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未来的趋势 浅谈汽车品牌轻量化技术

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2018-01-24 08:00:02来源:58类型:原创编辑:汪琪

随着排放规定的日益严苛以及燃油经济性的强制性需求所致,除了在动力方面下功夫以外,给车辆尽可能减重也成为车企一项大任务。这里所说的减重并非偷工减料,用专业一点的话术来说就是轻量化。

必然趋势 浅谈8大汽车品牌轻量化技术

汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3—0.6升。由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。

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在汽车轻量化方面,总结来说现在通常有采用的就是替换更轻的材质,这种方法最简单而且最出效果,但更轻更坚固的材质会导致成本的上涨。所以车身结构以及零部件的优化,提升结构强度,减少材料的用量也算一种。

目前车企都在轻量化领域有着自己的研发和发展路径的选择,下面我就盘点一下在各领域最具代表性的几家车企代表。

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奥迪算是最早提倡全铝车身概念,像旗舰产品奥迪A8,就是基于全铝结构打造的。不过,奥迪并没有坚持,新的奥迪A8明显变得更重了。奔驰的全铝车身设计与奥迪可谓是棋逢对手,国产的新一代奔驰E级,要比海外版重,因为奔驰E级将车门和引擎盖由铝材换成了钢材。特斯拉就不用说了,它是新人,目前也只是处于尝试全铝结构的阶段,但只有捷豹路虎旗下的车型一直在坚持这件事情

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以捷豹的全新一代XFL为例,它基于捷豹路虎最新模块化智能全铝车身结构研发的新车。捷豹XFL采用全铝车身结构之后的减重效果十分明显,1590KG的整备质量基本和更低一级的B级车相当。而竞争对手宝马5系 、奔驰E级以及奥迪A6L,车重都在1750-1760kG左右。毫无疑问,捷豹XFL要比这些车型轻了至少160KG。

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全铝车身并不是简单的用铝材替代钢材,还涉及到车身强度和结构方面的重新设计以及考量。并且铝材并没法像钢材那样采用点焊工艺就能解决拼接问题,而需要铆接方式来代替点焊,并且配合胶合工艺,所以一个全铝车身的使用涉及的环节非常复杂,需要企业有大量的铝材应用经验,并将成本控制在合理范围,难度非常之高。

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目前捷豹路虎旗下车型都不同程度的使用了大量的铝材,为了就是完善车辆的运动性能,为了做到更好的表现,在底盘的也采用了大量铝质部件,除了降低重量以外,还能提升整个底盘的响应和灵敏程度。

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碳纤维增强复合材料英文全称是Carbon Fiber Reinforced Polymer,其密度通常在1.7g每立方厘米左右,远远低于制造业常用的钢材。在高达2200℃的环境下,CFPR依然能够保留室温强度,并且断裂韧性、抗疲劳性、抗蠕变性伸拉强度和弹性模量都高于一般的碳素材。在民用轿车之前,CFPR早已经被航空航天工业大量使用,从波音787客机到F-35隐形战斗机,碳纤维材料都是降低重量、减少热膨胀系数的法宝。

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但成本是与制造难度是成为碳纤维被大量应用的阻碍。我们现在在汽车上看到的碳纤维大部分都是以内饰板、车顶、机盖等部件形式出现,并且采用这样设计的车大部分都是高性能车,售价不菲。而能够采用碳纤维座舱或者车身的基本都是顶级的超级跑车(比如迈凯轮旗下的跑车都是碳纤维座舱),民用级别也只有在宝马i系列上看到了。

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现在我们能够在市场当中买到最便宜的碳纤维车身的车型只有宝马i3,它的最便宜的官方指导价格在42万元,曾经有终端优惠后在30万元以下,这对于一台拥有碳纤维车身的车来说,能将成本控制到这个水平非常厉害,可见宝马在碳纤维领域的造诣有多深厚。

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不过宝马准备在全新一代i3身上放弃碳纤维,采用铝合金材质,造价成本高只是其中一个方面,最主要的问题是售后成本更高,修复只能采用更换这个方式。一旦车身结构出现损害,只能够更换整体碳纤维车身部件总成,费用太过惊人,购买i3的消费者通常是承受不起的。所以宝马在全新一代7系身上就采用了局部碳纤维的应用,将碳纤维特性所来带的优势用到刀刃上。

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全新一代7系在钢板制成的封闭截面的内侧,插入了CFRP制作的芯材,提高刚性和强度,同时减轻了车体重量。全新一代7系整车重量较上一代车型减轻了130kg,车体骨架减轻约40kg,而且强化车身的抗扭刚性。

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福特汽车2008年在Mustang上采用基于大豆素材的座椅以来,10年光阴已然飞逝。福特方面表示,已经在至少1850万辆车上采用了这种生物材料。

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2008年,油价暴涨的那一年,福特汽车开始用大豆提取物生产泡沫,主要用于汽车座垫、靠背和头枕。10年间,福特的研究人员研发了一系列基于生物材质的产品。比如用于隔热绝缘的材质有椰树纤维、增强树脂和斜纹粗棉布碎片,而制造车门框架和电池箱可以用洋麻,更加脑洞大开的材质也已被纳入研究范畴,这包括:收集到的二氧化碳;西红柿籽; 蒲公英;竹子;海藻;龙舌兰纤维!

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蒙迪欧的前后车门还运用了洋麻纤维增强的材料,相比传统材料可以使零件重量降低30%以上。除此之外,稻壳、椰子、棉花、大豆都能神奇的转化为制造汽车的原材料,生物材料的应用既能降低车辆制造成本,又符合时下对于环保的苛刻要求。

最后:从这3个车企的发展方向来看,碳纤维肯定是成为炙手可热的材料,旨在大幅减轻车身重量。然而,由于其价格较高,应用量并不大,碳纤维的出路可能就在那些售价超高的超级跑车上应用更为合适。相反,铝合金或许是个不错的出路,只要车企完善流水线以及工艺,能够有效将铝合金的成本压低到一定程度获得更好的轻量化表现。而福特采用的生物材料则是另辟蹊径的路线,不仅材料环保,而且有些材料还能有效减重,确实是个新路径,不过福特对于生物材料的宣传并不到位,也有可能目前国产的福特并没有采用相同的技术吧。未来还有那些出彩的轻量化技术,让我们拭目以待。

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