汽车轻量化技术-吉利汽车研究院

汽车轻量化技术---欧洲车身会议解析吉利汽车研究院熊飞June26,2014提纲•什么是轻量化？为什么需要轻量化？•轻量化的现状是什么？如何评价轻量化的水平？•轻量化技术（欧洲车身会议解析)–轻量化设计–轻量化材料–工艺•吉利轻量化的开展什么是轻量化？•在最小的构造质量下（最轻的重量），达到最大限度的使用范围。轻量化是一个跨学科的集成：材料、计算机、设计、制造工艺以及丰富的经验等。•增加载荷或者提高速度•降低滚动阻力、加速阻力和爬坡阻力•总体能耗降低4整车减重10%动力性能提升制动距离缩短抵消功能增加的重量有效负载和牵引增加尾气排放减少7%安全节省10%动能燃油经济性提升耐久性疲劳减少50%加速操控性能提升为什么轻量化轻量化的必要性重量与性能动力内外饰电气车身底盘成本动力性经济性安全操稳制动载货乘员拖车前轴荷后轴荷整车重量性能涉及广泛，影响深远整车重量由各系统有机构成，其质量分布对各关联性能产生影响，而承载量对质量分布有影响。重量与性能视频–1969vs2009•1969Chevrolet–整备质量1517kg•2009Chevrolet–整备质量1549kg整车性能决定因素？轻量化设计–材料、结构、工艺材料与性能车型轴距mm车身质量kg车身材料构成国内价格（万元）MSHSSAHSSUHSSPHS菲亚特新5002300240354512817-23POLO5247030554334289-12斯柯达YETI越野2578373.635.756.90.41.85.112-18福特Foucs269037740.230.118.62.48.812-17斯柯达SuperbⅡ27613041949191317.39雪铁龙C-52820—5529.19.53.317-30POLO5福特Foucs欧美系中低档车型车身用材比例：斯柯达Superb数据来源：EurocarBody会议资料车型轴距mm车身质量kg车身材料构成，%国内价格（万元）钢%铝%塑料MSHSSAHSSUHSSPHS板挤压铸造雪铁龙C42608376.249.744.12.53.720-31奔驰C级276043525619330-48欧宝Astra2685415.540.653.14.51.830.8奔驰E级287449214.268.48.46.20.446-90雷诺Latitud2760423444932.41.624-29奥迪A62912379.329.141.511.313.52.61.935-70奔驰B级269938727.958.810.32.70.232-36奥迪Q52807452.732561238-68奥迪A6欧美系中档车型车身用材比例：雪铁龙C4奔驰E级数据来源：EurocarBody会议资料车型轴距mm车身质量kg车身材料构成国内价格（万元）钢%铝%塑料MSHSSAHSSUHSSPHS板挤压铸造LotusEvora25753441.622.711.130.235.470-87奥迪A82992300.70.93347.918.52793-250路虎Jaguar-XJ30323245137756Mg197-255奥迪R82182611730756387232丰田Lexus26002296.520.313.655＞130宝马GranTurismo307049916.351.310.810.20.13.981-186欧美系高档车型车身用材比例：LotusEvora数据来源：EurocarBody会议资料车身形式轻量化效果评估钢制车身上表所列全钢车型中，高强度钢的用量约占60%，先进高强度钢占20%以上，超高强度钢（含PHS）的用量约占10%以上。10万元车可以满足上述高强度钢用量的要求，性价比高是高强度钢应用的优势。高强度钢和少量铝的混合应用对轻量化的效果影响不突出，铝的应用侧重于功能的发挥。铝钢车身铝主要应用在中、高档车上：15-17万的车的车身可用铝12Kg左右，占车身质量的3%；30-35万的车的车身可用铝70Kg左右，占车身质量的8%；80万以上的车的车身可做“全铝车身”。铝塑车身大量碳纤维增强塑料与铝混合应用可做成超级轻量化汽车，但售价在百万元左右。全钢、钢铝、铝钢和铝塑车身的混合应用效果材料的选择对设计的影响–轻量化轻量化评价指标轻量化指数承载设计所能够承受的总载荷FG与无载荷设计的固有载荷FE之间的比列关系：EGFFLBK轻量化系数对于车身或大型车身结构，轻量化系数–白车身重量与抗扭刚度和空间需求的比例关系。.004.005.006.007.008.009360380400420440120001300014000150001600017000LightweightCoefficient(kgx103/(Nm/0xm2)BIWMass(kg)StaticStiffness(Nm/0)LightweightCoefficient,BIWMass&StaticStiffnessRelations欧洲车身会议简介14会议周期：每年10月会议地点：德国•巴德瑙海姆持续时间：3天主办方：AutomotiveCircleInternational会议背景主要参会车企Eurocarbody发布现场●●●●●●按照参会单位类型分类按照参会单位地域分类欧洲车身会议简介欧洲车身会议简介16欧洲车身评价标准（满分50）综合评价25341设计理念与开发思想材料开发与应用生产效率客户价值PPT的完整性与工程聚焦性欧洲车身会议简介2013年获奖车型评分表车型开发与设计理念材料开发与应用生产效率客户价值PPT的完整性及工程聚焦性总分奔驰S级8.138.397.958.167.8640.48宝马i37.918.337.607.517.3538.70雷克萨斯IS7.247.238.397.527.8838.26路虎揽胜7.397.637.277.307.1336.72英菲尼迪Q507.027.267.027.157.2835.74阿尔法罗米欧4C7.407.645.987.006.9534.98本田Fit7.006.127.346.936.9534.34兰博基尼Aventador6.987.576.296.506.1433.47欧宝Cascada6.615.746.417.006.6132.38雷诺Captur6.215.616.706.866.2531.62欧洲车身会议简介2013年获奖车型奔驰S级宝马i3雷克萨斯IS路虎揽胜英菲尼迪Q50阿尔法罗米欧4C本田Fit兰博基尼Aventador欧宝Cascada雷诺Captur欧洲车身会议简介192011-2013年获奖车型评价分析：评分标准基于5个方面：归纳起来为：创新性；新材料；成本；客户；及汇报总结；由图可以看出ECB各项标准得分均有提升，其中材料开发与应用分项得分呈连年递增的形势，且增幅较大，表明各大汽车厂商对材料开发与应用的重视。6.866.466.956.846.837.036.777.106.966.867.197.157.17.197.0466.26.46.66.877.27.42011年2012年2013年开发与设计理念材料开发与应用生产效率客户价值PPT的完整性及工程聚焦性欧洲车身会议解析20欧洲车身解析欧洲车身会议解析21车身轻量化主动安全与被动安全性能车身材料成本降低车身制造工艺成本降低顾客舒适感知程度车身结构设计平台化欧洲车身共完成10项调查，选取6项关注程度较高的进行对比。其中车身轻量化与安全性能的关注程度排在前列，受到各主机厂与供应商的重视。再次，车身轻量化与顾客舒适感知程度也呈现逐年增长的趋势。欧洲车身关注课题欧洲车身会议解析22轻量化材料结构工艺轻量化、成本、安全舒适等与材料密切相关欧洲车身关注课题欧洲车身会议解析2011年获奖车型用材比例分析35.629.127.92843444143.627.217.957.741.565.76654494949.466.680.73.111.33.52373.61.418.12.73102.63.60.2440102030405060708090100现代i40奥迪A6奔驰B-Class宝马1系马自达CX-5路虎Evoque尼桑LEAfFORDFocus大众GolfothersPlasticsALPHSHSS&AHSS&UHSSMildsteels各车型高强钢应用比例集中在60%左右；轻质材料如铝合金应用比例除奥迪、尼桑外均较低。车身用材解析欧洲车身会议解析车身用材解析5.435.22545.731.642.8833.46.439.94674658.248.5863.20.521.71355.88.543.486.13.2953.34.41.650102030405060708090100奔驰SL奥迪A3路虎宝马3系本田CIVIC凯迪拉克ATSSkodaRapidFORDFUSIONothersPlasticsALPHSHSS&AHSS&UHSSMildsteels2012年获奖车型用材比例分析软钢应用比例在30%左右。高强钢应用比例在60%左右。除去两款全铝车身，轻质合金的应用比例均在10%以下。欧洲车身会议解析车身用材解析147.2949.444.7254.4231.941.742.544.2450.1644.462.551.38412.21.21.63.732.519.22.4953361041.7359.4755871.6014.04110102030405060708090100othersPlasticsALPHSHSS&AHSS&UHSSMildsteels2013年获奖车型用材比例分析轻质材料如铝合金和碳纤维等先进材料得到广泛应用，也是未来车身用材发展的趋势之一；高强钢的应用比例在44％-63％之间。Mercedes-BenzS-Class（2013）车身用材解析接触面积5.16m²白车身重量362kg扭转刚度40580Nm/°Totalweightbody-in-whitewithoutdoors(43.0kg),closures(19.4kg),fenders(3.3kg),forntendmodules(16.8kg).白车身(含四门、机罩、后背门）用材比例LSSHSSAHSSUHSSPHSAluminiumsheets:6×××seriesAluminiumsheets:5×××seriesAluminiumextrusionprofiesFibrereinforcedplasticThermoplasticsCastaluminium24.5％14.0％10.5％7.5％8.0％18.0％2.5％5.5％6.5％0.5％2.5％材料篇BMWi3（2013）车身用材解析接触面积4.044m²白车身重量138.2kg扭转刚度27160Nm/°弯曲刚度18930N/mmTotalweightbody-in-whitewithoutdoors(47.5kg),closures(16.8kg),fenders(frontandrear,11.4kg),allhinges(7.5kg)androofsidelayer(1.7kg).白车身用材比例材料篇LexusIS（2013）车身用材解析接触面积4.319m²白车身重量308.5kg扭转刚度20900Nm/°Totalweightbody-in-whitewithoutdoors(61.0kg),closures(18.5kg),fenders(6.0kg).白车身(含四门、机罩、后背门）用材比例LSSHSSAHSSUHSSPHSAluminiumsheets:6×××series49.4％28.2％15.4％0.6％4.0％2.4％材料篇RangeRoverSport（2013）车身用材解析接触面积4.933m²白车身重量275kg扭转刚度22600Nm/°弯曲刚度8300N/mmTotalweightbody-