揭秘汽车白车身：看似平凡的铁壳子如何影响车辆性能与舒适度

除了网络上盛传的车祸时间之外，汽车的铁壳恐怕是没人最在意的东西了。

虽然大多数正经的车企都会在自家的媒体资料包里放几张车身结构图，并且经常在发布会现场摆出白车身的展示，但在很多甚至从业者看来，这些花花绿绿、扑朔迷离的东西，大部分都是待遇。你能得到的只是一次性的。

低难度猜车

人们会关心发动机的马力、油耗和电耗、车内大屏的大小、豪华配置的数量、舒适性表现是否好……谁能想到，一百年来看起来很平常吗？一成不变的铁壳，居然能影响这一切？

揭开真正的“外壳”

我们常说的所谓“白车身（BIW）”是指整个车身结构经过冲压焊接，但没有涂漆。通俗地说，就是大家理解的“车壳”或者“车架”。

一般来说，白车身的范围需要从包括和排除覆盖部分两个语境维度来区分。车身覆盖件，即车门、前引擎盖、尾门/后备箱盖、翼子板等（俗称“四门两盖”），通常不参与整车的刚度构造。换句话说，它们确实“只是一个空壳”。如果挡泥板保险杠被自行车压扁了，那确实与车身安全无关。

例如，车门与车身主体的连接实际上只有转轴和锁销这几个点。它们无法“帮助”车身因外力而产生的振动变形。 （不过覆盖物在碰撞中起到一定的作用，比如车门上基本都有防撞梁，这里需要区分“刚度”和“强度”，请参考《99%的人不知道什么是“刚性”和“强”吗？）。

奥迪 A4，带覆盖件的白车身

这是拆掉覆盖物的A4白车身。

覆盖件与汽车内饰一样，会受到车身振动和变形的影响。由于它们更换起来非常简单，而且不影响主体结构的原有设计，所以海外车型引入国内时有时会出现“以铝换钢”的现象（对此我不予置评）。然而，由于覆盖物对刚度基本没有影响，因此这种变化造成的主要损害是在重量方面。

覆盖件将占白车身总重量的1/4-1/6，对于极轻量的超级跑车来说甚至更低。一些运动性能汽车在门板、前后舱门和车顶上使用铝甚至碳纤维。但由于覆盖物本身重量并不占很大一部分，因此减重、降低重心的实际效果有限（尤其是与视觉效果相比）。雷克萨斯LC的碳纤维车顶仅将车辆重心降低了1.2毫米。

一般来说，除非特别强调，我们所说的白车身是指狭义的概念，不包括覆盖部件。

宝马 M4 CS 碳纤维发动机盖

越僵硬，越安静？

拆掉车身覆盖物后，白车身的核心结构才是亮点。

刚度是白车身最重要的性能指标之一，尤其是扭转刚度。这也是你最容易从市面上主流渠道获得的车身性能数据。尤其是在白车身上投入巨资的制造商更有可能谈论刚度。蔚来一直以其高达44140N·m/°（确实很高）的惊人数据而自豪。麦格纳生产的北汽吉虎也经常炫耀其55000N·m/°的车身刚度。

（不过，需要注意的是，电动汽车在刚性战中具有天然优势。）

所谓刚度是指车体抵抗外应力引起的塑性变形的能力。 44140N·m/°，即需要44140N·m的扭矩才能使车身产生1度的扭转变形。显然，数字越高，机体抵抗变形的能力越强，在相同外力作用下变形越小。

车辆行驶过程中，路面颠簸和机械操作会持续对车身施加压力。从宏观上看，车体是一个坚固的钢笼；但从微观上看，车身几乎无时无刻不在发生着轻微的变形。在赛道赛车或越野逃生等极端情况下，车身变形会放大为宏观效应。

例如，一些SUV制造商会在十字轴上驱动汽车，并测试当两个车轮斜着地时车门是否可以正常打开和关闭。别笑，有很多SUV车型出现这种情况，要么是因为车身（门框）变形而无法打开车门，要么是打开的车门无法关闭（只有在正常道路上行驶后才能关闭） ）。这是身体变形被放大和可视化的地方。

对于场地赛来说也是如此。极限驾驶时车身的变形足以导致前后悬架偏离原来的设置。因此，对于高性能汽车和超级跑车来说，车身刚性也是重中之重，因此铝和碳纤维受到超级跑车的青睐。主要原因是要兼顾轻量化和车身刚度。

迈凯伦碳纤维硬壳式车身，前后车架均为铝制

让我们回到非极端情况。

对于我们普通人来说，车身刚度极大地影响着汽车的NVH性能，在日常环境中就是振动、噪音、安静度和舒适度。你在选车试驾时可能没有想到，舒适性这个大家最熟悉的维度，不仅影响发动机噪音、隔音措施、轮胎、风阻，还影响车身。

这是因为车体的刚度直接决定了车体的模态频率。所谓模态频率，粗浅的理解就是车体的固有振动频率。中学物理课上的体育老师教我们，任何物体都有固有频率。当外界激励频率接近该固有频率时，就会引起共振，导致振动能量显着增加。曾经有一群士兵过桥，行走时因共振，桥塌了。

刚度越高，模态频率越高。这很容易理解。物体越“刚性”，变形的可能性就越小。使其产生共振所需的频率越高。在铺装道路上，来自道路的振动激励频率与车辆的行驶速度正相关。因此，越强调巡航舒适性和高速舒适性，就越需要高模态、高刚度的白车身。

车辆行驶过程中的噪声除了通俗易懂的风噪声、轮胎噪声、机器噪声外，还有一个重要的组成部分，那就是结构噪声。如果你乘坐某辆车，发现汽车每次达到一定速度时，都会像振动器一样剧烈振动，这就是共振引起的结构噪声明显增大。

如果车体刚度太低、模态频率太低，日常行驶速度下的路面激励可能会使车体接近固有频率并引起共振。越是新一代车型、越是高端豪华车、越是注重舒适性，就越需要高刚度和高模态，才能将车辆的共振速度推离法定限速可能的。越好。

路虎全新一代路虎揽胜车身刚度较上一代提升50%，结构噪音降低24%。

为什么高档车、豪华车常常“不知不觉地开得更快”？为什么廉价车在某个不太高的速度下往往会有一种恐惧感？为什么同样性能的豪华车，却比小钢炮的“速度感”要差？为什么强调高速巡航的“GT”车型成为了图腾——这不仅仅是心理作用。

另外，车内异响有相当一部分来自于车内部件之间的振动和摩擦。所以如果车身的刚度更高，变形和振动更小，工程师就可以允许内饰部件有更小的间隙，在我们看来这意味着“更好、更精致的做工”。这也是厂商尤其是豪华车企加大车身刚度的诱因之一。

无尽的僵化战争

“一分钱一分货”的原则在很大程度上适用。横向对比可以看出，在同一时代，高端车往往比廉价车具有更高的车身刚度。纵向比较，看似平静的车身制造行业，数百年来的刚度战争从未停歇。

如今，大多数主流中型车的刚度在20,000~35,000 N·m/°之间（非常不精确，仅供大致数量级参考）。一款优秀的白车身可以接近40,000 N·m/°，而40,000 N·m/°以上，是奔驰S级、宝马7系、和奥迪A8。

（衡量车体的刚度，一般分为扭转刚度和弯曲刚度，刚度又分为静刚度和动刚度，为了方便理解，这里不做区分。）

Cayman/Boxster，敞篷车总是遭受僵硬的困扰

需要注意的是，不同体型的刚度有天然的差异。比如之前的文章《为什么两厢轿车总是不受欢迎？》 “说到掀背车、旅行车、SUV，要达到与轿车相同的车身刚度，难度更大。敞篷车则更难，因为它们没有上部结构——无论是软顶还是硬顶都只是一个‘棚子’”并且不参与刚度——同等技术和成本条件下，刚度肯定垫底。

所以你就能明白为什么长期以来，代表“最舒适”的汽车一定是轿车。

纯电动汽车带来了另一个例外。由于电动汽车需要将电池组放置在车辆底部，而电池组又被钢壳严密保护，因此坚固的电池壳放置歪斜，这对电动车车身的刚度成为了一个抛光剂。比如前面提到的蔚来和极虎，就以低得多的价格轻松突破了S级/7系/A8的“4万大关”。

油改电更容易解释问题：宝马X3燃油版车身扭转刚度约为25,000N·m/°，而电池组直接让纯电动版iX3达到52,500N·m/° /°，奥迪e-tron也高达50,000N·m/°。这两款车的价格都比行政级轿车低很多。蔚来和吉虎并不是亏本做生意。

所谓纯电动汽车是未来，“环保”只是原因之一，而不是全部。然而，并不是所有电动汽车都实现了“刚性红利”，有的甚至放弃了刚性优势，以换取节省材料成本。总体水平比较的结论总是需要在个体水平上进行详细分析。

蔚来ES8/ES6并非孤例

什么决定了结构的刚度？截面积、材料厚度、弹性模量只是这三个因素。

横截面积，如A柱的整体宽度和门槛的整体厚度和高度。这些“支柱”越厚，对刚度的贡献就越大；材质的厚度就不用说了。对于相同的横截面积，2mm的钢板肯定比1mm的钢板硬。高的;至于弹性模量，这是由材料本身的特性决定的。

弹性模量有一个有趣的特性：它几乎完全与材料的化学成分有关。要知道，汽车用钢往往有不同强度的钢材，但无论高强度钢还是低强度钢，它们的弹性模量几乎是相同的。也就是说，所有以“大量高强钢材”作为“车身刚性好”直接原因的说法都是错误的，可以忽略不计。

为了可视性，本田NSX依靠三维热弯和淬火，将A柱做得更薄一些。

提高刚度并不是一件容易的事，这三个因素都不是“好事”。增加横截面积？ A柱、B柱、C柱与视野和盲点有关。门槛的高度和宽度会让车辆进出变得困难（所以超级跑车的门槛都很宽）。车身内置的横梁和纵梁影响客舱和乘客室的空间。

增加材料厚度？如果仍然使用钢材，只是加厚，车体的重量就会增加；为了达到同样的性能，需要更强大的动力系统；更大的发动机和更重的车身将共同增加燃油消耗。想要降低汽车重量和油耗吗？那只能砍掉车上的豪华装备，或者减少隔音和减振措施——问题又回到了舒适性。

更换材料？是的，钢可以用铝代替，铝可以用碳纤维代替。虽然铝的弹性模量仅为钢的1/3，但其较低的重量/密度使其能够具有更大的厚度，从而实现高刚度（碳纤维也是如此，只是更好、更贵）。但铝的成本是钢的几倍，碳纤维则贵几十倍。如果钢和铝混合，则需要焊接以外的其他连接工艺，并且调整生产线成本较高。

还有几句老话我总挂在嘴边：一招牵一发而动全身，有得必有失。世界上没有免费的午餐。

宝马i8，碳纤维最终是完美的解决方案，当然除了价格

车身之所以重要，是因为它决定——甚至定义——汽车的固有特性。例如，刚度和模态决定了 NVH 的起点。即使可以采用各种隔音减振措施来提高最终的NVH性能，也总是需要在重量、成本、技术等方面进行投资或牺牲。

例如，车身的轻量化决定了车辆性能和能耗的基础。当然，还会有各种减重措施，采用更高效的动力系统，但满足轻量化要求的白车身却不是这样，这需要你放弃一些豪华装备，采用更新、更复杂、更先进的技术。昂贵的技术作为代价。

所以我想说，白车身的技术水平和各种性能作为基础，决定了车辆各方面可能的范围：哪里是地板，哪里是天花板。这有点像本科文凭。这并不是绝对重要的。如果本科学校不好，还有考研的机会。在社会上，最终还是要看实际能力；但从社会的宏观角度来看，较高的学术起点总会通向一条更适合成功求学的道路。生活。

身体是基础，但也只是基础；反之，它只是一个基础，但却是一切的基础。

作为消费者，你其实很难准确了解某款汽车白车身的性能，甚至汽车媒体从业者也可能没有足够的信息。例如，车身模态频率不会出现在任何车企对外发布的信息中。好在车身刚度近年来开始受到关注，但仅限于一些在车身上投入巨资且表现良好的厂商，愿意以此作为自己技术水平的背书。

但你至少可以知道车身对于一辆汽车来说至关重要的作用和意义，这并不亚于大家平时谈论的其他方面。纵观目前消费者认知和汽车媒体行业的现状，“车壳”绝对是被低估的。反正影响不直接，不好解释，不性感，不爆炸，我们还不如集体忽略。

而如果你认识到了这一切，你就应该辩证地认识到，不能走得太远，把车身视为绝对重要——事实上，没有什么是“绝对重要”的。它和动力、传动、悬架等没有什么区别，车身只是组成和定义汽车的子系统之一，最终我们想要的是一辆完整的汽车。

战略上要重视，战术上也要重视。