轻量化 一道留给汽车制造业的必答题

轻量化 一道留给汽车制造业的必答题,第1张

我们都知道在现如今愈来愈多的车企都在自己的发展目标当中提出了这样的一个发展路线,那就是将汽车逐渐轻量化。然而汽车轻量化并不仅仅是我们大家传统认知上的汽车车身减重。当然!车身的减重自然也是其中较为重要的一个环节。实际上汽车轻量化指的是在能够保证车子质量以及性能的情况下,来对车子的整体的重量来进行减压,从而让车子变得更加轻便。如此一来车子无论是在行驶提速的时候,又或是对平时车子的油耗、性能都能够得到大幅度的提升。

如今,在全民节能降耗的大背景之下,尤其受今年以来国六排放标准逐步推行的影响,汽车轻量化被赋予了更加重要的意义。

现实比我们想象中更严峻

从汽车行业当前特点看,如果单纯依靠设计的优化已不能满足环保上低耗与减排的要求,所以从行业发展趋势上看,汽车车身的轻量化已成为未来发展的必经之路。

相关研究表明,车身重量与排放有一定联系。若燃油汽车质量每下降10%,油耗将下降8%,排放将下降4%,车辆质量每下降100kg,二氧化碳排放将减少5g/k。车重若每减轻25%,能使汽车加速的时间从原来的10s减少到6s,轻量化的汽车在较低的牵引负荷状态下将会表现出同样的或者更好的性能。

该观点新能源汽车领域一样适用。因为新能源车的电池与燃油比能量差距巨大,电池组重量一般会比燃油发动机重量高2倍以上,目前电动商用车的电池系统重量通常占车辆总重的 10%~15%,而乘用车占比高达20%~30%,这直接导致电动汽车相比传统燃油车会增重30%~40%。但如果纯电动汽车整车重量能降低10%,那么平均续航里程将会增加 5%~8%,同时损耗成本也可相应下降。

所以,无论从传统汽车的减排还是从新能源汽车增加续航的发展趋势看,轻量化都是一个有效的手段。

然而车企虽然整天把轻量化挂在嘴边,但是现实比我们想象中更严峻。这一点从国务院在2012年公布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》就能看出些问题。根据当时的计划,希望到2020年,生产的乘用车平均燃料消耗量降至50升/百公里,节能型乘用车燃料消耗量降至45升/百公里以下。但现在看来,当时的目标明显太过乐观。个中的原因与发动机技术升级不够理想有关,但肯定和轻量化推进不够理想也有关系。

镁合金是最佳解决方案吗?

几乎所有的企业在针对汽车轻量化的难题时,首先都会从车身框架的角度去试图找到解决方案。因为车身框架所占的总量与面积比重最大,而且比较方便主机厂进行车型卖点传播。

目前看,镁、铝合金是汽车进行轻量化的两大理想材料。据美国铝学会报告,如果汽车每使用045Kg铝,可使车身减重1Kg。以白车身为例,如果将铝合金代替钢和高强度钢,其车身重量为230kg,最高可减重40%。不过镁合金在减重上性能更优,由于其重量约为铝合金的2/3,仅为153kg,其减重比例可超50%。

不仅体现在重量上,镁合金还具备密度小,比强度、比刚度高,抗震、易回收和易加工等优势。对比等质量且具有近似界面构件的各金属比刚度,镁合金是钢的189倍,铝合金的两倍有余,位列三大轻量化金属的首位。

看起来,镁合金材料或许是汽车轻量化最为直接的有效解决方式。但是目前世界镁产量整体下降(我国产量最大,但受制于环保限产),用全镁合金替代整个白车身不现实,但部分、逐步替代的思路仍然可行。

当前镁合金制造成本的逐步下降,而加工工艺也有所突破,使其应用领域越来越广,需求也有增加,不过目前汽车市场仍是其保持增长的主要推动力。据2016年统计数据显示,我国的汽车平均用镁量约3kg左右,相较于北美的汽车平均用镁量在10kg相距甚远。目前我国汽车用镁还主要停留在汽车方向盘领域,未来仪表盘支架、汽车轮毂、汽车大灯支架等潜在的渗透空间巨大。

据我国汽车轻量化技术路线规划看,2020年、2025年和2030年中国单车用镁量需要分别达到15kg、25kg和45kg。若2030年单车用镁量需要达到45kg(2016年仅3kg),2030年汽车用镁量有望达到172万吨。

我们用倒推的方法测算,白车身全铝合金重量约为230kg,减重效果40%左右,则采用高强度钢的白车身重量约为3833kg(230/06)。单车用镁量若为45kg,则占比为117%(45/3833),大于碳纤维用量。从产量看,全球镁产量主要在我国,而由于环保限产,所以整体产量肯定小于铝合金,因此白车身用料主要以铝合金为主。

但从增长性看,2030年单车用镁量较2016~2020年初步规划将增长3倍(45/15),而铝合金用量增长不到2倍(350/190)。所以从增长幅度和占比看,汽车轻量化将大幅带动镁合金及相关镁金属产业快速增长。机会较为确定。

铝合金的优缺点也很明显

说完了镁合金,我们再来谈谈铝合金。铝合金是一种在各行各业都广泛使用的基础材料。即便在汽车制造业,铝合金也不光是应用在车身设计上,在一些关键零部件像发动机、底盘都在大量采用铝合金部件。虽然铝合金在绝对重量上与镁合金相比不占优势,但是铝合金使用场景的广泛性比镁合金更突出。

2018款奥迪A8放弃了全铝车身

汽车行业对于全铝车身的研发,最早竟然可以追溯到80年代。来自欧美日等很多汽车厂家都与铝业公司合作研发,大家都想在铝车身结构上有所突破,但是这其中的困难似乎比预料得还要多。到了1995年的时候,奥迪率先实现了铝车身的批量生产,但是好景不长,由于成本的因素,没能坚持下去。

汽车制造业发展到今天,铝合金材料车身的应用比例虽然是不断的提高,但是有勇气采用全铝合金材料造车身的还是凤毛麟角。比较有名的捷豹全铝车身来到中国也是变成了钢铝混合,宾利添越作为天价豪车当然是消费得起全铝合金,但是车身一旦出现撞击就无法常规修复。铝合金车身技术的不断发展,虽然成本有所降低,但距离全面推广普及还是十万八千里。

而全铝车身最大的问题就在于“成本居高不下”。所以我们才看到只有宾利添越这种级别的豪车才敢大胆的使用全铝车身。造车新势力领头羊蔚来旗下的纯电动SUV ES8也采用了全铝车身,售价在45万以上。对于这些高价位的车型来说,全铝车身除了轻之外,能够提高车辆的抗腐蚀的能力,同时可以设计出更加好看和平滑的车辆曲线,实现更高的车身刚性和抗扭性能。

在安全的系数上面也得到进一步的提高,再者对于车辆而言,采用全铝的车身,也可以作为自身的一大销售的亮点,提高自身的市场竞争力度,目前市场上面采用全铝的车身车辆还是比较少的,对于这样的车辆而言自然在宣传和销售上面能够达到耳目一新的感觉,同时也能够提高自身的市场的竞争力。

不过,全铝车身的缺点也十分明显。车辆发生碰撞后,也会带来更加费时和昂贵的维修成本,车身凹坑通过传统的打腻子喷漆来修复及其轻微的伤,我们也无法把较大的凹陷敲击平整。因为铝合金材质的弹性小,生产的时候是在受热过程中发生形变定型的,但是却很难二次定型,凹坑敲击后会由于金属的延展性而变得面积扩散,几乎无法修复。由于铝板的厚度比钢板厚,强行进行修复会导致铝合金表面涨裂。对于铝合金件受损,只能将变形部位切割,整体更换,这对于豪华车来说简直就是灭顶之灾,转手出售的时候肯定会当成事故车了。

百姓评车

若把全铝车身作为未来汽车轻量化的发展路径,笔者认为这过于理想化。轻量化的目的不是为了牺牲安全性,反而是要在保障安全性的基础上实现轻量化。从这个角度上来说,铝合金或者镁合金材料才是未来汽车车身轻量化发展的必经之路。这既能保证标准之上的使用安全,又能在一定程度上减轻车身重量。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

沃尔沃(Volvo),瑞典著名豪华汽车品牌,曾译为富豪。该品牌于1927年在瑞典哥德堡创建,1999年,沃尔沃集团将旗下的沃尔沃轿车业务出售给美国福特汽车公司。2010年,中国汽车企业浙江吉利控股集团从福特手中购得沃尔沃轿车业务,并获得沃尔沃轿车品牌的拥有权。2014年4月8日,沃尔沃宣布暂停与一家俄罗斯公司联合开发步兵装甲战车的协议,原因是乌克兰危机所引发的不确定性。新款XC90

新款S90

要说沃尔沃为什么销量不高,得先说说它的车型。

沃尔沃XC90

已经面市的xc90有两个版本:五缸轻涡轮增压型25t与六缸双涡轮增压型t6。其中,25t全驱动车型最大功率输出208马力,排气量为29升的双涡轮增压直列六缸汽油发动机,功率输出为272马力(200千瓦)时,转速在1800转/分钟,扭矩达380牛顿米。最高时速每小时210公里,其发动机在低转速下,能够产生很高的扭矩。令发动机在低转速下就能产生很高的扭矩,因此xc90在低速时就有较强的动力表现,这特别适合suv车型的需要。在国内上市的为排量29升的双涡轮增压直列六缸汽油机(t6)。

另外,xc90采用电子awd全轮驱动系统,该系统自动均匀地将动力分配给前后四个车轮,在任何路面状况下都能得到良好的抓地力,让驾驶者能享受安全行车的同时,又能享受无穷的驾车情趣。电子awd全轮驱动系统具备智能化功能,它可以监测车辆与地面的接触状态,驶员在操作方向盘和刹车踏板的过程中接收到的信息,然后根据这些信息确定是否需要作出反应以及如何反应。此外,电子awd系统还可以与底盘上的dstc(动态稳定和牵引力控制防侧滑系统)相互作用,形成防打滑系统,它能够不断对比车辆的行驶方向与驾驶员方向盘的运动方向,在驾驶员察觉到危险之前,自动消除任何倾斜倾向。

沃尔沃S60

S60作为沃尔沃的中型豪华轿车,配备米其林Pilot Super Sport超高性能轮胎[1],拥有跑车般的外形与高档车的宽敞空间,足以保证五人舒适的驾乘。S60的前部比一般轿车的短,而在碰撞安全性能方面却优于后者。

不少于13只的扬声器通过ko-Tex环境认证,丰富了内部空间的娱乐享受;S60的安全带能够感知并调整它自身的激活方式。动力部分,沃尔沃为S60配备了D320L、D525L以及T630L三款发动机。其高端30L涡轮增压发动机最大功率304马力,峰值扭矩大于440牛米,百公里加速时间仅为65秒。标配的AWD全轮驱动系统加上三段式电子底盘反应设定,达到灵敏精准的驾驶体验。

沃尔沃V40

沃尔沃V40是沃尔沃于2012年3月日内瓦车展上新发布的车型,作为在国内十分热销的S40换代车型,V40在各个方面都融入了更加具有时代感的时尚元素。

该车型首创了“行人保护安全气囊”。2013年4月16日,沃尔沃汽车在上海发布了其全新V40紧凑型轿车,此次推出的全新V40四款车型均为海外进口,分别是“智尚版”、“智逸版”、“智雅版”和“智尊版”。2014款沃尔沃V40在外观和内饰均没有太大变化;车身颜色则增加了4种颜色:分别为珍珠白(珍珠漆)、璀璨银(金属漆)和魅惑蓝(普通漆)。除此之外,V40智逸版和智雅版还可以选择加装倒车影像和导航系统。

这些车的安全性,大家都是有目共睹的,销量不高,主要还是国人太关注车的颜值了,但是全新的S90,XC90已经在颜值上有了很大进步,相信沃尔沃的销量一定会上一个台阶。

问题:

A/B/C/D车型的区别是什么,区分等级的参考又是什么?在分析车辆基础参数时总会提及“A级车”或“B级车”,其含义并非指车辆的品质等级,而是指车辆的尺寸标准。

A是尺寸分类的“分水岭”,代表的是紧凑级车;紧凑的含义当然指不大不小的标准,高于A级则为中、中大、大和全尺寸,低于A级则为小微型车。不过这个标准只是区分乘用车型,客车与货车的分类参考是不同的。

≤A级的车辆分级标准基本一致!

A000·超微型车,参考宏光MINIEV

2A00·微型车,参考欧拉黑猫或BYD·E13

A0·小型车,参考高尔夫飞度等

A级·紧凑级车,参考帝豪、逸动、朗逸等

超微型多指车身长度不足三米的两门双座或四座车,驾乘空间非常小,只适合个人代步通勤。微型汽车多为五门五座的常规设计,驾乘体验虽然仍旧一般,但是实用价值已经足够高了,同时油耗也总是偏低的。

小型车多指车身长度在四米以内的两厢轿车,或者在44米以内的小型SUV,轴距均不超过2600mm;这些小车适合追求低用车成本的小家庭用户,代步驾驶空间够用,动力水平也达到了中等标准。

知名度较高的轿车不再赘述,SUV可以参考宝骏510、CS35PLUS、哈弗H2等选项;这些车使用直喷增压机的版本都有不错的动力感受了,驾乘空间和扩展载货空间均可以满足家用需求。

紧凑级车是个比较有争议的尺寸标准,合资与国产汽车的分级有很大的差异。

参考昂科威、探界者、探岳等SUV,这些车的车身长度普遍不足47米,甚至探岳连46米都不到;严格来说这些车都属于「A型·紧凑级」,是只适合布局五座的最普通的代步车。但是合资汽车品牌大多善于吹嘘,底线也是低得不太好找;所以这些车都被定义为“B级·中型车”,不过级别的提升并不能提升驾乘空间。

自主品牌参考哈弗H6、宋PLUS、CS75PLUS等选项,同样作为SUV,车身长度达到47米,而且轴距普遍在2720-2750mm区间段;按照合资汽车的标准则应当定义为中型,但国产汽车还是将其定义为紧凑级,然而空间水平已经不输上述竞品了。

所以在选择紧凑级SUV的时候,不能以划定的类型去判断;一般车辆的轴距大基本都会有大空间,但短小的车身不论轴距再大都无济于事,就是把前后桥放在前后保险杠的外侧以扩大轴距,车身不还是就那么一块吗?

「A级·轿车」的漏洞也是比较多,普通中端及以下品牌的紧凑级轿车,车身长度会在44-475米之间,轴距在2600-2750mm区间段。跨度是有些过于大了,严格来说超过47米且轴距超2700mm的轿车都该算中型轿车,因为尺寸足够大。

而且豪华品牌的中型轿车起点基本在车长超47米且轴距超2700的范围内,比如捷豹XEL、宝马3系、凯迪拉克CT4等等;所以选A/B级轿车也是有很大程度重合的,那么轿车究竟应该如何选择呢?

一般建议≤8万预算选择标准紧凑级轿车,因为也没有B级车可选;8-10万区间有逸动、秦Pro、MG6等准中型轿车可选,选车没有必要往小了选。要知道轿车的整备质量本就偏低,中型车比紧凑级重不了多少,微乎其微的油耗差异带来的是驾乘体验方面的质的提升,所以轿车宁选大不选小。10-15万区间的国产轿车也很优秀,参考秦PLUS、GA6、H6等中型轿车即可。

不过在20万级别开始就不同了,比如上文提及的CT4等轿车是前置后驱,不足48米的车身长度会带来更理想的操控感受,那么车身小一些也是值得选择的。反之偏向商务和空间则可以选择B/C/D级车,比如君越、CT6、MKZ、S90、汉、5系、E级等。

剩余三级车型的标准如下:

B级轿车长度4750-4950mm

B级SUV长度4700-4900mm

C级轿车长度4950-5200mm

C级SUV长度4900-5200mm

D级车辆>5200mm

大致范围就是这样了,至于轴距从B级开始总要在2750mm以上,C级车则要在2850mm以上(轿车大多超2900mm);D级大型车以上还有全尺寸车,一般指加长但不超过六米的轿车或SUV,比如红旗L5、劳斯莱斯宾利、领航员或萨博班等车型。

这就是车辆尺寸分级的概念,不过关于SUV还是要多说一些。这种车型因车身高大而必须使用更多的钢材打造车架,整备质量本就是偏高的;同样是紧凑级的标准,轿车平均在1300kg左右,而车身扎实的SUV基本都在1600kg上下了。

300kg左右的质量差,等于15-20L/100km的油耗差值,车身每增重100kg则百公里耗油量会提升05L左右哦。所以选择SUV是要考虑油耗问题的,普通家用代步一般紧凑级即可满足,尤其是扩展载货空间总是够用的。中型SUV的优势主要在于提升驾乘空间,但比同级轿车可以多出400-600kg的整备质量,如果不能接受高油耗的话,这种车型还是慎重选择的好。

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