解密蔚來(lái)ES8全鋁車(chē)身設(shè)計(jì),看孰輕孰重之間的取與舍
近年來(lái),隨著電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)保有量的不斷攀升對(duì)車(chē)輛的技術(shù)要求也變得愈加嚴(yán)苛,首當(dāng)其沖的就是面對(duì)龐大的電池體積和重量對(duì)整車(chē)輕量化有了更高的需求。
針對(duì)這一技術(shù)要求,蔚來(lái)汽車(chē)與江淮汽車(chē)展開(kāi)深入代工合作,雙方基于全球領(lǐng)先的輕量化全鋁車(chē)身平臺(tái)先后推出了ES8與ES6車(chē)型,而首款合作車(chē)型ES8也成為國(guó)內(nèi)第一輛完全自主的全鋁車(chē)型,該車(chē)憑借全車(chē)身高達(dá)96.4%的鋁材使用率,讓ES8成為全球量產(chǎn)的全鋁車(chē)身中鋁材應(yīng)用量比例最高的車(chē)型,一舉成為了全球輕量化電動(dòng)車(chē)的領(lǐng)先制造商。
什么是全鋁車(chē)身? 蔚來(lái)車(chē)身100%都是鋁做的嗎?
說(shuō)到全鋁合車(chē)身,大家首先會(huì)想到的就是鋁合金的 “輕”,但是首先要理解“全鋁”并不是“純鋁”這個(gè)概念。全鋁車(chē)身是指車(chē)身結(jié)構(gòu)部分主要是由鋁合金材料制造,并允許部分結(jié)構(gòu)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(chē)身并不是一個(gè)整體,會(huì)根據(jù)車(chē)身不同部位的受力情況分布不同的材料,不同型號(hào)的鋁合金材料有不同的特性。
目前汽車(chē)全鋁車(chē)身采用最多的是5系與6系,這兩款型號(hào)的鋁合金都屬于密度較低,抗拉強(qiáng)度和抗疲勞性較好的材料,它們可以在遠(yuǎn)低于鋼材重量的情況下到達(dá)更高的強(qiáng)度,提高車(chē)身剛性和安全性。至于車(chē)身鈑金件一般會(huì)采用硬度較高的2系銅鋁合金,而號(hào)稱(chēng)“戰(zhàn)斗鋁”的軍工級(jí)7系鋁合金是目前鋁合金家族中最堅(jiān)韌耐腐蝕的材料,車(chē)企只會(huì)少量的應(yīng)用在車(chē)輛最需高強(qiáng)度的關(guān)鍵部位,目前該材料主要依賴(lài)進(jìn)口,價(jià)格昂貴。
蔚來(lái)ES8除了車(chē)身之外,在車(chē)輛的底盤(pán)、懸掛、輪轂、剎車(chē)系統(tǒng)以及電池組外殼采用了全鋁材質(zhì)。除此之外,蔚來(lái)ES8還選擇在車(chē)輛前后縱梁以及前保險(xiǎn)吸能盒等部位使用了7系(7003號(hào))鋁材,其余部位還是采用比較常規(guī)的5系、6系和鑄鋁件。
為何ES8選擇全鋁車(chē)身設(shè)計(jì),這樣做都有哪些好處?
蔚來(lái)汽車(chē)可以說(shuō)是中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)造車(chē)企業(yè)中與特斯拉最為接近的跟隨者之一。起初馬斯克的Model S光電池自重就達(dá)900公斤,幾乎是同級(jí)車(chē)重量的一半,為減輕重量首次實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)全鋁車(chē)身,有了樣板的蔚來(lái)自然緊跟效仿,并將鋁材的使用率帶到全新的高度,從此鋁車(chē)身的應(yīng)用開(kāi)始進(jìn)入高潮。
一開(kāi)始很多人都關(guān)注蔚來(lái)ES8直逼特斯拉的4.4秒加速能力,而取得這一成績(jī)的背后,除了配備最大功率達(dá)到240kw的前后雙電機(jī),最重要是得益于全鋁車(chē)身的輕量化設(shè)計(jì)。蔚來(lái)ES8車(chē)身運(yùn)用了諾貝麗斯(Novelis)先進(jìn)的汽車(chē)鋁合金,全鋁車(chē)身比傳統(tǒng)鋼制車(chē)身降低了約40%的重量,最終實(shí)現(xiàn)白車(chē)身重量?jī)H為335kg,白車(chē)身輕量化指數(shù)僅為2.02,領(lǐng)先優(yōu)秀水平0.5,數(shù)據(jù)碾壓眾多豪華品牌玩鋁高手。
除此之外,ES8還采用了麥格納所為其設(shè)計(jì)、制造的全鋁前/后副車(chē)架,強(qiáng)度高、吸能好這給減重也帶來(lái)巨大貢獻(xiàn)。即便如此,蔚來(lái)ES8的整備質(zhì)量依然達(dá)到2噸半,但考慮到ES8車(chē)身尺寸與當(dāng)時(shí)的電池能力密度水平,已經(jīng)很不容易了。
提高車(chē)身強(qiáng)度,增加安全性
蔚來(lái)ES8使用全鋁車(chē)身達(dá)到減重目的同時(shí)還能提高車(chē)身強(qiáng)度,增加安全性。我們知道鋁合金具有低密度的特點(diǎn),同等強(qiáng)度的鋼板和鋁合金,厚度比為1:1.4,而重量比僅1:0.5,也就說(shuō)鋁合金僅需一半的重量便能達(dá)到同等強(qiáng)度。一般鋁合金要比普通低碳鋼厚0.2-0.5mm,通過(guò)增加厚度能實(shí)現(xiàn)比高強(qiáng)度鋼更高的車(chē)身剛性與抗扭性能,蔚來(lái)ES8扭轉(zhuǎn)剛度為44140N·m/deg,達(dá)到媲美超級(jí)跑車(chē)水平。
至于前面所說(shuō)到蔚來(lái)ES8首次創(chuàng)新的運(yùn)用了 7系航空級(jí)鋁材,主要目的還是為了提高安全性。在ES8前后縱梁、前保吸能盒等部位都應(yīng)用了7003號(hào)鋁材,共6個(gè)件,其中前縱梁部的應(yīng)用件最大,兩側(cè)共計(jì)10.4kg。同時(shí),蔚來(lái)又優(yōu)化了材料的橫截面,以保證碰撞時(shí)截面力增大,提高材料的強(qiáng)度和韌性,確保車(chē)輛安全的需求。
7003鋁材前縱梁
關(guān)鍵的7系擠出梁,具有極高的強(qiáng)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(zhuǎn)換成內(nèi)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(guī)則中,碰撞速度提升至64km/h,難度提高,2.5噸車(chē)重的ES8在車(chē)頭吸能盒合理的運(yùn)用下,A柱沒(méi)有出現(xiàn)明顯形變,駕駛員一側(cè)車(chē)門(mén)可順利打開(kāi),車(chē)內(nèi)防護(hù)氣囊均順利打開(kāi),乘員防護(hù)得當(dāng), 證明采用全鋁車(chē)身在于碰撞力的吸收與傳導(dǎo)方面上,ES8做得非常出色。
鋁車(chē)身+全鋁懸掛 改善操控性能
蔚來(lái)ES8通過(guò)輕量化減重后,車(chē)身慣量降低、剎車(chē)性能提高,在相同的動(dòng)力水平下操控表現(xiàn)能有明顯提升。當(dāng)車(chē)身剛性與抗扭性增強(qiáng)后,相當(dāng)于車(chē)身強(qiáng)化了拉桿效果,能給底盤(pán)懸掛的調(diào)校留足空間,有利于提升車(chē)身操控極限。蔚來(lái)ES8在底盤(pán)和懸掛系統(tǒng)全部采用鋁合金材質(zhì),全鋁懸掛組件減輕了簧下質(zhì)量,對(duì)操控表現(xiàn)也很有幫助。
超強(qiáng)抗耐腐蝕與造型美感兼得
首先鋁是一種不穩(wěn)定且易氧化的材料,但是鋁氧化后會(huì)在表層形成一層很密的氧化層并能與基體牢固結(jié)合,氧化層能對(duì)鋁基體形成嚴(yán)密的防護(hù),在潮濕環(huán)境下這個(gè)保護(hù)層還能不斷增厚,起到延緩腐蝕效果。不過(guò)正因這層保護(hù)層和導(dǎo)電性,讓鋁車(chē)身在涂裝過(guò)程中十分復(fù)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(chē)身曲面,當(dāng)年奧迪、捷豹、凱迪拉克等豪華品牌均采用過(guò)鋁車(chē)身打造過(guò)車(chē)型,這些車(chē)即便放到今天依然極富美感,堪稱(chēng)經(jīng)典。
連接工藝復(fù)雜 損壞維修成本高
蔚來(lái)公布ES8白車(chē)身使用7種先進(jìn)的連接技術(shù),其生產(chǎn)工藝、環(huán)境要求、自動(dòng)化程度都遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)車(chē)身,制造成本很高。一般情況下,鋼制車(chē)身如果車(chē)身覆蓋件遇到磕碰很方便快捷的就可以進(jìn)行鈑金維修,但鋁合金就比較麻煩,因?yàn)殇X材延展性差,比較僵硬,產(chǎn)生的形變很難恢復(fù),用力稍大很容易導(dǎo)致元件開(kāi)裂,所以維修時(shí)以更換為主。目前市面上全鋁車(chē)身占比不過(guò)1%,企業(yè)與經(jīng)銷(xiāo)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(shí)間與修復(fù)成本都相對(duì)較高。
“外焦里嫩”的新勢(shì)力 造好車(chē)和玩好鋁并不容易
目前,整個(gè)行業(yè)都在面臨著成本的巨大壓力,作為全球電動(dòng)車(chē)的領(lǐng)先者特斯拉更不例外。當(dāng)面對(duì)全鋁車(chē)身嚴(yán)苛復(fù)雜的工藝與高昂成本時(shí),馬斯克不得不早早放棄了Model S,Model X的全鋁車(chē)身,改采用鋁、鋼混合車(chē)身,但鋁和鋼連接的技術(shù)瓶頸讓特斯拉深陷“制造地獄”,新款Model 3遲遲不能達(dá)產(chǎn)正是后來(lái)者們的前車(chē)之鑒。
回過(guò)來(lái)看蔚來(lái),除了ES8其第二款量產(chǎn)車(chē)ES6依然采用全鋁合金車(chē)身打造,并且蔚來(lái)還表示目前已具備世界屈指可數(shù)的正向研發(fā)輕量化全鋁車(chē)身平臺(tái)的能力,并擁有這個(gè)平臺(tái)100%的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。熟不知蔚來(lái)與江淮的這個(gè)代工方在技術(shù)上是誰(shuí)“反哺”誰(shuí)更多一些?
據(jù)蔚來(lái)汽車(chē)鋁材供應(yīng)商諾貝麗斯針對(duì)與蔚來(lái)的合作表示:“不少新造車(chē)企業(yè)對(duì)于新型材料的應(yīng)用還存在不少盲區(qū)。“新建立的電動(dòng)車(chē)企業(yè)需要很大的工程方面的支持,因?yàn)樗麄儾⒉幌衿渌膫鹘y(tǒng)企業(yè)一樣,例如奧迪或者奇瑞捷豹路虎,有那么多豐富的用鋁經(jīng)驗(yàn)。
隨著行業(yè)補(bǔ)貼消失、合資車(chē)涌入、競(jìng)爭(zhēng)將空前加劇,或許蔚來(lái)汽車(chē)也即將會(huì)在全鋁車(chē)身與鋁、鋼混合車(chē)身的抉擇上陷入和特斯拉同樣的糾結(jié)和難題。即便蔚來(lái)ES8/ES6一問(wèn)世就把全鋁車(chē)身應(yīng)用到令人眾人刮目相看的地步,但是論造車(chē)經(jīng)驗(yàn)與品牌底蘊(yùn),蔚來(lái)相比那些傳統(tǒng)豪華品牌還是有很長(zhǎng)的一段路要去學(xué)習(xí)與積累。
資本不是萬(wàn)能的,在技術(shù)為王的領(lǐng)域里,只有不斷掌握更多的核心技術(shù)才能真正挺過(guò)寒冬,笑到“春花爛漫時(shí)”。
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