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邱国华:车身轻量化的挑战和突破路径
发布:lee_9124   时间:2015/10/10 12:09:31   阅读:4525 
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上汽技术中心车身部总监邱国华专访

车身重量约占整车重量的25-30%,从现有技术发展趋势来看,车身减重的空间仍然很大,对于整车减重将会有很大贡献。在将整车集成与轻量化作为面向未来的三大科技战略之一的上汽集团,车身轻量化受到高度重视。


 
上汽技术中心车身部总监邱国华

“在集团轻量化战略指导下,我们一方面在每个车型开发过程中都将轻量化作为一项重要的开发任务,另一方面安排了研发人员专门负责车身轻量化技术跟踪与研究,探索各种轻量化新材料与新技术在车身上应用的可能性,并积累相关的经验。”上汽技术中心车身部总监邱国华如此表示。

据邱国华介绍,上汽乘用车公司车身轻量化的推进越来越顺利,效果也已经在产品上体现出来,比如今年上市的SUV车型MG GS(名爵锐腾),轻量化水平远超同级车,获得了2015年中国车身轻量化年会优秀车型一等奖。

车身轻量化实践成果对比

宝马、奔驰、奥迪、捷豹路虎等豪华车品牌在车身轻量化方面已走在前列,邱国华着重介绍了宝马i3、i8及奥迪A8车身轻量化的设计思路。

宝马i3车身大量使用碳纤维增强复合材料和铝合金,复合材料用量达到60%左右,铝合金用量接近20%,轻量化系数仅为1.26。与宝马i3相比,宝马i8车身轻量化效果更加突出,其轻量化系数达到了0.99,这个数字基本上代表了目前车身轻量化的最高水平。宝马i8车身各种材料的使用比例与i3大致相同,但其扭转刚度、轴距和轮距都有大幅提升。

奥迪A8的车身设计思路与宝马i3和i8不同,其采用的是全铝车身,车身轻量化系数达到了1.25,与宝马i3接近。在这款车的车身上,铝合金板材用量占47.6%,压铸铝件重量占27%,铝型材重量占18.5%,铝合金零件重量比例达到93.1%。

“国内绝大多数汽车品牌的车身轻量化系数都在3.0以上,这与国际最高水平还有很大差距。”问及上汽乘用车的情况,邱国华说,“上汽MG GS(名爵锐腾)的轻量化系数接近于3,轻量化水平在国内达到了领先水平。”

“在MG GS(名爵锐腾)上,我们采用了大量高强度/超高强度钢(占74%),纤维增强复合材料也得到一定应用;部分零件采用热成型、辊压成型等工艺。结构设计方面,我们充分利用每一种材料、工艺的优势,力争每一个总成、零件都做到最优。除车身外,其余系统轻量化效果也非常明显,比如多连杆式独立悬架也采用了高强钢轻量化设计。”邱国华强调,“这款车具备了很好的操控稳定性和舒适性,在新的碰撞法规实施后的第一批C-NCAP碰撞评价试验车型中,以55.9分的最高分获得C-NCAP五星的优秀成绩。”
 

车身轻量化对新能源汽车的意义

邱国华称,与传统能源汽车相比,车身轻量化对新能源汽车的意义更加突出,主要表现在以下方面:提高续航里程。整车每减重100公斤,续航里程可提高3-5公里;减小动力电池的体积与重量。相同续航里程要求下,动力电池的重量可以相应减小。

“轻量化对新能源汽车的影响是逐步积累的过程,这种影响短期内可能并不明显,但长期来看意义会非常大。”

邱国华介绍,上汽第一款纯电动车荣威E50,车身上通过多种轻量化技术综合应用,共实现减重37公斤。其中,通过多目标优化等结构优化减重8公斤,通过非金属材料应用减重7公斤,通过铝合金材料应用减重5公斤,通过超高强度钢热成型技术应用减重9公斤,通过创新的轻量化结构减重8公斤,综合减重效果非常明显。

车身轻量化面临的挑战

在当前的汽车车身设计中,轻量化的途径主要包括结构优化、轻量化材料和轻量化制造技术的应用三种。“这三种轻量化途径并不是相互独立,而是相互关联的。轻量化材料的应用,必然会对制造工艺提出新的要求,而结构设计与优化必须要考虑制造工艺的特点与要求。”

邱国华指出,车身轻量化必须实现性能、重量和成本之间的平衡,即在性能满足标准要求的前提下,尽量使车身的重量和成本降到最低。

基于上述原因,邱国华说:“车身轻量化主要面临三方面挑战:一是成本。单独通过结构优化进行减重,效果有限,轻量化材料和工艺的应用会导致成本上升;二是结构设计。非金属材料成型及铝、镁合金压铸零件的设计理念与传统钣金冲压焊接结构完全不同,对研发设计人员提出了更高要求;三是供应链体系不健全。以铝合金板材应用为例,目前,国内尚没有形成健全的原材料、模具、零部件、连接供应商体系,这给铝合金材料在车身上的应用带来了困难。与铝合金类似,碳纤维复合材料的应用存在同样问题。”

车身轻量化的突破路径

针对车身轻量化面临的挑战,邱国华指出了几条突破路径:

整合供应商资源,大胆探索。由主机厂牵头,联合原材料、零部件供应商及相关科研机构,共同探索先进的轻量化技术,主机厂从自身需要出发推动车身轻量化相关产业链的建立。邱国华称,上汽技术中心车身部已开展了此类相关工作。

由点及面,逐步推进。对于新材料的应用,比如铝合金板材,可以从发动机盖开始,逐步应用到车门、行李箱盖及其他车身零件或总成上。其他轻量化材料或工艺也可按照同样的思路推进。

加强与业内专家、供应商的交流与合作,跟踪国内外轻量化技术,以及材料、制造技术的发展状态。从车身开发的需要出发,探索各种新材料、新技术在车身上应用途径,在车身轻量化前沿技术方面实现突破。

来源:盖世汽车社区
 
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