汽车轻量化技术_吉利汽车研究院

7
6.8 6.6 6.4 6.2 6
6.77
2011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
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。
车身用材解析
Mercedes-Benz S-Class（2013）
接触面积 白车身重量 扭转刚度 5.16m² 362kg
材料篇
40580Nm/°
LSS HSS
0.5％ 2.5％
AHSS UHSS
6.5％ 5.5％
14.0％
PHS
Aluminium sheets: 6 × × × series
车身用材解析
3.4
46 58.2
others 48.58 63.2 Plastics AL PHS HSS&AHSS&UHS S Mild steels
奔驰 SL
奥迪 A3
路虎
宝马3系
本田 CIVIC
凯迪拉克 ATS
Skoda Rapid
FORD FUSION
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。
• 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。
• 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
为什么轻量化
动力性 能提升 加速操控 性能提升 耐久性 疲劳减少50%
制动距 离缩短
抵消功能增加 的重量
整车减重 10%
燃油经济性 提升
安全 节省10%动能 尾气排放
车身用材解析
1.4
others Plastics 80.7 AL PHS HSS&AHSS& 27.2 UHSS Mild steels
41.5
43.6
17.9
现代 i40 奥迪 A6 奔驰 B- 宝马1系 马自达 Class CX-5
路虎 Evoque
尼桑 LEAf
FORD Focus
大众 Golf
18.0％
24.5％
Aluminium sheets: 5 × × × series Aluminium extrusion profies Cast aluminium Fibre reinforced plastic Thermoplastics
2.5％
8.0％
7.5％ 10.5％
铝钢车身
铝塑车身
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： FG
LBK
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。
Lightweight Coefficient, BIW Mass & Static Stiffness Relations
21
欧洲车身会议解析
欧洲车身关注课题
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
22
欧洲车身会议解析
2011年获奖车型用材比例分析
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 35.6 43 29.1 27.9 28 44 41 57.7 65.7 66 3.6 3.1 18.1 11.3 54 49 49 49.4 66.6 0.2 2.7 3.5 4 2 3 4 3 10 7 2.6 3.6
W BI
M
s( as
kg
)
欧洲车身会议简介
会议背景


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： Automotive Circle International 主要参会车企 Eurocarbody发布现场

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14
欧洲车身会议简介
按照参会单位类型分类
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 对轻量化的效果影响不突出，铝的应用侧重于功能的发挥。 的混合应用 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”。 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。
欧洲车身会议解析
2013年获奖车型用材比例分析
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
14 42.5 49.4 19.2 44.7 36 54.4 31.9 1 4 6 2 10 2 8 59.47 32.5 44.2 50.1 95 55 0 3 14.04 2.4 4 3 2.2
2 0 3 /(Nm/ xm ) ficient (kgx10 ef Co ht eig Lightw
FE
.009
.008 .007 .006 .005 440 .004 17000 16000 15000 S 400 380 14000 360 420
tati
c St
iffn ess 13000 (Nm 0 12000 /)
宝马i3
雷克萨斯IS 路虎揽胜 英菲尼迪Q50
7.91
7.24 7.39 7.02
8.33
7.23 7.63 7.26
7.60
8.39 7.27 7.02
7.51
7.52 7.30 7.15
7.35
7.88 7.13 7.28
38.70
38.26 36.72 35.74
阿尔法罗米欧4C
本田Fit 兰博基尼 Aventador 欧宝Cascada
数据来源：Euro car Body 会议资料
车身材料构成
铝% 国内价格 （万元） 70-87 93-250 Mg1 97-255 232 55 ＞130 81-186
MS
1.6 0.9 5
板
11.1 47.9 77
挤压
30.2 18.5 5
铸造
塑料 35.4
Lotus Evora
奥迪 A8
路虎 Jaguar-XJ 奥迪 R8 丰田 Lexus
Biblioteka Baidu 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
2011-2013年获奖车型评价
7.4 7.2
7.19 7.03 6.86 7.15 6.95 7.19 7.1 6.96 6.84 7.10 6.46 6.83 6.86 7.04
7.40
7.00 6.98 6.61
7.64
6.12 7.57 5.74
5.98
7.34 6.29 6.41
7.00
6.93 6.50 7.00
6.95
6.95 6.14 6.61
34.98
34.34 33.47 32.38
雷诺 Captur
6.21
5.61
6.70
6.86
6.25
31.62
欧洲车身会议简介
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。
欧洲车身会议解析
2012年获奖车型用材比例分析
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 6.4 5.4 35.2 1 4 45.7 25 31.6 42.88 33.4 86.1 39.9 67 95 1.6 3.2 21.7 5 3 3.3 5 4.4 5.8 8.54
数据来源：Euro car Body 会议资料
塑料 挤压 铸造
国内价格 （万元）
雪铁龙C4 奔驰C级 欧宝Astra 奔驰E级 雷诺Latitud 奥迪A6
2608 2760 2685 2874 2760 2912
376.2 435 415.5 492 423 379.3
20-31 30-48 30.8 46-90 24-29 35-70
数据来源：Euro car Body 会议资料
车身材料构成
轴距 mm
2300 2470 2578 2690 2761 2820
车身质量 kg
240 305 373.6 377 304 —
MS
35 54 35.7 40.2 19 55
HSS
45 33 56.9 30.1 49 29.1
AHSS
12 4 0.4 18.6 19 9.5
车身用材解析
1
1.2
1
4 1.6
1.6 1.7 3.7
44.4 62.5 87 51.3
others Plastics AL PHS HSS&AHSS&U HSS Mild steels
41.7
7.29
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。
UHSS
8 2 1.8 2.4 13 3.3
PHS
国内价格 （万元）
17-23
8 5.1 8.8
9-12 12-18 12-17 17.39 17-30
POLO5
福特Foucs
斯柯达Superb
欧美系中档车型车身用材比例：
车身材料构成，% 车型 轴距 mm 车身 质量 kg 钢% MS 49.7 25 40.6 14.2 44 29.1 HSS UHSS AHSS PHS 44.1 61 53.1 68.4 49 41.5 2.5 9 4.5 8.4 3 11.3 1.8 6.2 2.4 13.5 0.4 1.6 2.6 1.9 板 3.7 3 铝%
• 1969 Chevrolet – 整备质量 1517kg • 2009 Chevrolet – 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
欧美系中低档车型车身用材比例：
车型
菲亚特新500 POLO5 斯柯达YETI越野 福特Foucs 斯柯达SuperbⅡ 雪铁龙C-5
减少7%
有效负载和牵 引增加
4
轻量化的必要性
重量与性能
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。 安全
成本 经济性 动力性
动力
乘员
操稳 制动
电 气
车身 内外饰 底盘
载货 拖 车
前轴荷
后轴荷
重量与性能
视频 – 1969 vs 2009
19
欧洲车身会议解析
欧洲车身解析
20
欧洲车身会议解析
欧洲车身关注课题 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。
按照参会单位地域分类
欧洲车身会议简介
欧洲车身评价标准（满分50） 2
材料开发与应用
设计理念与 开发思想
1 综合 评价
3
生产效率
PPT的完整性与 工程聚焦性
5
4
客户价值
16
欧洲车身会议简介
2013年获奖车型评分表
车型 奔驰S级 开发与设 计理念 8.13 材料开发 与应用 8.39 生产 效率 7.95 客户 价值 8.16 PPT的完整性 及工程聚焦性 7.86 总分 40.48
宝马GranTurismo
27 6
2600 3070
218 261 229
499 16.3 51.3 10.8
17 30 6.5
10.2
75 63 20.3
0.1
8 7 13.6
3.9
Lotus Evora
材料的选择对设计的影响 – 轻量化
全钢、钢铝、铝钢和铝塑车身的混合应用效果
车身形式 轻量化效果评估
雪铁龙C4
奥迪A6
奔驰B级
奥迪Q5
2699
2807
387
452.7
27.9
32
58.8
56
10.3
12
2.7
0.2
32-36
38-68
奔驰E级
欧美系高档车型车身用材比例：
车型 轴距 mm 2575 2992 3032 车身质 量kg 344 300.7 324 钢% HSS AHSS 22.7 3 1 UHSS PHS 3 3
汽车轻量化技术
--- 欧洲车身会议解析
吉利汽车研究院 熊飞 June 26, 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？
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。