車身扭轉(zhuǎn)剛度如何影響汽車性能？

在新車介紹資料中我們經(jīng)常看到“車身扭轉(zhuǎn)剛度”一詞，車身扭轉(zhuǎn)剛度（torsional rigidity）指汽車的車身在受到外力時能夠抵抗彈性形變的能力，也可理解成施加于汽車結(jié)構(gòu)件上的作用力和結(jié)構(gòu)件形變值之比，也稱抗扭剛度，是衡量汽車車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要指標(biāo)。形象簡單一點(diǎn)來理解，我們可以把汽車的車身想象成一個鐵架或一塊鐵片，我們用手來將它扭曲，如果我們用盡全力才能將其輕微扭曲，那么可以認(rèn)為其具有較高的扭轉(zhuǎn)剛性；反之，如果我們用中等力度就能令其產(chǎn)生程度較大的形變，那么它具有較低的扭轉(zhuǎn)剛性。

不同于車身尺寸、軸距、發(fā)動機(jī)排量、功率或扭矩等明面上的參數(shù)，關(guān)于汽車扭矩剛度的數(shù)據(jù)幾乎不會出現(xiàn)在車型的參數(shù)表中，一般只能從新車宣傳、新車發(fā)布會或工程師口中獲悉。從各大品牌的新車發(fā)布會我們已經(jīng)知道了車身扭轉(zhuǎn)剛度的提升能在多個維度提升汽車性能，提升用戶體驗(yàn)，所以，汽車制造商及汽車工程師們并沒有停止過對提升汽車的扭轉(zhuǎn)剛性的投入和研究。

車身扭轉(zhuǎn)剛度怎么衡量

車身扭轉(zhuǎn)剛度的單位是：N·m/deg。N·m是大家都很熟悉的扭矩單位牛·米；degree是度，符號“°”；N·m/deg。如車身扭轉(zhuǎn)剛度為40000Nm/deg，意為對車身施加40000N·m載荷，車身對應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角為1°。

影響車身扭轉(zhuǎn)剛度的首先為車身結(jié)構(gòu)型式。現(xiàn)代乘用車基本采用了更為先進(jìn)的承載式車身，發(fā)動機(jī)、變速箱、懸掛系統(tǒng)等主要系統(tǒng)部件直接安裝在車身之上，車身作為承載這些零部件的載體。

而更為傳統(tǒng)的非承載式車身，上述零部件被安裝在底盤大梁架上，車身作為另一個大部件與底盤大梁架連接。非承載式車身先天具有很高的剛性，也可認(rèn)為同時具備了較高的車身扭轉(zhuǎn)剛度，如今多用于載重用途的商用車，或硬派越野SUV這樣的乘用車上。

此外，軸距也是影響車身扭轉(zhuǎn)剛度的重要一環(huán)，在一輛軸距更長的C級車上提供40000Nm/deg扭轉(zhuǎn)剛度的難度，遠(yuǎn)比一輛A0級車要大。所以在對比扭轉(zhuǎn)剛度的同時，我們不能把軸距忽略。

很多時候車企在新車上市或宣傳資料中只介紹到新車扭轉(zhuǎn)剛度相比舊款車型有多少個百分點(diǎn)的提升，并沒有給出具體的數(shù)值，官方?jīng)]有測試或沒有給出數(shù)據(jù)的車型，甚至只能從競爭對手的測試來得知其抗扭剛性。

車身扭轉(zhuǎn)剛度對車輛性能及用戶體驗(yàn)的影響

車身扭轉(zhuǎn)剛度其實(shí)在汽車起步的一刻就開始影響車輛的性能和駕乘體驗(yàn)。在平穩(wěn)行駛時，車身扭轉(zhuǎn)剛度主要影響的是行駛穩(wěn)定性和NVH表現(xiàn)。剛性更高的車身可使車輛更穩(wěn)定行駛這個不難理解，同時也可減少部件共振，從而在源頭上抵制振動和噪聲，提升駕乘舒適性。

扭轉(zhuǎn)剛性的提升意味著車身整體剛性的提升，同時由于安全法規(guī)的倒逼，車身必然朝以更高剛性的車身提供更高安全性能的方向發(fā)展，所以利用高剛性車身提升安全性能和利用高扭轉(zhuǎn)剛度提升操控性能兩者之間并不矛盾。

此外，當(dāng)汽車行駛于較大的坑洼路段，或在斜坡遇到交叉軸的極端路況，左右兩側(cè)車輪載荷差異極大，車身會發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變，對車身的扭轉(zhuǎn)剛度提出較高的要求。如扭轉(zhuǎn)剛度不夠或者扭轉(zhuǎn)剛度低，車身形變甚至可能零部件之間的異常摩擦或異響，車身形變也會導(dǎo)致尾門關(guān)不上等情況的發(fā)生。

而在快速拐彎的激烈駕駛條件下，就突顯了車身扭轉(zhuǎn)剛度的重要性。車身剛性的提升意味著車架在高速轉(zhuǎn)向時的形變更小，激烈操控時能減少前軸相對后軸的位移量，提供更犀利精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向和更高的過彎循跡性，也令車身動態(tài)反應(yīng)更迅速，最有說服力的是麋鹿測試的通過車速成績；而在分秒必爭的賽道上，可顯著提升圈速成績。一款車型是否適合下賽道，其車身剛性和底盤素質(zhì)是至關(guān)重要的影響因素。舉個很簡單的例子，每一代本田飛度（參數(shù)丨圖片）的車身抗扭轉(zhuǎn)剛度都在提升，第三代飛度（GK5）就憑藉輕量化且高剛性的車身，配合得當(dāng)?shù)牡妆P設(shè)計(jì)，成為了賽道的常客。因GK5擁有優(yōu)秀的底子，在經(jīng)過對等量度的改裝后，圈速并非第一代飛度（GD3）和第二代飛度（GE8）能企及的，所以玩家們自然不會選擇在起點(diǎn)更低、發(fā)揮空間更小的老平臺上努力。

源自F1賽場的本田初代NSX，在當(dāng)年就不惜成本采用全鋁車身來達(dá)到輕量化及超高扭轉(zhuǎn)剛度的目的，出色的性能令它有了“東瀛法拉利”的稱號。

對于承載式車身汽車，車輛種類、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高強(qiáng)度鋼材的至高強(qiáng)度、高強(qiáng)度鋼材的使用比例、采用半框式副車架或全框式副車架，采用結(jié)構(gòu)粘合劑的長度和激光焊接的長度等等因素都會直接影響車身的扭轉(zhuǎn)剛性。可見，高扭轉(zhuǎn)剛度與設(shè)計(jì)及制造成本息息相關(guān)。

如敞篷車、無框車門或無B柱的車型，就必須在底盤或車頂加強(qiáng)底盤結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以保證足夠的抗扭轉(zhuǎn)剛性和彎曲剛性，保證車輛的安全性和操控性。

各大品牌的全新模塊化平臺在誕生時，車身扭轉(zhuǎn)剛度相對老款車型也有顯著提升，如豐田就稱其TNGA架構(gòu)使車身扭轉(zhuǎn)剛度提升了60%以上！

新能源車在車身扭轉(zhuǎn)剛度上的先天優(yōu)勢

傳統(tǒng)燃油車時代，工程師為提升安全性和操控性能，通過材料、工藝和設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)化，使每一代新車型的車身抗扭剛度在不斷提升。而到了新能源車時代，超高扭轉(zhuǎn)剛度已成為了各款新車型的重要宣傳點(diǎn)。

基于原生純電平臺的電動車型來說，平整地布置于底盤的動力電池的容積相當(dāng)可觀，并且為了確保撞擊后的電池安全，動力電池外殼用上了堅(jiān)固的金屬板，動力電池本身就能一定程度上提升整車的扭轉(zhuǎn)剛度。所以純電車型在安裝上電池后的車身扭轉(zhuǎn)剛度相比未安裝動力電池的白車身會有顯著提升，這就出現(xiàn)了兩個概念，純電車型的白車身扭轉(zhuǎn)剛度及整車扭轉(zhuǎn)剛度，兩者在數(shù)值上有較大差異。

原生純電平臺電動車型車身扭轉(zhuǎn)剛度普遍比需要在車身上安裝發(fā)動機(jī)、變速箱等各種系統(tǒng)部件的燃油車要高出一截。但在純電平臺電車陣營中，不同車型之間的車身扭轉(zhuǎn)剛度仍然存在差異，而且不是一般的大，下面是部分純電車型的實(shí)際抗扭測試數(shù)據(jù)，同時也貼上一些有代表性的燃油車型方便大家對比：

相比傳統(tǒng)的模組加金屬外殼的動力電池，比亞迪的刀片電池則更進(jìn)一步，扁平的磷酸鐵鋰刀片電池單體都能作為構(gòu)件的一部分，以承載縱向、橫向和垂直方向的壓力，使整體的扭轉(zhuǎn)剛度得到顯著的提升。

而比亞迪等品牌推出的車身電池一體化技術(shù)則更進(jìn)一步，將車身扭轉(zhuǎn)剛度提升至全新的高度。以比亞迪的CTB車身電池一體化技術(shù)為例，就從以往CTP（Cell to Pack）大模組動力電池時代的電池三明治結(jié)構(gòu)，進(jìn)化至而車身三明治結(jié)構(gòu)，即車身底板集成了動力電池上蓋。刀片電池可謂CTB車身電池一體化技術(shù)的絕佳搭檔，使得CTB技術(shù)的動力電池包經(jīng)受總重50噸重型卡車的碾壓后，蓋板并未發(fā)生明顯形變，重新安裝后仍能正常行駛。

比亞迪通過讓電池與車身融合，電池作為結(jié)構(gòu)件參與整車傳力與受力，令采用CTB技術(shù)新車型的正面碰撞安全性能提升了50%；此外，通過在動力電池上部車身采用粗大的輥軋橫梁，在側(cè)柱碰撞測試中，整車側(cè)柱碰撞入侵量減少45%。相比之下，特斯拉和零跑的CTC技術(shù)只是將電芯集成到車身上，電池并不作為結(jié)構(gòu)件參與整車傳力和受力，而僅是被車身保護(hù)起來的部件。

比亞迪CTB新車的扭轉(zhuǎn)剛度40500N·m/deg，40500N·m/deg什么概念？勞斯萊斯幻影的車身扭轉(zhuǎn)剛度為40000N·m/deg，2015年推出的寶馬7系（G11/G12）扭轉(zhuǎn)剛度為42100N·m/deg，可見如今二十多萬的純電車型的車身扭轉(zhuǎn)剛度已堪比百萬級、幾百萬級豪華車。

對于傳統(tǒng)燃油車，如何取得車身扭轉(zhuǎn)剛度與造車成本之間的平衡一門藝術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)輔助工程的發(fā)展，車企可以更具性價比的手段來提升車身剛性和安全性能；迅速普及的純電動車在車身扭轉(zhuǎn)剛度上的表現(xiàn)有如開掛一般。

新能源車車身扭轉(zhuǎn)剛度的比賽才剛剛開始，隨著如車身電池一體化等技術(shù)的發(fā)展，我們將很快體驗(yàn)到更安全、操控性能更好且駕乘體驗(yàn)更好的車型。