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雅斯顿原创文章 | Volador
不同于燃油汽车几乎大同小异的车身结构，电动汽车要更加丰富灵活。队内对比来看，比如特斯拉和本田 Clarity 氢燃料电池汽车就有很大不同（氢燃料电池汽车也算电动汽车的一种），前者因为没有发动机，电机结构的布局做得更加平整，而后者因为要配备储气罐 + 电池板 + 燃料电池动力系统，对车身可谓是进行大刀阔斧的改造。
对外对比就更明显了，我们拿车身结构典型的沃尔沃 S60 作为对比，标准的前舱、标准的中通道结构等等，无不显示着它与以上两款电动汽车有很大差别。
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为什么电动汽车车身结构更加丰富灵活？
引起这种现象的原因有很多，比如动力电池常见的就有板式和 T 型布局两种方式，板式布局要求地板做得极为平整，而 T 型布局则通过偷传统地板的空间来尽量保留原设计结构。如果再考虑到诸如燃料电池汽车这种车型，那还得再加上储气罐，结构自然更复杂了。
又或者纯电动汽车的能量主要是通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和转动轴传递的、电机的使用数量和布局方式也会改变前后部结构方式，等等，这些都在冲击着传统车型的设计理念。可以说，因为电动汽车的发展路线还不确定，其车身结构正在经历着 " 大爆炸 "，变化多种多样。
在变化中，我们总希望能从中找到发展规律，最好能精练成比较经典的结论。而我们确实找到了。就发展规律来看，框架式车身结构在未来会成为主流，比如上文我们提到的特斯拉、本田 Clarity、奥迪 R8 e-tron 都是采用的这套方案（就变化的复杂程度来说，奥迪 R8 e-tron 最甚）。
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为什么框架式车身会这么火？
要聊到框架式车身结构，就得先说说常见的车身结构—承载式车身和非承载式车身。传统承载式车身的强度和质量是由金属薄板、凹进式薄板、复合板材所决定。比如下图这种，可以看到车身中存在完整的地板结构，地板是作为承载式车身的一部分而存在的。
那么框架式车身的结构特点是什么呢？其实框架式车身也是承载式车身的一种，不过类比之下，它更像人的身体构造。采用了不同截面形状的梁来代替传统的钣金结构，" 骨头（梁）" 起到关键的支撑作用。除此外，各个 " 骨骼 " 是通过构造节点的方法来进行连接，有些类似人骨头之间接合方式。当然人骨与骨之间都是靠韧带连接的，而框架式车身则是采用的激光焊、气体保护焊和铆接等工艺。
从实用功效上来说，由于框架式车身没有过多的大面积板件结构，多是结构件，这会降低材料的生产难度，对加工要求比较高的轻型材料来说再适合不过了。比如奥迪的 ASF 空间框架结构技术在 1994 年首次推出后就备受好评，而当时他们采用这种结构的原因之一正是希望打造一种高强度的铝合金框架车身。
框架式车身结构的优势还有不少，它还有着更突出的轻量化优势，相比传统的全钢车身，可以在同等刚度下最多节约 40% 的白车身重量。比如前途 K50 全铝合金框架式车身比传统钣金钢制车身减重约 38%，其车身框架高强度挤压铝合金型材工艺比例达 80%。
除轻量化外，它还可以基于电动汽车的结构特点进行针对性设计，无需在既有的钣金结构平台上进行改型开发。由于钣金件大量减少，不需要投入巨大的成本去开发模具，对于需要小批量生产的电动车，或是一些微型车是再合适不过的。
比如奇瑞新能源推出的新一代纯电动微型车小蚂蚁（代号 eQ1），就在结构上采用了 " 全铝空间结构＋全复合材料外覆盖件 " 的组合形式，很好的控制了车身重量并降低了制造成本。
除轻量化、成本以及灵活布局外，安全性也是重点关注项目。要知道现在很多电动汽车的车身生产方式仅仅就是在同类汽油车型中进行更改，但是电动汽车和传统汽油车的车身布局，安全性要求是不同的，比如说，电动汽车碰撞后是否存在电解液泄露、漏电、起火等问题。
针对这些问题，美国 NHTSA 就明确提出了除正面碰撞测试外，所有电动汽车都必须经受侧面和翻转测试的要求。一向苛刻的 IIHS 也会对在售的电动汽车进行独立测试。而就一些碰撞测试结果看，框架式车身结构并没有明显短板，比如特斯拉在美的碰撞表现一向很出色，前途 K50 也顺利通过了 C-NCAP 的五星碰撞考核。事实上，这种结构最早还是出现在诸如大巴车之类的商用车领域，因为它不占空间，承重效果出色，安全性也能得到保证。
当然了，这项技术的技术难点也不是没有。比如框架式车身更考验设计师和工程师的设计能力，做过物理题的朋友都知道，有时候即便同样的几根杆，因为摆放方式不同，所能承受的力也将有很大不同。除此外，因为连接点精减少，它也更考验连接工艺。这些都是很难说办好就办好的。
最后呢，结构再好，材料也要跟得上才行。比如沃尔沃就对铝材和碳纤维增强材料不感冒，很喜欢使用硼钢这类热成型高强度钢材（当然，为了减重，独立出来的高性能车电动品牌 polestar 使用了部分碳纤维增强材料）。
这类的例子还有很多，比如早在 90 年代初期推出的第一代 A8 上就使用了大量铝材，白车身仅为 249kg，第二代 A8 甚至达到了真正的全铝，车体重量仅有 215kg。但发展到第三代，他们就开始将 B 柱等重要位置换成了热成型钢，白车身也随之上升到 231kg。到了第四代，铝合金使用比例已下降到了 58%，重量随之增加到 282kg。
雅斯顿小结
框架式车身是一种更加适合于电动汽车的车身结构，它有着承载式车身的优良性能、能够满足小批量生产、降低能源消耗、节约生产成本、保证安全性能、更加灵活的设计方法等特点。相信在未来我们会越来越多地听到这个名词，所以大家赶紧 get 起来吧。
图 | 来源于网络
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发表于 2018-12-19 13:15:21
