东风“量子架构”是全栈式自主研发的全新一代智能电动架构,是全数字化、高拓展性的机电一体化架构。
2024年4月25日,在第四届车身大会上,东风研发总院车身结构设计室经理康洁提到,这一架构具备无忧出行、无惧严寒、极致空间、极致节能、极致安全和不断进化等六大优势,可实现硬件层、软件层、服务层、生态层四位一体,从而为客户提供多样化、全场景出行的爱游戏app官网登录入口的解决方案。
此外,康洁谈到东风奕派eπ01车身的极致安全、极致性能、极致轻量化和极致低碳等四大极致设计。整车安全性能设计涵盖正面侧面后面车顶性能工况,实现c-ncap五星,并实现保险指数乘员保护g水平;多材料混合应用白车身,利用超高强钢/热成型钢、塑料复合材料和高强度挤压铝型材实现轻量化,同时单车制造阶段碳排放234.7kgco2/辆。
东风研发总院车身结构设计室经理
以下为演讲内容整理:
量子架构
东风eπ007诞生于东风量子架构,是东风全栈自主研发、面向下一代智能化电子架构的杰出之作,具备数字化、高拓展性的一体化特性。其关键点众多,诸如无忧出行方面支持高达1200亿续航、800伏快充技术,以及通过高集成热泵管理系统在零下30度的极端低温环境下,仍能提升续航30%以上,无论车型种类和动力构型如何,均能在平台架构上得以实现。
图源:东风研发总院
在节能方面,轻量化车身与超低风阻设计的完美结合,以及十合一的高压电驱动技术,使得百公里能耗低至十一度电,达到了行业领先水平,主动喷淋技术能够在极限情况下实现自动断电,确保安全无虞。此外,该平台架构在新能源和自动驾驶领域同样具备强大的进化潜力。
高性能车身设计
东风eπ007作为该架构的首款车型,定位于满足z世代年轻人社交需求的电动c 级座驾。车身尺寸近五米,轴距约两米九,在未来美学、智慧座舱、全域安全和极致性能等方面均有出色表现。此外,该车还搭载了东风多项最新科技成果,包括量子架构和马赫e动力等业界知名技术,以及智能化soa座舱系统。
图源:东风研发总院
在能耗方面,马赫e的电驱系统最高效率达到94.5%,结合超低风阻系数0.19和低温续航衰减率低至30%的优异表现,使整车能耗水平达到11.9%,在同行业中处于领先地位。
值得一提的是,东风eπ007在推出之初便参加了轻量化会议并荣获十佳车身评选认可,这充分证明了其在车身技术领域的卓越成就。
关于车身设计,本次将从车身设计的角度,深入剖析其构造原理。其设计理念聚焦于四大核心要素:极致安全、极致性能、极致轻量化与极致低碳。在安全方面,我们综合考量了各类道路场景,涵盖国家法规、企业标准及主流评价体系,将各种工况因素融合其中。通过实施540度全方位无死角冗余设计,我们实现了极致安全的设计理念,确保车辆在任何情况下都能保持稳定的运行状态。
在设计政策层面时,我们基于一个平台架构来设计这款车。设定目标时,我们充分考虑了诸如加速波形、承载力等关键指标,确保它们符合平台的整体需求。鉴于平台可能涵盖bev、rev以及不同驱动方式等多种车型,我们在设定目标指标时均充分考虑了各种车型的特殊需求。
在设计过程中,我们尤为关注两个关键点。首先,是车体承载路径与三电系统的关联。简而言之,我们致力于将电池系统纳入车体的碰撞系统中,使其作为结构体存在,从而增强车辆的整体安全性。其次,我们致力于优化前舱关键连接点的可控失效模式。我们非常注重产业路径设计,以纵梁主传路径为例,我们首先根据布置方法确定了车纵梁全路径的外扩基本结构形式。基于力学目标理论公式或压迫性原理,我们将设计从段位层面落实到力学性能层面。在全路径设计中,我们分别考虑了上、中、下三条路径。
在设计每条路径时,我们预先设定了其所承载的力,以便有针对性地设计每个段面的具体结构,包括断面形式、材料选择以及料厚等。同时,在规划过程中,我们特别关注如何合理布置全路径,以最大程度地保留电池包空间,并确保全路径的连续性和稳定性。在50%碰撞测试中,我们主要依赖纵梁和数字梁形成封闭稳定的环境结构,以提升碰撞系统的性能。在此过程中,我们采用了三段式便携模式来实现碰撞性能的优化。前两段依次进行压迫,第三段则进行折弯。关键折弯点的设计充分考虑了弯距变化及结构加强,以实现对折弯点的有效控制。
在小片碰撞测试中,我们通常采用车体碰撞吸能与车体侧滑两种策略相结合的方法。由于小片碰撞时车体的吸能占比相对较低,因此更多地依赖于整个车体抵抗变形的能力。a柱区域因造型限制无法做得过大,因此我们对其结构进行了特定的加强处理。例如,我们要求整个截面设计至少能够承受100千牛以上的力,以避免折弯和不必要的压溃。同时,a柱下端结合了铝挤压型材的应用,以提高其变形能力。在侧碰角度方面,我们特别关注柱碰性能的达成。与以往不同,现在我们更多地将电池包与整体结构作为承载路径和承载体,共同参与碰撞吸能过程。最终,通过优化结构承载性能及约束性匹配,我们实现了碰撞性能达到目标要求值。
在侧碰测试中,我们尤为关注柱碰的两个关键点。首先是提高柱碰抵抗变形的能力,因为其吸能空间相对较小。其次是确保在抵抗变形后,能够连续稳定地将力传递到其他部位。这两个关键点均可通过优化门槛梁与电池包配合的断面来实现。在东风eπ007车型中,我们采用了独特的门槛梁设计,内部采用1200gpa轮毂压。同时,中间部分采用了类似飞机蜂窝状的铝制吸能结构,以最大限度地提高门槛梁的抵抗变形能力。此外,我们还设计了特定的桥接键,以确保侧碰力能够顺利传递到座椅横梁之上。最终,经过全面测试,该车型达到了既定的五星安全标准,其性能评分在行业内处于领先水平。
东风eπ其他性能特点
首先,其模块化设计是一大亮点。这种设计思路,从平台角度出发,将车身的不同模块作为差异性搭配组合,以满足不同车型的性能需求或产品需求,从而最大限度地提高了通用化率,降低了成本。我们的目标是在此架构内实现90%的通用化率,架构间也能达到72%的通用化率。
在整体刚性方面,弯扭模态维持在43至44赫兹的水平,而扭转刚度在带电池包的情况下约为三万一,若去掉电池包,则约为两万八。在提升整体刚性的过程中,我们主要关注结构环、接头和断面三个层次。其中,结构环作为环状结构理论的基础,我们尤为重视,针对车身的环状结构设计进行了深入研究和优化,特别是对于高敏感的c环、d环进行了特定的加强措施。
在材料选择方面,我们经历了从多个板材拼焊结构到塑料结构的转变,这种转变不仅带来了轻量化的效果,也优化了装配效果,并在成本上实现了更好的控制。我们采用了含30%长玻纤的材料,旨在打造优良的刚性和韧性,同时平衡零件外观质量,确保表面无浮纤现象。
此外,我们高度重视低碳环保的理念。作为国家级的汽车制造商,东风积极响应国家双碳策略,从低碳供应链、低碳生产、低碳交通和循环经济等多个方面着手,力求实现低碳效果。
图源:东风研发总院
在低碳供应链方面,我们启动了大废钢产品认证,采用废钢比例达到40%的先进高强钢,总碳排能减少66公斤。在东风eπ007这款车中,废钢比例应用约20%,单这一项就能使单车的全生命周期减碳达到44公斤左右。在低碳生产方面,我们优化了冲压工艺,提高了材料利用率,不仅降低了材料成本,也实现了绿色制造。涂装方面,我们采用了环保的水溶性材料,同时通过工艺调整,节省了一个烘干炉,能耗节约了2%左右。在焊装方面,我们采用了中频刺声焊接技术,使焊点强度的质量合格率达到99.8%以上,既为高性能车身的实现提供了基础,也实现了节能环保,减少了焊接飞溅。
从整个生产角度来看,我们通过绿色能源、低碳材料和低碳制造等措施,有效控制了碳排放。经过统计,东风eπ007在单车制造阶段的碳排放仅为234.7公斤,远低于行业平均水平。在低碳交通方面,我们通过降低车身重量,减少了能源消耗,白车身减重达到48.6公斤,单车全生命周期减少碳排放214公斤,数据十分可观。
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