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吉利汽车非常重视轻量化,吉利汽车的轻量化团队成立于2013年,现已发展成为一支组织架构完整、发展流程清晰、分工明确的专业团队。该团队现在由 30 多人组成,负责所有吉利车型的重量管理和轻量化技术的推广。
吉利的轻量级团队组织架构
吉利轻量化技术在整车发展中的应用过程
1. 项目
目前,轻量化团队已参与吉利30多个整车项目的开发,自2014年以来已实现减重800kg。
吉利的轻量化工作成果
吉利三厢车 B-2 车型的轻量化示意图
2. 技术
1) 高刚性薄壁技术的应用
目前,吉利所有项目均采用薄壁保险杠,采用高性能材料,在保证保险杠刚度的情况下,将前后保险杠壁厚减少至2.5mm,实现每车减重约1kg。
薄壁、高刚性保险杠
2) 铝合金材料应用
铝合金前梁已应用于吉利B级轿车博瑞,铝合金横梁与高强度钢相比轧制前梁减重2~3kg,且具有较好的碰撞吸能效果,铝合金转向节也用于博瑞替代车型,重量减轻60%,减少簧下质量,提高车辆稳定性。根据计划,铝合金技术未来将用于更多的车身和底盘部件。
铝合金材料应用
3) 高强度钢应用
高强度钢在吉利车型上得到了广泛的应用,如博瑞与吉利的老款车型相比,普通钢的应用从49%下降到42%,其中热成形钢的比例高达8%。
铝合金材料应用
4) 以塑料代替钢材
吉利博瑞、帝豪GS等新上市车型和在研车型均采用塑料前端模块,高度集成化设计,提高设计自由度和装配精度,实现减重30%~40%。
塑料前端模块
PP一体式注塑电池支架已应用于帝豪GS等车型,重量减轻约1kg,并在后续开发车型中得到广泛推广和应用。
PP 电池座
吉利博越研发的 GMT 后横梁重量仅为 2kg,比金属解决方案轻 51%吉利帝豪gs车身钢结构,该技术也应用于新款帝豪 EC7 等正在开发的车型。
5) 热成型、辊压成型和其他工艺应用
目前,吉利车型上的热成型工艺主要应用于中柱、上侧梁、门槛加强板、纵梁后段内加强梁、车顶横梁、前地板下中纵梁等车身零部件,如博瑞已应用11个热成型件。
博瑞热成型应用
由于其成本低、生产效率高,辊压成型适用于高强度钢的成型,辊压成型技术的前防撞梁和门槛梁目前应用于吉利帝豪系列、小型SUV和MPV,与普通高强度钢解决方案相比,重量减轻了20%。
吉利辊压成型技术应用
6) 轻质材料应用
博越采用的顶盖装饰板,重量为750g/㎡的轻质PU复合板,由PU泡沫、胶体层、玻璃纤维和胶膜改进而成,满足NVH性能、VOC性能和成型性的要求,同时实现20%的减重。
吉利轻量化材料应用
{ 吉利 I CON }
吉利ICON凭借出色的轻量化一体化车身荣获2020中国汽车轻量化设计奖,也是现场唯一一款以整车标准获得轻量化设计奖的车型,彰显了吉利ICON在汽车轻量化发展方面的独特优势,吸引了汽车行业和消费者的热切关注。
2020 年新推出的吉利 ICON 也是吉利汽车首款量产的概念车。在车辆设计方面,它打破传统,从太空和宇宙星系元素中汲取设计灵感,并使用大量的圆角矩形、时间符号等元素,营造出非常前卫的科技造型,传达出未来感和极简的艺术美感。吉利ICON不仅仅是一辆汽车,更是可以用来旅行的潮流单品,自推出以来,一直受到追求时尚和个性的潮流年轻人的喜爱。
吉利ICON此次荣获2020中国汽车轻量化设计奖,可以说是其与众不同的“黑科技”。为了达到更好的轻量化效果,吉利ICON从结构优化、材料、工艺三个维度入手,最终实现了车身超大自重51.3kg,车身轻量化系数达到3.04,欧洲车身大会平均轻量化系数为3.34,比同级别车型低0.3, 并且在同一级别的型号中处于领先地位。
轻巧的机身设计也为消费者带来了实实在在的好处。
首先,轻量化的车身可以带来更低的油耗性能,为用户节省更多的燃油费用。车身越轻,发动机的负载就越轻,燃油效率就越高。实验证明,当车辆重量减轻 100 公斤时,其每 100 公里的油耗可节省 0.3-0.6 升。吉利 ICON 的车辆质量减轻了 51.3 公斤,每 100 公里至少减少了 0.15 升的油耗。这样,还可以在一年内为用户节省大量的 gas 成本。
其次,轻巧的机身可以给用户带来更愉快的操控体验。就像手机越轻薄越容易携带,汽车的重量越轻,驾驶起来就越容易越舒适,加速可以越快,刹车也能越灵敏。这就是为什么汽车越轻越好。吉利ICON通过科学合理的结构设计和量身定制的焊接工艺,打造出重量仅为272kg的白车身,也大大减轻了车身总重量,从一开始就快速加速,每百公里制动距离仅35米,为用户带来愉悦的驾车感受。
轻巧的身体会让身体不那么强壮吗?没有。除了整车的大量轻量化设计外,吉利ICON还拥有更安全的防护:笼体设计采用高强度钢,使用量达67.2%,较同类车型提升4.1%,其中热成形钢占比14.6%,在实现轻量化的同时,带来更安全的防护。
{Lynk & Co ZERO概念}
Lynk & Co ZERO概念车拥有50:50的完美车身比例,4950mm的车身长度,2999mm的超长轴距,以及短前后悬,以实现空间和美学。
这
钢铝混合车身设计特别适用于纯电动汽车,如Lynk & Co Zero Concept,因为在SEA广阔的架构中,电池被放置在驾驶舱下方,而使用由高强度钢制成的驾驶舱框架可以更好地保护电池的安全,更好地避免电池包的变形和刺穿。
在底盘结构方面,SEA 的浩瀚架构以电池为中心,采用独家高性能纯电动底盘,可配备低重心的高性能电动四轮驱动系统,动力分配达到毫秒级。基于SEA庞大架构的特点,配备无模块CTP电池组的Lynk & Co ZERO概念车的续航里程超过700公里,从0到100公里的加速时间不到4s,麋鹿测试成绩超过80公里/小时。
在自动驾驶方面,SEA 的浩瀚架构采用高级辅助驾驶、高度自动驾驶和全自动驾驶的技术路线,具备满足全自动驾驶要求的能力,关键系统采用双冗余标准,满足国际最高安全级别 ASIL-D 认证,可实现免提、 Eye-Off、自动泊车、自动变道和自动导航。
同时,SEA OS车辆智能开发系统基于从三个域(智能座舱域、自动驾驶域和车辆控制域)集成到集中集成的电子电气架构,通过软硬件解耦、软件算法、云计算和应用场景形成完整的开发体系。
在此基础上,Lynk & Co ZERO概念车具备了完全自动驾驶能力,可以提供全场景和全周期的FOTA;全新的 AI 陪伴功能也将通过智能交互让旅程充满乐趣。在奢华体验方面,ZERO concept 配备了无框感应电动门、全自动可调空气悬架等多项领先技术,让科技的豪华属性一目了然。
随着新材料的应用和制造加工技术的不断进步,新能源汽车和车身在不断加强结构强度的同时,更加注重轻量化设计。Lynk & Co ZERO概念量产车的白色车身重量轻,考虑到安全性、外观和空间。
ZERO概念量产车的白车身大量采用高强度钢、冷挤压铝型材等新材料,并采用多种新型工艺连接技术,打造高强度、轻量化产品。
轻量化的关键是在身体的不同部位使用不同的材料,这需要不同材料的拼接过程与之匹配。
ZERO 概念采用三种创新工艺:SPR 自冲铆接工艺、FDS 热熔自攻连接工艺和 CMT 微轻钎焊工艺。这三种工艺也被一汽-大众采用,但只有奥迪品牌车型会全部使用这三种工艺,而大众品牌只会使用其中的一两种,尤其是像 FDS 工艺一样,所有大众车型都还没有使用。
FDS 工艺之所以没有得到大规模应用,是因为 FDS 工艺主要用于铆接较厚的零件,普通型号零件的厚度尚未达到这一步;另一方面,FDS 铆接设备也非常昂贵。因此,FDS 流程目前被 BBA、Land Rover、Porsche 等奢侈品牌使用。
还有 CMT 低光钎焊工艺,这是一种主要用于薄材料、钢和铝异种焊接的焊接工艺。传统的 MIG/MAG 焊接存在热输入大、变形大、不可避免地飞溅的缺点,焊接厚度必须大于 1mm。CMT微光钎焊工艺不仅解决了这些问题,而且焊接速度更快,将厚度要求降低到1mm以下,还可以实现钢和铝的异种焊接。这些优势使 CMT 工艺成为钢铝混合动力车身的理想选择,这种车身用于大众汽车的高档车型和奥迪车型。
Lynk & Co ZERO概念的另一个亮点是高压铸造技术,该技术仅用一个用于行李箱地板的铸造部件替换了原来的13个结构部件。
根据Lynk & Co发布的信息,Zero概念保持与所有铝相同的重量。这个轻量级的成就也离不开Lynk & Co的先进技术之一,那就是拓扑优化。
拓扑优化是一种以物料分布为优化对象,通过拓扑法找到最合理的物料分布的设计方法。对于大多数人来说,这是一个陌生的名词,但并不是“新事物”,拓扑优化是航空、建筑等领域常见的设计方法。但值得注意的是,虽然它不是一项全新的技术,但拓扑优化的技术门槛相当高。
以建筑为例,我们想象中的房子是坚固的钢筋混凝土结构,或者建筑材料越好越重吉利帝豪gs车身钢结构,它就越可靠。然而,事实上,许多优秀的建筑并没有厚重的结构和材料,而是通过拓扑优化在不同领域使用不同的设计和材料,以达到最终的强度目标。
例如,上海的喜玛拉雅艺术中心在看似粗糙和空心的结构下具有很高的强度,孔洞中的钢结构不仅减少了建筑材料的使用,也保证了结构的强度。
在汽车领域,拓扑优化是车身设计领域最前沿的设计方法。Lynk & Co零概念底盘上的蜂窝钢板结构是拓扑优化的主要体现,通过蜂窝设计,在减少材料和重量的同时,满足了结构强度的设计目标。为此,采用 FDS 流钻螺钉拧紧技术,考虑到安全和多种组合材料连接两大问题。
为了在兼顾驾驶体验的同时实现更高的安全性,ZERO 概念量产车采用钢铝车身(外部能量吸收器采用镁铝,内部乘客舱采用高强度钢)。在发生意外碰撞的情况下,钢铝车身可以承受碰撞的巨大冲击力,防止驾驶舱变形,从而保护车内乘员的安全。同时,钢铝车身具有很强的可塑性,可以更好地兼顾汽车的外观、空间等综合因素,满足追求极致体验的客户个性化定制需求。
对于钢铝造成的增重,ZERO 概念量产车在材料、结构、工艺三个方面全面提升减重,最终实现了与全铝相同的重量。
{ 沃尔沃 XC90 }
白车身总重量:505.0kg,是指包括四门、两盖等覆盖件以及保险杠横梁在内的未喷漆车身的重量。其中:白车身框重量:401.3 kg
增加了横向地板横梁,使地板结构刚性连续,从而保证了车身的刚度。
XC90 的机身主要由钢制成,点焊仍然是主要的连接方式,此外还有少量的电弧焊、胶接、激光焊接、自攻螺钉连接工艺等连接方式。
高截面的侧梁
最大限度地提高重量效率,即使用最少的重量来实现令人满意的性能目标。
高
硼钢的用量被广泛使用,即通过热冲压技术减少零件的厚度,达到较高的强度,然后实现减薄零件的厚度。
第二代 XC90 为了提高安全性能,增加了 15 公斤;为了提高NVH性能,增加14kg;由于尺寸增加,重量增加了约 9 公斤。但是,通过轻量化结构的优化和轻量化材料的应用,车身重量减轻了 60 公斤。
刚性环结构的概念包括与材料强度相关的结构形状环和强度环,即在结构中实现环状连接,同时需要保证连接环的每个部分都需要有一定的强度保证。
薄体面板
车辆前部的球形吸能结构
使用了 38% 的热冲压钢,使白车身比上一代轻了 40 公斤。
越来越强,越来越轻,越来越大。
XC90 车身材料以钢基、多材料复合车身材料为主,铝合金仅用于发动机罩、挡泥板和前后保险杠横梁。超过 30% 的热成形钢是该材料的亮点,是沃尔沃强化其作为汽车安全领导者的品牌形象的有效保证。
文章来源:汽车制造网、搜狐、汽评故事会、新车科技、EV Century、汽车之家等