特斯拉、蔚來的汽車輕(qīng)量化(huà)技術

特斯拉、蔚來的汽車輕量化技術

Jan 06, 2021

消費者對於續駛裏程及充電(diàn)時(shí)間非常敏感,因此輕量化對於(yú)新能源汽車尤為重要,隨著(zhe)未來新能源汽車不斷普及,充電設施陸續覆蓋,節能環保需求提高,新能源汽車輕量化市場空(kōng)間非(fēi)常廣闊。

汽車的(de)輕量化是指在保持汽車的強度和安全性能不降低的前提下盡可能地降低汽(qì)車車身質(zhì)量。傳統汽車整車重(chóng)量每降低10%,油耗降(jiàng)低6%~8%。我國(guó)在2020年和(hé)2025年燃料消耗(hào)目標值分別為5L/100km和4L/100km,2019年實際值為(wéi)5.7L/100 km,距離目標值仍有差距,政策要求下使(shǐ)得主機(jī)廠加(jiā)速輕量化布局。

眾所周(zhōu)知,新能源汽車對輕量化需求(qiú)更為迫切,純電動汽車整車重量每降低10kg,續駛裏程可增加2.5km。目前來看,特斯拉和蔚來(lái)的汽車輕量化引(yǐn)領行業,在材料、工藝和結構輕量(liàng)化上都形成(chéng)了(le)自身獨有技術優(yōu)勢。


1. 特斯拉的輕量化布局

電池密度:特斯拉電池能量密度的提升賦予了 Model 3更長的續駛能力,且應用單個容量更大的2170電池還可降(jiàng)低電池的使用(yòng)數(shù)量,從Model S的7000多節降(jiàng)低到Model 3的(de)4416節,電池節數的(de)下降使特斯拉進一步減重。

電池連接工藝:特斯拉電池模組(zǔ)裏的電池連接方式比起傳統的(de)電阻焊有著質的改變,與 Model S相比,Model 3上將正(zhèng)負極連接片從一整片鋁片(piàn)連接變成了布局在電池組兩側,將兩麵鋁片結合成了單麵鋁片,減少鋁片使用量,降低電池重量。

電池包結構:減少(shǎo)模組使用,相較於Model S車型(xíng)(電池(chí)包分為16個小模(mó)組),Model 3長續航版的電池包則隻有4個模組,更(gèng)少的模組(zǔ)意味著更(gèng)少的電池包(bāo)內部隔斷、電池組BMS、線束和散熱管路接口;電池殼結構變遷,與Model S專門設置電池殼保護(hù)電池不同,Model 3 的電池組安裝位置基本覆蓋了(le)乘員艙(cāng),利用車身底部高強度鋼結構(gòu)保護電池,電池包結構組件隻用於承載電池包自身重量,相較Model S電池包(bāo)減重125kg。

輕量化材料:目前鋁合金和(hé)高強度鋼仍(réng)然(rán)是輕量化材料的首選。車身支(zhī)架上,特(tè)斯拉 Model S 采用了全鋁合(hé)金車身有效地降(jiàng)低了(le)車身重量(liàng),Model 3 由於考(kǎo)慮到自身定(dìng)位與成本控製更多采用了高強度鋼。2019國產Model 3采用鋼鋁混合車身,鋁材占比下降至21%,超高強鋼占比上(shàng)升至15%;在高壓導線上,特斯拉使用高壓鋁導線,較相同載流量的銅導線(xiàn)相比減重 21%,且(qiě)成本更低。

車身(shēn)結構:特斯拉采用了不同的車身設計,Model 3取消了空氣室(shì)下板,由塑料件代替下板流水,減重(chóng)效果達40%;車門無窗框設計相比於衝壓窗框減重65%;車門內板、前後車門內板(bǎn)不等料厚設計,優化車門下沉,可實現(xiàn)減重效果。

先進(jìn)工藝使用:特斯拉不同部分的零件(jiàn)使用了不同的先進工藝,在碰撞吸能的位(wèi)置(如前縱梁、A 柱、B 柱、後縱梁(liáng)等)采用熱衝壓鋼板工藝,提高了強度且減輕了重量。Model 3在(zài)側碰吸能的位置如(rú)車地板橫梁采用超高強度鋼輥壓成型工藝,比衝(chōng)壓件(jiàn)減重(chóng)17%以上。

2. 蔚來的輕量化(huà)布局

鋁製車身:蔚來ES8車身運用了諾貝麗(lì)斯先進的汽車鋁合金,全鋁車身比傳統鋼製車身降低了約40%的重量,最終實現白車身重量僅為(wéi)335 kg。ES8還采用了麥格納為其所設計、製造(zào)的全(quán)鋁前/後(hòu)副(fù)車架;同時蔚來ES8在底(dǐ)盤和懸掛係統全部采用鋁合金材質,車身用鋁率達(dá)到95.8%,為全球最高。

先進連接技術:為了應對鋁合金材質本身延展性差、形變難以恢複(fù)等特點,蔚來采用(yòng)多種先進連接技術。包括熱融自攻(gōng)鉚(mǎo)接、自衝鉚接、鋁點焊(hàn)、冷金屬過渡弧焊、結構膠、激光焊接、高強度抽芯拉等先進連接技術。

高密度電池:蔚來ES6電池類型是三元鋰(lǐ)電池(chí),供(gòng)應商是寧德時代,ES6車型都可(kě)以(yǐ)選裝容量更大的(de)84 kWh液冷恒溫電池組(ES8電池組為70 kWh),單體電芯能量密度為 170 Wh/kg,NEDC 綜合工(gōng)況下的續駛裏(lǐ)程超過了510 km 。較大的電(diàn)池容量有效地減少了(le)電池包本身帶來(lái)的重量。

輕量化電(diàn)池殼:德國西格裏碳(tàn)素公(gōng)司已與蔚來達成合作,將為蔚來研發(fā)碳(tàn)纖維增強型(xíng)塑(sù)料(CFRP)電池外殼原型,該電池外殼比傳統的(de)鋁或鋼製電池外殼輕40%,具有高剛性,而且比鋁的熱導率低200倍。采用該材料的電池包(bāo)後不僅可(kě)為蔚來旗下電(diàn)動車型減輕一定的重量,還會給換電帶來便利。

傳統車企在新能源汽車輕量化方(fāng)麵的布局近年來,除了新能源(yuán)汽車造車新勢力,傳統車企也逐步進入新(xīn)能源汽車賽道。同時憑借本身(shēn)在造車方麵的技術積累和(hé)資金優勢,傳統車企在新能源汽(qì)車輕量化方麵也有著不錯的表現(xiàn)。

例如:

大眾汽車(chē)在其全新的新能源汽車平台MEB中使(shǐ)用全新(xīn)的車身布局,將電池與電機融入車身(shēn)底架,采取平板式電池(chí)模組放置於車軸兩側,同時采(cǎi)用鋁(lǚ)合金材質作為電池殼保護(hù)電池,減(jiǎn)少電池包重量推動輕量化。

比亞迪是國內(nèi)重要的傳統燃(rán)油車廠商,同時也是重要的新(xīn)能源廠商,在新能源汽車輕(qīng)量化方麵有較(jiào)大優勢。比(bǐ)亞迪在其e平台上(shàng)將電機、電機控製集為一體,有效(xiào)降低(dī)了車身體積(jī)與質量。其中重量下降25%,功率密度卻提升(shēng)20%。

總體來看,特斯拉和蔚來汽車作(zuò)為新能(néng)源汽車的領(lǐng)軍車企,其輕量化應用具有標杆效應,國內車企除(chú)比亞迪(dí)之外,北汽新能源、吉利汽車(chē)等也紛紛緊跟輕(qīng)量化進程節奏,在材料、工藝(yì)和結構輕量化(huà)上均加速布局與應用(yòng)。

目前來看,特斯拉和蔚來(lái)的汽車輕量化引領行業,在材(cái)料、工藝和結(jié)構輕量化上都形成(chéng)了自身獨有技術優勢。

(本文完)

來源(yuán):網絡


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