全球百事通！面向新能源的車身設計思考與實踐

2023年4月18日-19日，在2023第三屆車身及內外飾大會上，安徽江淮汽車集團股份有限公司車身設計研究院院長助理魯后國表示，新能源汽車對車身設計提出了新要求，就車身性能來看，主要包括三個方面：第一，對電池的安全性要求；第二對車身的輕量化要求；第三對剛性的要求。

而從車身結構來看，隨著競爭加劇，汽車開發周期進一步縮短；同時電池包的平臺化反向推動車身進一步向模塊化平臺方向發展；同時隨著技術的進步以及中高端新能源汽車對低成本策略的追求，車身集成化進一步發展。而車身材料來看，呈現出多材的要求。

(資料圖片)

基于上述要求，江汽集團從性能目標設計、框架形象設計、傳力路徑設計、材質料厚設計、斷面設計、結構環設計、接頭設計、關鍵件設計、局部細節設計、連接設計的各環節，面向新能源車車身進行了設計實踐。

魯后國 | 安徽江淮汽車集團股份有限公司車身設計研究院院長助理

以下為演講內容整理：

在新能源汽車火熱發展的趨勢下，新能源車身應該怎樣做？我們對此進行了思考，接下來將分享江淮關于新能源車身的相關設計。

新能源背景下的車身發展趨勢

目前新能源汽確實是比較火熱的話題。從去年整年來看，新能源的銷量創造新高。今年1-3月的銷量達到了160萬臺，比去年同期又有了大幅提升。新能源汽車發展呈現出勢不可擋的趨勢。在此基礎上，對車身的關鍵設計要素也提出了更高要求。

首先是車身性能要求。毫無疑問，新能源汽車對車身的安全性要求越來越高。

從電池角度來看，動力電池技術的不斷發展，動力電池的安全性問題成為了行業熱點。另外，整車裝載了這么大一塊電池，大約在500-600公斤，對安全、能耗、操控、耐久等不利，對車身的輕量化要求更高。大家都在講車身電池一體化，包括CTP、CTC、CTB。從這個角度來看，新能源車身在未來CTC、CTB的電池基礎上，對車身的整體剛度提出了更高的要求，必須有更高的車身剛度保護電池在使用過程中不會產生較大的扭轉變形和巨大的沖擊力。

其次是車身結構要求 。隨著競爭的加劇，汽車開發周期進一步縮短；同時電池包的平臺化反向推動車身進一步向模塊化平臺方向發展，對車身結構提出了更高的要求。因此需要開展上下車體的分體式研發，保證車身具備高度模塊化、可拓展性，以及標準的上下車身及車身與底盤設計界面，以更快的提升車身研發的速度。

另一個大家討論較多的是集成化，像一體式壓鑄、熱成型門環都體現了高度的集成化。高度的集成化是新能源汽車車身發展的典型趨勢，用于降低設計過程、制造過程中的成本與周期。

最后是車身材料要求。材料目前在新能源車身呈現出多材料的設計趨勢，更多呈現出全鋁車身和鋼鋁鎂混合車身，隨著時間的推移，鋼鋁鎂混合車身逐漸占據了主導地位。原因在于性能、成本、設計周期以及制造難度等一系列平衡性要求，加速了鋼鋁鎂混合車身的發展。

總之，車身設計最主要的就是結構、材料與性能三方面的要求。基于此，我們在結構上講集成化、平臺化、模塊化以及關鍵部件的設計，在材料上講多材料的混合，在性能上講安全性、剛度性能以及輕量化的設計。

圖源：江淮汽車

面向新能源汽車車身設計實踐

下圖展示的就是車身設計過程中的關鍵環節和要素，包括性能目標設計、框架設計、傳力路徑設計、材質料厚設計、斷面設計、結構環、接頭以及關鍵件部件等。這些設計最終將反映整車結構和性能，在這種流程中結合上述三大塊要求，我們進行了思考與實踐。

圖源：江淮汽車

首先是性能目標設計。在新能源汽車上更多關注上下分體式性能目標的設計，在此基礎上，如何滿足快速的、模塊化的設計要求？我們對下車體進行了性能目標設定，重點關注下車體的扭轉度，包括電池包扭轉度，CTP和CTC中間框架的變形量以及下車體的扭轉模態和局部剛度。基于模塊化的下車體開發出的一系列車型都能夠滿足設計指標要求。另外是碰撞要求，我們同樣設計了下車體能量分配比例，包括副車架和關鍵的路徑載荷比例，以及總的碰撞能量。

第二，框架設計。無論是新能源汽還是傳統燃油車，上車體的整體框架是沒有區別的，主要區別點在中央通道，目前有帶中央通道和不帶中央通道兩種，可以在前期的概念設計階段，通過快速的參數模型分析來確定帶不帶中央通道。

基于框架形式，如何滿足滑板底盤的概念要求，我們做了一些嘗試。在車身側面、前部和后部定義了標準的界面以及標準尺寸，可以保證不同的軸距、不同前后懸以及不同的車身寬度要求的上車體都可以使用下車體平臺。同時應用下車體的獨立性能設計，保證不同系列的上車身都能滿足整車的設計性能要求。

第三，傳力路徑設計。針對下車體平臺上的傳力路徑設計，因為我們少了左右地板縱粱，無法直接通過車身底部的縱粱向車后傳遞能量。通過前縱粱的碰撞能量和前圍下部實現左右的能量傳遞，從中央通道傳遞到兩根地板橫梁，側面通過扭矩盒子傳遞到門檻粱上。傳力路徑設計需要關注一些關鍵的尺寸，如前縱梁后部高度100毫米左右，能夠保證整個力在碰撞過程中不產生彎折，同時在這個部位把更多的力導向后部車身。

第四，材質料厚設計。目前對于鋼鋁混合的車身典型材料的設設計，我們希望前部可以采用大量的高強鋼，保證正碰、側碰的能量吸收與傳遞。同時在門檻部位采用大尺寸的擠壓鋁，保證碰撞過程中能量的吸收。

第五，斷面設計。上車身與傳統的斷面并無太大區別，區別更多是具體的材質料厚，以及關鍵部位的搭接。但下車體的三個部位尤其重要，前部是為了保證碰撞過程中能夠抵抗前部碰撞力，保證成員艙內不產生大的變形，具體作用原理可參照下圖。

圖源：江淮汽車

再來簡單講一下關鍵件設計。典型的部件為后地板一體式壓鑄部件，其目前主要采用免熱處理材料。目前主要的免熱處理材料無論是屈服強度還是抗拉強度，包括延伸率、鑄造的性能基本差別不大，但是屈服強度相對較低。從車身的設計應力水平來看，如果要使應力達到100兆帕以下，其實對設計的挑戰難度是非常高的。如下圖所示，在結構上，對縱梁部位進行特殊料厚設計，采用5-6毫米的壁厚進行設計，既可以保證對扭轉剛度的要求，又可以保證底盤承載的要求，其他幾個部位基本在2.5-3.0的水平，主要是從輕量的角度來思考。

最后是連接設計，鋼鋁車身從連接的角度來看，有SPR、FDS、激光焊等。今天要講的并不是這種連接，而是關鍵部位結構搭接，A柱下連接，我們希望A柱與A柱上內板進行充分多層級的連接和多面搭接，保證這個地方的連接強度以確保力的順暢傳遞，同時滿足碰撞過程中對電池的保護。后縱梁同樣希望多面的搭接，實現更高的扭轉剛度要求，在側面平順的連接，實現碰撞力從左到右的傳遞。

在新能源時代下，我們希望對車身設計進行更深層的思考，針對結構、材料和性能進行關鍵性的設計，以保證新能源車身具有更好的質量。

（以上內容來自安徽江淮汽車集團股份有限公司車身設計研究院院長助理魯后國于2023年4月18日-19日在2023第三屆車身及內外飾大會發表的《面向新能源的車身設計思考與實踐》主題演講。）