雪佛蘭Bolt是一款是傾向于實用性的電動車,一輛家用五門兩廂車。是美國市場上首款以35000美元(約合人民幣24萬元)的起始價格提供200英里(322公里)以上的駕駛范圍的電動汽車。本文將對雪佛蘭bolt車身結構及連接細節進行詳細解說,一起來看看吧。
概述
雪佛蘭bolt是基于傳統燃油車架構的純電動車型,車體結構以燃油車為原型,但針對純電動車的動力和電池系統做了大量適應性改進,結構性能優異,可節約成本提高開發周期。(最明顯的是為電池及配置進行的車體結構優化)
車身尺寸為:4166×1765×1594;
白車身重:304.4kg。
車身材料
與目前大部分車型相同,白車身為鋼制,側圍外板和頂棚采用低強度鋼(具有更好的拉延性),在地板及前艙主要為高強鋼,在車身骨架結構主要以先進高強鋼及熱成型鋼為主。為實現輕量化需求及燃油經濟性,在四門兩蓋、前后防撞梁、吸能盒則為鋁材,鋁材占比為14%。
材料分布圖
熱成型材料主要應用在B柱上段(為應對側碰,實現擺錘狀變形,保護乘員安全)、A柱(提高強度及傳力穩定性)、車門防撞梁(目前該區域應用熱成型車型較少,可見為了乘員的安全還是用心的)、地板下縱梁等部位。
車身結構
作為一款電動車,首先我們來了解一下電池的結構及安裝方式,Bolt的電池包總共有288個電芯組成,成組方式3P96S。電池包的質保為8年/10萬公里,整個電池包位于車身底盤,屬于典型的滑板式。
電池包在結構上分為五大區域,每個區域有2個模組。為了能夠充分利用電池包內部空間,Bolt的電芯采用橫向放置(電芯的寬為338mm,高100mm;VOLT與SparkEV是豎向放置);同時,加熱器也沒有集成在電池包內。
模組與模組之間采用Busbar的電連接,構成整個PACK內的高壓回路;維修開關(MSD)在后端頂部,以在需要時與整車斷開高壓回路。
BOLT的動力電池下殼體為鋼板沖壓成型,采用電池包托架與車身地板縱梁連接,電池包托架為高強鋼,由五條橫梁和三條縱梁組成,與動力電池下殼體焊接。
動力電池重435kg,通過十個高強螺栓與車身連接,安裝點布置在托架橫梁的左右兩端(一些電動車在前后也有連接點)車身縱梁配凸焊螺母,螺栓由下部向上擰緊,實現可拆卸,下圖為安裝方式及安裝斷面。
電池安裝截面圖
目前國很多車型在門檻梁為鋁擠壓件,內部放螺母板與電池連接安裝,BOLT的動力電池殼體和托架方案不利于電池結構的輕量化,車身電池安裝縱梁對于使用了內部的空間,但在動力電池安全防護方面有優勢。一般要求collapsible zone大于130mm,不同公司標準也有差異。
車身骨架結構
機艙縱梁為直梁,采用激光拼焊工藝。縱梁截面高度和寬度接近,有利于前碰時的穩定性,前縱梁從前向后逐步加強,根部截面明顯加大,前縱梁設計有一處弱化特征,保證碰撞時的碰撞變形結構。
前縱梁結構圖
為在地板下布置大型動力電池,很多全新開發的電動車都將地板縱梁取消,僅保留門檻梁。
因前縱梁和門檻梁通常在Z向和Y向都有很大間距,所以碰撞載荷不易從前縱梁傳遞到門檻梁,前縱梁根部可能提前彎折并向后頂入乘員艙,產生非常大的前壁板侵入量。而基于傳統車架構的BOLT則保留了地板縱梁和中通道,只是將地板縱梁向外側偏移,如圖8。
前縱梁根部向外彎曲,與地板縱梁連接,拐角控制在30度以下,過渡光滑。前縱梁的大部分碰撞載荷能夠順利傳遞到地板縱梁,另外一部分載荷則分散到
門檻梁和中通道。中通道前后貫通,內部用熱成型鋼加強,能夠有效控制乘員艙變形。
車身下部視圖
純電動車為了電池空間將地板縱梁向外偏移或者完全取消,前縱梁與門檻梁搭接處就成為整個車身薄弱環節。
為實現優化BOLT前壁板與前地板搭接處有增加熱成型鋼橫梁,左右兩端與縱梁根部相連。副車架后安裝點在該橫梁上,為第二傳力路徑提供穩固的支撐。正面碰撞時該橫梁能夠保護電池包前端,偏置碰時也能碰撞力分到左右兩側。
前壁板周邊設計了一圈環形加強結構,可提升車身扭轉剛度,同時還可控制碰撞時的前壁板入侵。BOLT在歇腳板處設計了彎曲加強件,從前壁板中部一直向后延伸到前地板中部,采用熱成型鋼,并設計了縱向貫通的加強筋。
該彎曲加強件有助于前縱梁碰撞力向地板縱梁和門檻傳遞,也能控制歇腳板附近局部結構變形,對于提升車身整體扭轉剛度也有效果。
BOLT后縱梁采用DP1000材料,強度高且有潰縮吸能能力;前段則采用高剛性設計,使用1.6mm厚度的熱成型鋼,后碰時抵抗乘員艙變形,有效保護乘客和動力電池。
后縱梁前端和門檻梁后端搭接,形成了完整的后碰傳力路徑,目前在很多車型都會增加與門框的連接,實現傳力連續及結構加強,后縱梁前端拐彎角度平緩,無幾何突變,有利于碰撞力順利向前傳遞至門檻梁。
拐彎處的橫梁有支撐作用,后碰時可阻止該部位發生彎折。后縱梁和門檻梁搭接處還設計了結構加強件,減少了后碰時該處失效風險,(在這個過程首先周邊件要求進行結構設計,同時通過cae分析進行不斷優化,最后達到最優的結構)。
Bolt后部結構圖
連接工藝
雪佛蘭bolt共使用了11種連接工藝,分別為點焊、螺柱焊、凸焊、MAG、MIG、激光釬焊、SPR、無鉚、包邊、螺接、膠接。其中:
螺柱焊119個;
凸焊218個;
SPR13個;
無鉚10個;
螺接105個。
首先我們來看一下雪佛蘭bolt在前防撞梁處的螺栓連接,防撞梁通過開過孔結構與吸能盒背板采用6個螺栓實現連接。
前防撞梁細節圖
下圖為前機蓋鎖處2側照片,通過2個螺栓螺母實現連接,這也就是為什么在總裝的時候才進行一些車身附件的安裝,方便安裝及零件的固有要求等,
前機蓋鎖細節圖
下圖為在后輪罩處對螺柱焊的應用,可見周邊有一定堆積,這是分辨螺柱焊的直觀方法,該處主要為電器件的安裝提供輔助。
后輪罩細節圖
總結
雪佛蘭BOLT的車身是基于傳統車成熟的架構和工藝進行優化改制但因為它保留了地板縱梁使得電池在寬度方向上空間變小,進而影響續航里程,但還是在很多結構設計上值得參考學習。
來源: 螺絲君研究院 GAF螺絲君
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