乾貨 | 特斯拉、蔚來的汽車輕量化技術

眾所周知,新能源汽車對輕量化需求更為迫切,據悉,純電動汽車整車重量每降低10kg,續航里程可增加2.5km。目前來看,特斯拉和蔚來的汽車輕量化引領行業,在材料、工藝和結構輕量化上都形成了自身獨有技術優勢。


特斯拉


電池密度:特斯拉電池能量密度的提升賦予了 Model 3更長的續航能力,且應用單個容量更大的2170電池還可降低電池數量的使用數量,從Model S的7000多節降低到Model 3的4416節,電池節數的下降使特斯拉質量進一步減重。


電池連接工藝:特斯拉電池模組裡的電池連接方式比起傳統的電阻焊有著質的改變,與 Model S相比,Model 3上將正負極連接片從一整片鋁片連接變成了佈局在電池組兩側,將兩面鋁片結合成了單面鋁片,減少鋁片使用量,降低電池重量。


電池包結構:減少模組使用,相較於Model S車型(電池包分為16個小模組),Model 3長續航版的電池包則只有4個模組,更少的模組意味著更少的電池包內部隔斷、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電池不同,Model 3 的電池組安裝位置基本覆蓋了乘員艙,利用車身底部高強度鋼結構同保護電池,電池包結構組件只用於承載電池包自身重量,相較Model S電池包減重125kg。


輕量化材料:目前鋁合金和高強度鋼仍然是輕量化材料的首選。車身支架上,特斯拉 Model S 採用了全鋁合金車身有效的降低了車身重量,Model 3 由於考慮到自身定位與成本控制更多采用了高強度鋼。2019 國產Model 3採用鋼鋁混合車身,鋁材佔比下降至 21%,超高強鋼佔比上升至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相比減重 21%,且成本更低。


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


先進工藝使用:特斯拉不同部分的零件使用了不同的先進工藝,在碰撞吸能的位置(如前縱梁、A 柱、B 柱、後縱梁等)採用熱衝壓鋼板工藝,提高了強度且減輕了重量。Model 3 在側碰吸能的位置如車地板橫樑採用超高強度鋼輥壓成型工藝,比衝壓件減重17%以上。


蔚來


鋁製車身:蔚來ES8車身運用了諾貝麗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335kg。ES8還採用了麥格納所為其設計、製造的全鋁前/後副車架;同時蔚來ES8在底盤和懸掛系統全部採用鋁合金材質,車身用鋁率達到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、形變難以恢復等特點,蔚來採用多種先進連接技術。包括熱融自攻鉚接、自衝鉚接、鋁點焊、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電池類型是三元鋰電池,供應商是寧德時代,ES6車型都可以選裝容量更大的84kWh液冷恆溫電池組(ES8電池組為70kWh),單體電芯能量密度為 170Wh/kg,NEDC 綜合工況下的續航里程超過了510公里 。較大的電池容量有效的減少了電池包本身帶來的重量。


輕量化電池殼:德國西格里碳素公司已與中國汽車製造商蔚來達成合作,將為蔚來研發碳纖維增強型塑料(CFRP)電池外殼原型,該電池外殼比傳統的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。採用該材料的電池包後不僅可為蔚來旗下電動車型減輕一定的重量,還會給換電帶來便利。


特斯拉和蔚來汽車作為新能源汽車的領軍車企,其輕量化應用具有標杆效應,國內車企如比亞迪、北汽新能源、吉利汽車等也紛紛緊跟輕量化進程節奏,在材料、工藝和結構輕量化上均加速佈局與應用。


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