全铝车身,20年前奥迪走过的弯路,为什么比亚迪捡起来?
大家都知道造车的主要材料是钢材,但汽车只能用钢来造吗?显然不是的。铝合金、碳纤维等等,也在汽车的制造中占有一席之地,比如F1赛车就无比热衷碳纤维材料。不过碳纤维还是过于昂贵了,在民用车范围中,对它的使用一直都相对克制。但在造车史中,铝合金则是实实在在掀起过一股热潮。那为什么如今造车的主流依旧是钢材?当外资车企普遍认为用铝造车是“弯路”时,眼下的中国品牌为何又纷纷入局,开始加重用铝造车的比例呢?
中国品牌把铝合金捡起来,为了啥?用铝造车的历史至少可以追溯到首款以保时捷命名的车型上,即保时捷356系列。但在受众门槛、热衷程度上,比保时捷更为痴迷用铝造车的,当属奥迪。不过这已经是上世纪90年代的事情了,彼时的奥迪在大众的“纵容”下,逐渐打下了能够挑战剩下两家老朋友的技术基础。其中,全铝车身亦是奥迪当时选中的技术突破口之一。只不过奥迪最终放弃全铝车身的技术路线也很具有代表性。因为在造车领域,大量使用铝材,导致的强度、可塑性、隔音效果以及铆接工艺等方面的问题。其背后意味着车辆安全性、使用经济性、NVH、以及制造成本等方面的压力。至少时至今日,对于大多数主流汽车制造商而言,用铝造车已经是一条被验证的“弯路”。诸如宝马等品牌,甚至更愿意把注意力放在碳纤维材料的使用上。
那为什么中国品牌如今把外资车企走过的“弯路”又捡回来继续走?比如比亚迪、奇瑞、北汽等等,都在底盘、车架,甚至全车身都采用铝合金材质。这其中除了时代发展,从而一定程度上客观降低的生产、加工成本,以及相应的工艺提升之外,新能源的大趋势也不容忽视。
用铝造车与新能源发展有啥关系?从主观感受上,新能源车显然能够带来更迅猛、跟安静、更清洁,甚至更省钱的出行体验。但这并不意味着新能源车的技术路线就是有利无弊的存在。而铝材的广泛使用,则可以一定程度上,为当下的新能源车技术“打补丁”。
比如说最直观的一点,即铝合金材料的减重效果,对于新能源车而言就是立竿见影。比如说采用全铝车身的奇瑞小蚂蚁,即便续航超过400km(CLTC)的版本,其整备质量也依旧控制在1吨以内。为什么如此强调续航里程?一方面,现阶段新能源车产品力的一个重要部分,就在于续航。其次,携带电池的容量大小,客观上还会进一步影响车身的重量。而车重本身,又会反过来影响续航的效率。所以在同级别一众竞品基本只能提供300km左右续航表现的情况下,奇瑞小蚂蚁能够带来的续航潜力更大。但是铝材在成本上的影响也很明显,毕竟微型车领域的价格基数低。那么在更昂贵的车型上,铝材的使用又有什么效果呢?
以比亚迪汉换装铝合金悬架为例,其减重的目的性显然弱于对车辆驾乘体验的升级。这也来到铝材在新能源车场景下的又一个应用优势,即对底盘质感提升的必要性。前面提到的奇瑞小蚂蚁,虽然采用了全铝车身。但是在轮毂与悬架等部分,却并没有强求一定要上铝材。这当然与车型的定位有关,对比亚迪汉这种级别的产品而言,特别是面对同级别的外资品牌,想要实现“弯道超车”,底盘一定是必须要下的功夫。压力同样来自电池,同级别、尺寸接近的新能源车,由于电池包的问题,车身往往比燃油车更重。虽然性能上能够带来大幅提升,但悬架如果不能跟上,则在驾乘体验上很容易陷入“傻快”的境地。排除结构等因素,铝合金材质的悬架显然是降低簧下质量,为车辆的操控与灵敏度减负的好办法。
铝的缺点被弱化,但也不是多多益善从前面的案例我们可以看到,铝合金造车重新进入大众的视野,很大程度上有着新能源车对其材料特质的需求在促进。而且新能源的背景甚至一定程度上中和了曾经外资车企踩的坑。比如说铝材应用在车身上,对于隔音降噪并不友好。但新能源车的一大特点便是极大程度的降低了车内的噪音来源,从而弱化了铝材使用对于NVH的压力。
当然,也不是什么缺点都可以如此好运地被“中和”。想要更广泛地应用铝,核心还是在技术升级方面,其中最大的难点恐怕还是在安全性。在上一次主流车企们纷纷抛弃铝制车身时,安全性就是最为核心的考核标准。时过境迁,车辆安全早已经跳脱堆料的单兵作战模式,而是形成了一整套协同作战的结构体系。所谓笼式车身、溃缩吸能,这些关键词已经被广大消费者所接受。此外,日趋普及的车身稳定系统、安全气囊等传统主被动安全功能,以及智能化趋势下诸如主动刹车、碰撞预计以及更高阶的驾驶辅助功能,都使我们的汽车比过去更安全。
而影响安全性的另一个方面在于铝合金材质的铆接。以往钢材中我们常见的电焊或者激光焊接技术,在铝合金材质这里难以直接套用。而以铆接为主的技术应用,很大程度上也局限了整体框架的强度提升。以比亚迪为例,早在2011年的纯电动客车领域,比亚迪就开始大规模应用全铝车身,以提升车辆续航以及耐腐蚀性。在连接工艺上,则是通过采用铆焊粘结合工艺,在实现车身减重的同时,还能提升刚性。此外,前不久全新北京BJ40所披露的铝合金大梁,也带给了铝制车身更多解题思路。即,减重实现更加乘用化体验的情况下,又能尽可能保证硬派越野车辆的刚性与使用场景。
总的来说,在技术进步以及客观需求的双重作用下,铝材被越来越多的中国品牌所重视。这不仅不是因为中国品牌缺乏技术储备,导致只能借用铝材抄近路。相反,由于在新能源路线上走得更远,中国品牌们对于铝材在新时代的技术应用与经验也相对更成熟。相比一味堆料、炫技的时代。如今的中国品牌在应对铝材的使用时,更能够有分寸的利用它在不同车型上,以及诸如溃缩区、车架、底盘、悬架等不同位置上的应用。
大众途观L换代的彩蛋,是底盘钢换铝,还是五代EA888?
距离一代“神车”大众途观,进入中国市场,已经过去了14个年头。而这个画下浓墨重彩一笔的城市SUV名号,也终于要来到它在燃油车时代的最终章。国产全新大众途观系列的身影已经出现在最新一期的工信部目录中,而这款新车大概率将以途观L Pro命名。也就是说,眼下的大众途观L很可能会以同堂的方式保留。如此操作,我们不禁要问,这款大概率将是大众旗下末代燃油车系列之一的途观L Pro,会带来怎样的产品力,能够支持这一经典IP同堂销售呢?(文章内涉及实车的图片,采用海外版Tiguan)
车身更重等于反向升级?既然还是燃油车逻辑,那么能够撑得起换代这个名头的,至少也得是平台(底盘)、动力总成级别的迭代。已经是MQB平台的大众途观L,还能往哪升级呢?答案其实也很简单,那便是MQB Evo平台。眼下大众集团旗下横置平台的车型都在向这一新平台过渡,比如上汽大众旗下的凌渡L等等。顶着“进化”的名头,MQB Evo更为人熟悉的是其在数字化上的精进。通过海外换代途观披露的信息来看,新车也确实有望在操作系统、数字化等方面有着明显进步。但还是那个问题,作为燃油换代车型,车身、底盘方面,不可能没有一点变化。
通过对比申报信息,我们很快便发现了线索。即将诞生的大众途观L Pro,更轻了。在都是5座的基础上,新车的两个申报版本,整备质量分别为1790kg、1680kg。这意味着在车身尺寸和发动机排量等因素,都没有发生质变的情况下,大众途观L Pro很可能会比配置接近的途观L略轻重一点。(备注:申报高配为R-Line套件5座版,且很可能带四驱,在售大众途观L并没有直接对位的配置参考,故主要取申报低配车型数据作为参考)
对于平台迭代来说,车重增加并不是一件正常的事。仅以大众途观系列为例,末代PQ35平台的途观在尺寸小一大圈的情况下(彼时车长仅4米5出头,轴距不足2米7),整备质量也达到了1600kg(这还是1.8T排量)。而眼下MQB平台的大众途观L,在车长远远超过4米7,且轴距迫近2米8的情况下,2.0T两驱版的整备质量也仅为1665kg。
而这种体重上的微妙变化,在部分先期更换MQB Evo平台的车型上也有体现。其大概率印证了包括海外披露的,新平台将在被动安全上做出升级的论点。比较明确的细节,有防撞梁的升级,以及防止行人滚入的优化。另外,在白车身的高强度钢、热成型钢等材料的应用比例上,也有望得到提升。这种车身结构用料上的变化,也是遵循大众自PQ平台以来的升级方向。但最终反馈在车重上如果是一个提升的结果,或许还意味着另一个遗憾也将被保留。
底盘或将保持原样,全新2.0T还得再等等?简单来说,基于MQB平台,大众旗下车型的底盘具备如下特质:非全框式前副车架、前悬架单层冲压式下摆臂(部分车型或有材料强化,如大众途昂)、后三横一纵(E型)多连杆独立悬架(同时兼容扭力梁非独立悬架)。
在没有电气化压力的前提下,E型多连杆后悬架没啥问题,甚至是好评,隔壁丰田后发的TNGA架构也是如此操作的。缺点是,如果转型电气化,这种四连杆式后悬架对横向空间的占用,非常不利于布局后置电机。还是参考丰田,TNGA架构基本锁死了THS混动做大马力电四驱的可能性。除非单独改变后悬架结构做适配,这样成本也就上去了。对大众而言,由于有全新的电气化MEB平台,后桥也就不再是问题,因为它们直接改用了标准五连杆。
但除后桥之外,前副车架以及前悬架,大众MQB平台都有时代局限性。当横置平台车型覆盖20万元,甚至30万元价位时。非全框式副车架,以及单层冲压下摆臂这两点,已经足够拖后腿。价格是一方面,对应的还有车身尺寸上的内卷。很显然,全新换代的大众途观L Pro并没有进一步推高尺寸的想法。但很难评价,这种操作,到底是不想还是不能。毕竟上面已经有了改用铸铁下摆臂的途昂,如果不增加尺寸,途观L Pro也就不存在升级摆臂用料的必要性。
即便聊到这里,作为换代车型的大众途观L Pro在底盘上也有最后一线转机,这便是前副车架。即便在MQB平台基础上,海外大众车型也有采用铝合金前副车架的操作,特别是当级别来到B级之后。比如现阶段仍然以进口身份在国内销售的大众蔚揽(约等于大众帕萨特B8旅行版),其前副车架便是铝合金材质。如果能够借着升级MQB Evo平台的契机,将大众途观L Pro的底盘用料,至少说副车架用料能够对应升级,对整车的操控性能也会有一定提升。
但这个可能性着实不大。一方面,大众途观L Pro也并非第一个换用MQB Evo平台的国产大众车型了。比它更早换用的,比如大众凌渡L等等,在底盘方面依旧是不动如山。当然,大众途观L Pro再怎么说,定位也来到了B级。可惜前面在车重部分,我们也聊过了,新车大概率会有一个增重的表现。虽然这里的增重是正向升级的意思。但落脚在底盘悬架部分,减重或许才是更值得期待的。
不过,如果能在性能上带来明显提升,这一切也不再是问题。毕竟那台全新的1.5T发动机,已经展现了大众在末代燃油车上的最后核心竞争实力。而在2.0T排量方面,第五代EA888也早就铺垫好了。只是从申报信息来看,无论是DTH、DTJ的发动机型号,还是具体功率数据,大众途观L Pro大概率初期还是沿用现阶段的2.0T动力。更为具体的产品力情况,我们也只能等到大众途观L Pro正式上市之后再说。至少从现阶段来看,我们大概率仍将收获一台更高颜值、更安全、更智能化的经典SUV。
用材比豪车还豪!这些中国车都用上全铝车身了 弯道超车天花板?
我们提到国内自主品牌的汽车技术,常会有这么一个形容词叫做:“弯道超车”,形容国内自主车企利用电动化和智能化的优势,绕过合资和外资车企在发动机、变速箱等传统燃油车领域的技术壁垒,对外资和合资车企实现技术超越的现象。
随着国内电动车技术的蓬勃发展,我们已经见识到不少车企在三电系统、车机智能化和驾驶辅助系统中实现了对外资车企的反超。但是很多人认为在车身制造领域,国内的车企和外资车企还有非常大的差距。
但在汽车大国之中的中国自主车企,已经研究出了专门为电动车打造的性能更好的车身,无论是更先进的铝合金材料,还是在结构和制造技术上,都开始领先同级别的外国品牌车型。典型的例子就是最近热度很高的长安阿维塔11,各种最顶尖的材料和结构工艺都给用上了,那么它到底和国内电动车另一个天花板蔚来ES7比到底如何呢?
电动车时代,因为电池的存在,整车重量都上升了一个等级,因此如何在电池之外寻找降低重量的可能性,就成了各大电动车厂商在造车时最关注的地方。
在燃油车的白车身中,各种各样的钢材是最主要的材料,钢材经过淬火等工艺能够形成高强度钢和热成型钢,大批量用于A柱等需要高强度的车身位置,而在电动车中,类似需要高强度材料的地方还有左右边梁,因为电池的防护还是很仰仗边梁的强度的。
但是高强度钢的使用,对于电动车偏大的重量而言,无异于又加了一道重担,所以车身结构件高强度轻量化材料就更加有必要了。于是,各大车企开始将目光投向同样能做出高强度,但重量更轻的铝材。
铝材主要以压铸铝合金或挤压铝型材的形式出现在白车身中,前者主要用于一体式车身部件,如特斯拉Model 3的一体式压铸车尾;后者主要出现在边梁等梁/柱结构中,如上汽大众ID.4 X的左右边梁。
但在阿维塔11上,对于铝材的利用进行到了极致,从车头到车尾,基本每一处地方都用上了铝材,我们慢慢来看。
车尾一体式铝压铸件已经不少见了,但阿维塔11在车头也用上了整体式铝压铸件。但和车尾压铸件不一样,阿维塔11的车头压铸件是分成左右两块的,上面设计了前减震器、前纵梁、机舱边梁、A柱上板、门槛边梁、前壁板和副车架的安装点,相比通过钢板焊接而成的车头结构,集成度非常高。
除了车头结构分成左右两块,阿维塔11的车头压铸铝件对于维修便利性的考虑也很周到。铸件前方是可替换的铝型材前纵梁和溃缩箱,为了增强铸件的刚度,长安还在铸件中增加了抗扭箱。
当然像ABC柱这样对强度有更高要求的部件还是用回高强度钢合适,但阿维塔11的A柱无论是材料还是结构都相当有说法。
很多车的A柱使用的都是高强度钢板的层叠结构,这种结构在保证了高强度的同时加工比较容易。但阿维塔11使用了类似宝马7系的内埋管结构,虽然阿维塔11的内埋管材并不是碳纤维,但使用的也是抗拉强度为1700MPa的马氏体钢(一般车型A柱使用的高强度钢抗拉强度在1000MPa上下),经过辊压-焊接-弯曲一体化技术制成的内埋管,相比同样强度的传统层叠结构可减重30%。
阿维塔11的B柱同样使用钢结构,由双层钢板焊接而成,热冲压成型钢板抗拉强度高达1800MPa,要知道很多车型在B柱上使用的钢材抗拉强度连1000MPa都不到,可想而知为了保护车内乘员和电池的安全,阿维塔11有多下本。
从目前官方放出的图示来看,阿维塔11也使用了CTC电池车身一体化设计,两条硕大的铝型材边梁承担了保护电池和连接前后车身的重任,中间除了电池组没有任何加强结构
阿维塔11的车尾也使用了一体铝压铸件,达到了很好的减重效果,同时装配式铝型材后纵梁也是可替换的,做到了轻量化和维修便利性的平衡。
说完了车身说下底盘悬挂,相比车身还用上了不少的高强度热成型钢,悬挂和副车架绝大部分部件都使用了铝合金。其中全铝合金副车架创新性地使用了高压空腔铸铝+型材结合的方式制造,扩展性非常强,可以适应不同尺寸的车型。
悬挂则是前双叉臂后4.5连杆的悬挂结构,除了防倾杆、后悬挂下托臂和toe臂的两条二力杆为钢材,其他结构都是铝合金。前双叉臂后5连杆是我们非常熟悉的偏向运动的悬挂结构,而在阿维塔11上,后悬挂的两条上控制臂被一条叉臂替代,因此被称为4.5连杆,也是5连杆的一个衍生结构。不难猜到阿维塔11的运动基因还是很丰富的。
另外还有一点很重要——别看阿维塔11是一个溜背造型的SUV,但其车身是一个正统的三厢结构,三厢结构相比SUV结构在尾窗下方的位置增加了一组加强隔断结构,无论是车身刚性还是NVH都比较好优化。
阿维塔11作为传统车企在车身和底盘制造工艺目前的天花板,各方面的材料和结构都相当先进,那么它和新势力目前的领头羊相比如何?我们就拿NT2.0平台的蔚来ET5做个比较。
相对全身上下都使用铝材的阿维塔11,ET5相对来说唯一的亮点只是一体式后铸铝车身了,包括前车身、边梁等车身结构,以及副车架、悬挂等底盘部件大部分使用钢材。所以像阿维塔11这样在量产车上如此大量使用铝材的,在国内外汽车市场中,还是第一次。可以说阿维塔11在电动车车身底盘材料使用上,达到了一个超模的表现。
其实对于车身底盘材料的研究,各大车企已经进行了很多年了。从最普通的钢材,到高强度钢、铝材,甚至是碳纤维都有研究。未来一段时间,钢铝混合车身将会成为主流,而对于碳纤维的使用,受制于高昂的成本,现在仍然没有铺开,只有宝马在部分高端车型上有使用。
在钢铝混合车身逐渐成为主流的趋势下,更加整体的一体化设计和更多高强度材料的使用会让车身和底盘的强度和刚性更高,同时大幅降低成本。从阿维塔11可以看出目前国内车身和底盘制造技术已经领先国外厂商不少,所以“弯道超车”这一说法不仅仅限于电动车的三电系统,在车身和底盘方面,国内也开始迎头赶上了。