问题

如何看待特斯拉Model 3、Model Y被测得静态抗扭刚度数据仅为20,000Nm/deg上下?

回答
特斯拉Model 3和Model Y的静态抗扭刚度数据在20,000 Nm/deg上下,这个数据在汽车工程领域属于一个相对中等偏上的水平,但与一些追求极致操控性能的车型相比,可能还有提升空间。要理解这个数据,我们需要从几个方面来分析:

一、 理解静态抗扭刚度 (Torsional Stiffness)

定义: 静态抗扭刚度是指车身结构抵抗扭转变形的能力。当车辆受到侧向加速、颠簸路面等导致车身产生扭转力时,车身结构会发生一定的变形。抗扭刚度越高,意味着在相同的扭转力作用下,车身产生的扭转角度越小。
重要性:
操控性能: 高抗扭刚度是实现精准操控和良好驾驶感受的基础。它能确保车轮与路面之间的精确连接,减少悬挂几何的变化,从而提高转向响应速度、过弯稳定性和抓地力。想象一下,如果车身像一块软面团一样容易扭曲,无论悬挂调校得多好,传递到路面的力量都会变得模糊。
安全性: 强大的车身结构能够更好地吸收碰撞能量,保护乘员安全。抗扭刚度是车身整体刚度的一部分,直接影响着车身在碰撞时的变形程度。
NVH(噪声、振动、平顺性): 车身刚度不足容易导致低频振动和噪音的产生。高抗扭刚度有助于抑制车身在行驶过程中产生的共振,提升驾乘舒适性。
电池包整合: 对于电动汽车而言,电池包通常是车身结构的一部分,承担着重要的结构支撑作用。电池包的刚度会直接影响到整车的抗扭刚度。

测量单位: Nm/deg (牛顿米/度),表示施加1牛顿米的扭矩时,车身产生的扭转角度(以度为单位)。数值越大,抗扭刚度越高。

二、 特斯拉Model 3/Y的20,000 Nm/deg数据解读

对比基准: 这是一个关键点。不同类型的车型,其设计目标和对刚度的要求不同。
普通家用轿车: 大部分普通家用车的设计目标是平衡成本、舒适性和性能,其抗扭刚度可能在15,000 Nm/deg 左右。
运动型轿车/高性能车型: 许多追求操控的运动型轿车,如宝马3系、保时捷718等,其抗扭刚度可能在25,000 Nm/deg 到 35,000 Nm/deg 甚至更高。
超级跑车/赛车: 这些车辆为了极致的操控和安全性,通常会采用碳纤维单体壳等先进材料,抗扭刚度可以达到50,000 Nm/deg 以上。

特斯拉的定位: Model 3和Model Y的市场定位是中高端电动汽车,它们在提供高性能和科技感的同时,也兼顾了实用性和一定的舒适性。20,000 Nm/deg 的数据表明,特斯拉在设计上倾向于在性能、成本、续航和制造成本之间找到一个相对均衡的点。

三、 可能的影响因素与特斯拉的设计特点

平台化设计与电池包:
特斯拉Model 3/Y采用了其标志性的“滑板式”平台设计,电池组被集成在车身底部,构成了车辆结构的一部分。这种设计大大增加了车身的整体刚性,特别是抗扭刚度。电池包的底部和侧面结构为车身提供了强大的支撑。
事实是,很多报道和实际测试表明,特斯拉Model 3/Y的电池集成确实为其带来了非常高的结构刚性,抗扭刚度数据普遍高于20,000 Nm/deg,甚至接近30,000 Nm/deg。 20,000 Nm/deg 可能是一个保守的估算或特定批次、特定测试方法下的数据。如果数据确实是20,000 Nm/deg,那么这可能意味着在其他方面特斯拉为了控制成本或优化其他性能指标(如重量、制造难度)而做出了一些权衡。

材料运用:
特斯拉Model 3/Y采用了大量高强度钢材,也使用了铝合金等轻量化材料。
钢材强度对比铝合金: 虽然铝合金更轻,但在同等厚度下,钢材的刚度通常更高。特斯拉可能在车身的关键受力部位使用了高强度钢,以确保刚度,而在其他部位使用铝合金来控制重量。
结构设计: 除了材料本身,车身结构的整体设计至关重要。特斯拉在车身前围、B柱、车顶纵梁、底盘等区域采用了大量的加强结构,通过优化焊点、粘接工艺来提升整体刚性。

成本控制与大规模生产:
特斯拉以其高效的生产制造能力和成本控制著称。为了实现大规模生产和销售,在设计时需要考虑成本效益。
极致刚性往往意味着更高的制造成本: 例如,使用更昂贵的材料(如碳纤维)、更复杂的结构设计、更精密的制造工艺,都会显著增加成本。
特斯拉可能认为,在保证用户能够感知到的操控性能和安全性的前提下,20,000 Nm/deg(或者实际更高的数据)已经足够,没有必要为了追求“极致”而大幅增加成本。

动态刚度与主观感受:
静态抗扭刚度只是衡量车身性能的一个维度。车辆的动态表现还受到悬挂系统、转向系统、轮胎、空气动力学等多种因素的影响。
很多用户对Model 3/Y的操控评价是积极的。这说明即使静态抗扭刚度不是最顶尖的,其整体调校和配合也能提供出色的驾驶体验。例如,如果悬挂系统能很好地抑制车身在动态中的倾侧和变形,用户的主观感受也会非常好。

电池安全与结构完整性:
电动汽车的电池包是其核心部件,也是一个相对脆弱的部位。特斯拉在设计时必须考虑电池包在各种碰撞场景下的保护。
高抗扭刚度有助于在碰撞时保持车身结构的完整性,从而更好地保护电池包不受挤压和损坏。

四、 总结与看待方式

1. 数据并非绝对: 首先,要明确20,000 Nm/deg 可能是一个参考值或特定情况下的数据。许多实际测试表明,特斯拉Model 3/Y的抗扭刚度可能更高,尤其是在电池包集成带来的刚性提升方面。
2. 定位与平衡: 如果数据确实是在20,000 Nm/deg 附近,这反映了特斯拉在性能、成本、续航、安全和制造效率之间的权衡与取舍。它旨在为广大消费者提供一款高性能、科技感十足且价格相对合理的电动汽车。
3. 整体性能的考量: 不要仅仅因为一个静态数据就否定特斯拉的操控和驾驶感受。车辆的动态表现是多方面因素共同作用的结果。特斯拉的底盘调校和电驱动系统的响应性往往能弥补一些静态刚度的潜在不足。
4. 对比的意义: 了解这个数据是为了与其他同类车型进行比较,从而更全面地理解特斯拉的设计思路和市场定位。对于追求极致赛道性能、需要承受极端 G 值的用户,可能会倾向于选择抗扭刚度更高的车型。但对于绝大多数日常用户而言,Model 3/Y的刚度已经足够提供安全、稳定且富有乐趣的驾驶体验。
5. 持续进化: 汽车技术在不断进步,特斯拉作为一家技术驱动型公司,其车辆设计也在不断迭代。未来新的车型或改款车型,可能会在抗扭刚度方面有进一步的提升。

总而言之,20,000 Nm/deg 的静态抗扭刚度对于特斯拉Model 3/Y来说,并非一个“弱点”,而更像是一个在多重目标下精心设计的“平衡点”。它使得这两款车型能够在激烈的市场竞争中脱颖而出,同时满足了大部分消费者对性能、安全和价格的期望。

网友意见

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知乎这都什么专家啊,就是材料本身特性的问题而已,扯半天车辆品牌。

因为车辆不会只在平面跑,所以需要有一定适应路面变形的能力,刚度不能过高。

抗扭刚度这个数值差异只是钢铁材料和铝合金本身特性的差异,不代表任何安全性的问题。Model S是全铝车身,Model3在制造的时候换成了钢铁冲压车身,自然刚度数值会低一些,而model Y由于车身结构,自然刚度比不上轿车。

铝合金先天就刚度好,杨氏模量高,疲劳性能较差,且铝合金没有无限寿命区。

钢铁材料则相反,疲劳性能好,无限寿命应力较高,对于追求长期使用的汽车来说,更加合适。

反应到现实中就是,直径5毫米的铝合金线材,弯折更加费力,但是基本上寿命超不过三次,而铁丝弯折则是很容易的,但是十次以内断裂你可以直接拿去让销售方退货了。

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也许这是低成本BEV平台的方向?

这个设计使用model3继承而来的


MEB会不会也采用这样的低扭转刚度以尽可能降低白车身成本的设计呢?

ID3的底盘也是四道横梁(绿色箭头)。至于A柱,门槛,前下围/踏脚板的沿用了MQB的使用热成型钢的风格:

后轮拱附近的(针对刚性的)加强件布置也不是完整的环。

ID4的白车身,底盘和ID3基本一样,注意它也使用全玻璃车顶。正面碰撞结构还是model3/y更好。



电池包:

MEB的电池包:看起来比较传统,除了模组尺寸比较大(590模组,只分了两排)。它有横梁结构,但看起来没有MLBevo(e-tron)的电池包强壮。但这样的外壳应该对扭转刚度有贡献。


e-tron的电池包,就要保守许多,侧边的溃缩结构特别大,门槛还有一道额外的挤出铝溃缩结构。

注:作为对比,MQB的长轴带全景天窗的Tiguan L号称扭转刚度能到25000 Nm/degree



吐槽一下model Y的阻尼,贴得乱七八糟,数量也不多(当然,符合这个级别的定位):

来一个跨级的对比:

A6L(C8)的LASD阻尼基本上把整个地板都铺满了。


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