板结构可以有效分散更多载荷,保障内部的电池不受冲击。吉利官宣该结构为专利设计。
解读:“底盘四纵”设计并非“首创”,在传统燃油车时代,就有底盘“四纵贯穿”结构,底盘纵梁也能够理解为人体结构中的脊柱,是承上启下,头尾相接的关键结构。底盘纵梁的强度、数量、布局位置等,也直接影响整车的刚度、强度以及耐久性。而在新能源车型中,由于面临“空间的匮乏”,很多车型“不舍得”在底盘单独布置纵梁结构(结构会占用电池布局空间)所以通常采用无纵梁或隐藏纵梁的方式。
这样设计的优势毋庸置疑,可以提升电池的保护,以及在侧碰撞可以给电池留出更大的缓冲空间。而缺点也是显而易见的,注定包容量偏小。但对于混动车型来说,无伤大雅。
设计:银河L7前副车架采用全框副车架,副车架下方设计2毫米U型设计,低于电池包10毫米,可以在车辆发生刮底碰撞时,有效抗击障碍物的冲击能量,为电池再加一道纵向防护。
解读:银河L7前副车架采用的是“复合结构”也叫“拼接结构”。传统一体式全框副车架是一个结构非常强悍的整体凯时kb88线上赌城,美系车经常使用,其优点是结构强,缺点是重、不利于平台扩展、成本高;后续出现了拼接全框结构(大致5-6年前就有),将全框副车架分成两截。强度自然不如前者,只是在成本和强度上做了平衡调整。但也能对机舱和电池起到提前托底预判提醒作用。另外,2毫米厚U型防撞梁,强度比较高,是第二道托底防护结构。
设计:电池底部防护涂层:采用1.5毫米的1180DP高强钢板+1毫米的PVC涂层,抗拉强度是普通钢板的2倍以上,对底部损伤起到有效的防护作用,同时可以显著提升电池的隔热能力。
解读:铝合金电池包其实在强度上比较弱,在极端情况下托底容易出现刺穿外壳的风险。所以很多厂家为了提升电池包安全,所以在电池包底部专门又安装带PVC涂装的高强钢钢板,这样的做法虽然不稀奇,但大多出现在20万以上的电车或者混动车上,对于吉利银河L7来说,这样的防护确实有些“奢侈”了。这也是对电车,对用户多一层保障。
小总结:本篇,笔者针对吉利银河L7的被动安全结构防护设计亮点,进行单独的列举与解读,无论从结构还是材料,都银河L7都显示出了自己不少独特的设计,这也是对安全更高层次的理解和实践。其实,在汽车结构设计中的创新是非常难的过程。需要设计团队有了好的设计创意+严谨且枯燥的软件模拟验证+设计样板实际对照+一次次小批量碰撞测试等等重重闯关才能展现在我们面前。正如开篇所说,安全对于汽车来说,是一套复杂且精密系统。而本篇所介绍的被动安全结构,也还是在安全系统中的冰山一角。后续笔者也会陆续的继续挖掘银河L7在材料安全、健康安全、电池内部安全、软件安全凯时kb88线上赌城、主动安全、被动配置安全等等方面,如果您对银河L7有那些关心的话题,也欢迎留言一同探讨。
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