2024年5月10日,比亚迪发布了e平台3.0 Evo平台和首搭车型海狮07EV。从名字也能看出来,e平台3.0 Evo是2021年发布的e平台3.0的“进化版”,在电驱动系统、安全架构等方面进行升级。
关于e平台3.0 Evo,内容确实有点多。我计划分10期来解读,此为第4期:CTB整车安全架构技术集群。
说到“CTB(Cell to Body)”,大家可能会觉得讲的是以电池为主的电池车身一体化技术,实际上在整车安全方面它还涵盖电驱、底盘等多方面技术。其实从名称也能看出来,毕竟是“整车安全架构”的“技术集群”。根据个人理解,它包括主后驱安全动力架构、转向前置安全传力架构、内骨骼式CTB安全架构三个方面,咱们分别来讲解。
1. 主后驱的比亚迪
比亚迪e平台3.0 Evo平台采用了主后驱安全动力架构。
尽管e平台3.0的海豹也是主后驱车型,但该平台下的大部分车型均为主前驱。而基于e平台3.0 Evo,目前推出的海狮07 EV、海豹06GT等车型的单电机版本均为后驱车型。我认为是一个非常巨大的进步!
左:海狮07 EV 右:海豹06 GT
光“后驱”这件事情本身,就已经足够份量了。虽然咱们常说“前驱、后驱、四驱各有优劣”,但我内心中还是给它们排了一个顺序:四驱>后驱>前驱。
四驱虽好,但多一个电机总是要加钱的。那么,同样单电机的前驱与后驱,凭啥说后驱更好呢?
主要差异可观察转向场景:转向时,前驱车倾向于转向不足(understeer),俗称「推头」;后驱车倾向于转向过度(oversteer)。例如,遇到弯道本想行驶在雪地道路中心,结果前驱车转不过去,后驱车直接失稳了。
转向不足与转向过度
转向过度的极端情况,那就是喜闻乐见的「漂移」了!
漂移尽管精彩,但只是一种表演而已。无论是赛道还是日常驾驶,驾驶汽车追求的还是正常路面的操控性与极端路面的安全性 —— 既不要推头、也不要漂移。
转向不足与过度,由什么原因造成的呢?简单来说:从轮胎与地面沟通的角度来看,后驱车弯道加速时,后轮对地面纵向力需求加大(为了加速)。由于轮胎摩擦圆理论, 地面提供给轮胎的合力上限是一定,地面的附着力无法对后轮同时提供足够的侧向力,从而造成了轻微转向过度;前驱车的转向不足也是类似的原理。
后驱车的转向过度与前驱车的转向不足 图片来源[1]
总体来说,前驱推头比后驱转向过度更容易发生,毕竟前轮既驱动又转向,一个人干了两个人的活,更容易崩溃。后驱车的前后车轮分工明确:前轮转向、后轮驱动,双方都不容易累倒,所以说更为合理!
有兴趣的同学,可以查查家用车的后驱车型,就知道e平台3.0 Evo的含金量了!没记错的话,在e平台3.0 Evo的首款车型海狮07 EV之前,只有主打运动的海豹EV这一款后驱车型。现在e平台3.0 Evo来了,家用平价车也可以享受后驱车的快乐了。
整车设计是牵一发而动全身的,本来前机舱里既要放发动机/电机、还要放转向机构,那么结构安全设计就只能是螺狮壳里做道场、束手束脚。现在不一样了,主后驱设计解放了前机舱空间,就能使前舱安全缓冲空间增加100mm,提升超32%,正碰安全性能提升60%。
2. 转向前置的优势
主后驱设计解放了前机舱空间,还有一个好处就是可以优化转向机构的布置。其实,我们复习一下燃油车发动机横置与纵置对转向机构的影响,就可以推测出e平台3.0 Evo平台主后驱的优势了。
如下图,横置发动机的宽度迫使车身纵梁外推,这会限制弹簧/减振器的布置和悬架连杆长度,也有可能影响到最小转向半径[1]。纵置发动机通常搭载双叉臂悬架和前置转向,因双叉臂减振器塔顶高度较低,因此发动机舱盖可以压低,常应用于运动车。由此可见,虽然转向前置与后置对转向手感好坏没有直接影响,但很显然转向前置对应的纵置发动机和双叉臂悬架,要比转向后置对应的横置发动机和麦弗逊悬架,通常来说更高级一些。
左:横置发动机的转向布置 右:纵置发动机的转向布置
纯电车主,电驱动总成替代了发动机的位置,同样对转向布置有所影响。主前驱设计中,后置转向机构与前围板挨得很近,就会影响前围板的结构设计。前围板是碰撞事故中的主要受力件,是前机舱与乘员舱的最终屏障,它的任何形变都会直接影响到乘员舱的司机与乘员,直接关乎着整车安全性。将前围板后移可避免这一情况,但那会减少乘员舱空间,损失也非常大!
转向后置对结构设计的影响
e平台3.0 Evo平台将转向后置升级为转向前置后,转向器不打断、不侵占安全传力结构,使传力更加平顺连贯,让乘员舱的抗变形能力提升了50%,大幅降低乘员舱碰撞侵入量,极大保证车内乘员生存空间。
3. CTB:电池与白车身的融合设计
说到了前围板,才终于聊到了CTB电池车身一体化。在乘员舱前部,首次引入TRB一体式前围板,使车乘员舱前部拥有强悍的防护能力。所谓TRB(Tailor Rolled Blank)是指变厚度轧制,这种工艺能够实现结构性能差异化分布。
以前咱们聊到e平台3.0的CTB(Cell to Body)技术,会认为这种“底盘电池一体化”技术主要是节省了垂向空间、降低了电池包重量。如今再看e平台3.0 Evo,就可以领会到为什么叫“Cell to Body”、而不是叫“Cell to Chasis”了,正是因为比亚迪已经设想好了电池与车身一体化设计的技术路线。
纵向放置的刀片电池与车身共同构成乘员舱的内部骨骼:
侧面由1500Mpa级超高强度的闭口截面辊压横梁来保护。相对于开口截面辊压横梁,闭口截面辊压横梁的抗弯、抗扭性能更强!
总结
主后驱、转向前置、内骨骼式CTB这三方面就构成了全新一代CTB整车安全架构,搭载在e平台3.0 Evo的车型上,可以使乘员舱碰撞侵入量小于5mm、碰撞乘员加速度能低至25g,大大提升了安全性!
主后驱、转向前置、内骨骼式CTB三大技术的协同作用,标志着e平台3.0 Evo在安全性能与驾控体验上的全面进化。这不仅是技术层面的提升,更是比亚迪对“安全即核心竞争力”理念的具体诠释。未来,随着CTB整车安全架构的持续完善,我们期待比亚迪能在新能源车市场树立新的标杆。
由此可见,要想全面理解“CTB整车安全架构”,不能只看电池安全单个方面,而应该从底盘技术等方面综合来理解。这恰恰说明,造车是一个系统工程,在技术研发上的先期投入会成为企业的长期竞争力!
参考文献:
[1] 《汽车转向》[德]彼得·普费尔,机械工业出版社。