爱驰U5:坦白交代
碳纤维有没有?没有。
全铝车身是不是?不是。
主要用什么?半钢半铝。
新造车企业爱驰,以展示首款量产车U5白车身的方式,坦“白”交代了车身主要材料。11月2日,U5白车身实物亮相在澳门举行的2018中国车身大会,让我们有机会一睹其裙底风光。
爱驰U5白车身亮相中国车身大会
虽然没有用风头正劲的全铝车身或者碳纤维,但U5白车身“上钢下铝”,上半身与开闭件使用强度可达2000MPa的热成型钢,极其强悍;下半身大量使用铝板、铝型材与真空铸造铝合金,尽力轻量化。
钢之强与铝之轻兼得,车身减重近50千克,同时刚性还较行业平均水平高出近60%。
爱驰怎么做到的?
1、为电动汽车打造车身
“轻量化对于车辆续航里程的提升是毋庸置疑的。每减少100kg的质量,续航里程大约可以增加5%。”
爱驰汽车首席轻量化专家孙黎,在中国车身大会上介绍了U5的白车身。孙黎表示,一些传统汽车厂商,基于燃油车型基本结构进行改造开发电动车。“我们作为一家新兴造车企业,是根据电动车的特点进行正向开发,设计出适合电动车的车身结构。”
孙黎接受采访
电动汽车由于要装载大量动力电池,对车辆其他位置的轻量化需求更高。包括爱驰在内的新造车企业都倾力轻量化。
“爱驰U5是基于爱驰汽车原创的MAS(More Adaptable Structure)平台打造的首款车型,而MAS平台是全球首个采用‘上钢下铝’车身结构的量产车平台。这种‘上车身用钢,下车身用铝’的混合材料车身很好地平衡了轻量化与成本、安全性之间的矛盾。”
爱驰U5白车身
轻量化的最终成绩是:U5车身重量减轻50千克,与传统汽车相比减轻了20%。孙黎说,“(U5)车身的轻量化系数达到2.28,而从去年的欧洲车身大会反馈的数据看,平均轻量化系数在2.8以上,可以看出我们的车身在轻量化方面处于行业领先。”
都知道钢强、铝轻,其他车企为什么不用这种方式?
孙黎表示,爱驰汽车对材料性能和车身结构的精确把握,以及对车身连接技术的娴熟应用,让“上钢下铝”成为了可能。
2、材料选择,各美其美
在现代汽车工业车身材料上,除了传统的钢材,随着材料工艺进步,已经出现了五花八门的种类。
在车身结构件上,主要的用料是铝合金、碳纤维和钢材。
从上表看,铝合金有很轻的重量,强度又还不错,用到汽车非常有助于轻量化。
把铝合金最早用到极致的是奥迪。1994年,全球第一款全铝车身量产车载改款奥迪A8上发布。但是,为了车身强度等安全考虑,奥迪A8不断降低铝合金的比例。最新奥迪A8 铝合金材料占比降到了58%。从这个车身来看,已经采取了多种材料混合的方式。在强度要求高的部位,钢已经回归成为主力。
新奥迪A8不再追求铝合金比例
在新造车势力当中,蔚来汽车将铝合金应用再次推向极端。蔚来ES8白车身铝材的使用比例高达96.4%,号称全球量产车最高比例的全铝车身。但是,蔚来ES8遭遇了量产爬坡难的问题,可能就与铝合金车身的连接工艺有关。
碳纤维复合材料是诸种材料当中最轻的,同时还能保持非常高的强度。
将碳纤维材料用到极致的宝马电动汽车i3。2013年,宝马i3亮相,激进材料应用和工艺令世人惊诧。特别是其上车身乘员舱模块,全由碳纤维复合材料制造,总重为151公斤。
碳纤维非常轻,但成本昂贵
但是,碳纤维复合材料所需的碳纤维和环氧类树脂成本都非常高,制备工艺成本也高。宝马i3是量产车当中碳纤维最大程度的使用,此后几年,包括宝马在内,都很少再用碳纤维作为结构件。多数车企都将碳纤维用于覆盖件等非承重部分。在新造车势力中,前途汽车用碳纤维最多,但主要都是行李箱盖、引擎盖等覆盖件。
从车企应用不同材料的历史来看,选材的逻辑,不是追求极致,而是发挥不同材料的不同特点,还需要兼顾成本和收益。
孙黎表示,对于车身结构而言,在合适的位置用合适的材料,并优化结构设计,就可以谈得上是好车身。
具体到U5白车身,上部用钢,特别是关键位置用热成型件钢,能够保证车辆有足够强度。
热成型钢流程图
所谓热成型钢,是指钢材加热到930°C后成形的一种工艺,在质量相同的情况下,强度能达到普通钢材的3-4倍。
一般汽车用钢的强度
在汽车界,积极应用高强度钢的车企,比如奔驰、奥迪、大众等,用到了抗拉伸强度1500MPa的高强度钢。但是,爱驰U5全车用的20个热成型零件——Nano 2GPa(即2000MPa)热成型钢,抗拉伸强度达到了2000MPa超高强度,比当前最高强度还提升了三分之一。
在这样热成型钢的保护下,U5可以在1400Kg AEMDB侧面碰撞(用1400kg的侧面碰撞试验用可变形壁障)时,侧面侵入非常小。
孙黎介绍,爱驰U5是全球首个应用2GPa热成型钢的量产SUV。这让爱驰U5的乘员舱有非常高的强度,这是铝合金和普通钢材所不拥有优势。
除了上车身,爱驰U5的覆盖件很多也还是用了传统的钢材。“不可否认的是,铝制覆盖件要更轻一下,但价格也更贵;同时,在发生一些剐蹭事故时,钢制结构更容易修复,而铝制件则很可能需要直接更换。”孙黎说,对于消费者而言,钢制的结构件和覆盖件,意味着更低的维修成本,甚至更低的保险费用。
爱驰U5下车体选用铝合金材料,也是物尽其用的理念。孙黎介绍,选用铝合金,除了轻量化的好处,在前期设计开发中也可以省一些模具费用。同时,爱驰汽车在下车身这种关键力学路径上使用铝合金材料,并结合不同制造工艺的特点,能更好的发挥铝合金材料的长处。
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