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解密蔚來ES8全鋁車身設計,看孰輕孰重之間的取與舍

2019-11-07作者:電漾來源:新能源汽車網

  近年來,隨著電動車市場保有量的不斷攀升對車輛的技術要求也變得愈加嚴苛,首當其沖的就是面對龐大的電池體積和重量對整車輕量化有了更高的需求。

  針對這一技術要求,蔚來汽車與江淮汽車展開深入代工合作,雙方基于全球領先的輕量化全鋁車身平台先後推出了ES8與ES6車型,而首款合作車型ES8也成爲國內第一輛完全自主的全鋁車型,該車憑借全車身高達96.4%的鋁材使用率,讓ES8成爲全球量産的全鋁車身中鋁材應用量比例最高的車型,一舉成爲了全球輕量化電動車的領先制造商。

  什麽是全鋁車身? 蔚來車身100%都是鋁做的嗎?

  說到全鋁合車身,大家首先會想到的就是鋁合金的 “輕”,但是首先要理解“全鋁”並不是“純鋁”這個概念。全鋁車身是指車身結構部分主要是由鋁合金材料制造,並允許部分結構非鋁制零部件的存在,而鋁是以合金的形式存在的。另外全鋁車身並不是一個整體,會根據車身不同部位的受力情況分布不同的材料,不同型號的鋁合金材料有不同的特性。

  目前汽車全鋁車身采用最多的是5系與6系,這兩款型號的鋁合金都屬于密度較低,抗拉強度和抗疲勞性較好的材料,它們可以在遠低于鋼材重量的情況下到達更高的強度,提高車身剛性和安全性。至于車身钣金件一般會采用硬度較高的2系銅鋁合金,而號稱“戰鬥鋁”的軍工級7系鋁合金是目前鋁合金家族中最堅韌耐腐蝕的材料,車企只會少量的應用在車輛最需高強度的關鍵部位,目前該材料主要依賴進口,價格昂貴。

  蔚來ES8除了車身之外,在車輛的底盤、懸挂、輪毂、刹車系統以及電池組外殼采用了全鋁材質。除此之外,蔚來ES8還選擇在車輛前後縱梁以及前保險吸能盒等部位使用了7系(7003號)鋁材,其余部位還是采用比較常規的5系、6系和鑄鋁件。

  爲何ES8選擇全鋁車身設計,這樣做都有哪些好處?

  蔚來汽車可以說是中國互聯網造車企業中與特斯拉最爲接近的跟隨者之一。起初馬斯克的Model S光電池自重就達900公斤,幾乎是同級車重量的一半,爲減輕重量首次實現量産全鋁車身,有了樣板的蔚來自然緊跟效仿,並將鋁材的使用率帶到全新的高度,從此鋁車身的應用開始進入高潮。

  一開始很多人都關注蔚來ES8直逼特斯拉的4.4秒加速能力,而取得這一成績的背後,除了配備最大功率達到240kw的前後雙電機,最重要是得益于全鋁車身的輕量化設計。蔚來ES8車身運用了諾貝麗斯(Novelis)先進的汽車鋁合金,全鋁車身比傳統鋼制車身降低了約40%的重量,最終實現白車身重量僅爲335kg,白車身輕量化指數僅爲2.02,領先優秀水平0.5,數據碾壓衆多豪華品牌玩鋁高手。

  除此之外,ES8還采用了麥格納所爲其設計、制造的全鋁前/後副車架,強度高、吸能好這給減重也帶來巨大貢獻。即便如此,蔚來ES8的整備質量依然達到2噸半,但考慮到ES8車身尺寸與當時的電池能力密度水平,已經很不容易了。

  提高車身強度,增加安全性

  蔚來ES8使用全鋁車身達到減重目的同時還能提高車身強度,增加安全性。我們知道鋁合金具有低密度的特點,同等強度的鋼板和鋁合金,厚度比爲1:1.4,而重量比僅1:0.5,也就說鋁合金僅需一半的重量便能達到同等強度。一般鋁合金要比普通低碳鋼厚0.2-0.5mm,通過增加厚度能實現比高強度鋼更高的車身剛性與抗扭性能,蔚來ES8扭轉剛度爲44140N·m/deg,達到媲美超級跑車水平。

  至于前面所說到蔚來ES8首次創新的運用了 7系航空級鋁材,主要目的還是爲了提高安全性。在ES8前後縱梁、前保吸能盒等部位都應用了7003號鋁材,共6個件,其中前縱梁部的應用件最大,兩側共計10.4kg。同時,蔚來又優化了材料的橫截面,以保證碰撞時截面力增大,提高材料的強度和韌性,確保車輛安全的需求。

7003鋁材前縱梁

  關鍵的7系擠出梁,具有極高的強度和斷裂韌性,而超高的斷裂韌性,能更充分利用折疊式變形把碰撞能量轉換成內能,防止更多的碰撞能量傳遞到駕駛室,保證人員安全。在2018版C-NCAP碰撞規則中,碰撞速度提升至64km/h,難度提高,2.5噸車重的ES8在車頭吸能盒合理的運用下,A柱沒有出現明顯形變,駕駛員一側車門可順利打開,車內防護氣囊均順利打開,乘員防護得當, 證明采用全鋁車身在于碰撞力的吸收與傳導方面上,ES8做得非常出色。

  鋁車身+全鋁懸挂 改善操控性能

  蔚來ES8通過輕量化減重後,車身慣量降低、刹車性能提高,在相同的動力水平下操控表現能有明顯提升。當車身剛性與抗扭性增強後,相當于車身強化了拉杆效果,能給底盤懸挂的調校留足空間,有利于提升車身操控極限。蔚來ES8在底盤和懸挂系統全部采用鋁合金材質,全鋁懸挂組件減輕了簧下質量,對操控表現也很有幫助。

  超強抗耐腐蝕與造型美感兼得

  首先鋁是一種不穩定且易氧化的材料,但是鋁氧化後會在表層形成一層很密的氧化層並能與基體牢固結合,氧化層能對鋁基體形成嚴密的防護,在潮濕環境下這個保護層還能不斷增厚,起到延緩腐蝕效果。不過正因這層保護層和導電性,讓鋁車身在塗裝過程中十分複雜,成本增高。

  除此之外,鋁合金還能塑造出比鋼鐵更漂亮的車身曲面,當年奧迪、捷豹、凱迪拉克等豪華品牌均采用過鋁車身打造過車型,這些車即便放到今天依然極富美感,堪稱經典。

  連接工藝複雜 損壞維修成本高

  蔚來公布ES8白車身使用7種先進的連接技術,其生産工藝、環境要求、自動化程度都遠高于傳統車身,制造成本很高。一般情況下,鋼制車身如果車身覆蓋件遇到磕碰很方便快捷的就可以進行钣金維修,但鋁合金就比較麻煩,因爲鋁材延展性差,比較僵硬,産生的形變很難恢複,用力稍大很容易導致元件開裂,所以維修時以更換爲主。目前市面上全鋁車身占比不過1%,企業與經銷商掌握鋁合金加工維修的技能人才不多,一旦鋁合金零件受損,維修時間與修複成本都相對較高。

  “外焦裏嫩”的新勢力 造好車和玩好鋁並不容易

  目前,整個行業都在面臨著成本的巨大壓力,作爲全球電動車的領先者特斯拉更不例外。當面對全鋁車身嚴苛複雜的工藝與高昂成本時,馬斯克不得不早早放棄了Model S,Model X的全鋁車身,改采用鋁、鋼混合車身,但鋁和鋼連接的技術瓶頸讓特斯拉深陷“制造地獄”,新款Model 3遲遲不能達産正是後來者們的前車之鑒。

  回過來看蔚來,除了ES8其第二款量産車ES6依然采用全鋁合金車身打造,並且蔚來還表示目前已具備世界屈指可數的正向研發輕量化全鋁車身平台的能力,並擁有這個平台100%的知識産權。熟不知蔚來與江淮的這個代工方在技術上是誰“反哺”誰更多一些?

  據蔚來汽車鋁材供應商諾貝麗斯針對與蔚來的合作表示:“不少新造車企業對于新型材料的應用還存在不少盲區。“新建立的電動車企業需要很大的工程方面的支持,因爲他們並不像其他的傳統企業一樣,例如奧迪或者奇瑞捷豹路虎,有那麽多豐富的用鋁經驗。

  隨著行業補貼消失、合資車湧入、競爭將空前加劇,或許蔚來汽車也即將會在全鋁車身與鋁、鋼混合車身的抉擇上陷入和特斯拉同樣的糾結和難題。即便蔚來ES8/ES6一問世就把全鋁車身應用到令人衆人刮目相看的地步,但是論造車經驗與品牌底蘊,蔚來相比那些傳統豪華品牌還是有很長的一段路要去學習與積累。

  資本不是萬能的,在技術爲王的領域裏,只有不斷掌握更多的核心技術才能真正挺過寒冬,笑到“春花爛漫時”。

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