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標題: 電動車减肥三部曲-虎嗅網 [打印本頁]

作者: admin 時間: 2022-5-25 14:59
標題: 電動車减肥三部曲-虎嗅網
在F1的名流堂里，柯林·查普曼固然名望不如恩佐·法拉利，但也是一個绕不開的風云人物，20岁就建立了超跑品牌“路特斯”，名下的車队曾七夺F1年度总冠军，在上世纪六七十年月堪称是所向無敌。

和恩佐·法拉利分歧，查普曼不喜好以马力论英雄，而是将工程學和開战役機的履历用在車身设计上，并大获乐成。用他的话说就是：“大马力能讓你在直线上很快，但轻量化能讓你在哪兒都快！”。翻译成現代汉语：“宁少十马力，未几一千克”。

但很惋惜，查普曼在1982年因病归天，路特斯這個品牌也从此流离失所，前後展轉于美國人、意大利人和马来西亚人之手，而谁都不會想到，路特斯會成為特斯拉Roadster的“缪斯”，不是由于它的電動化成就，而是轻量化设计。

固然電動車去掉了發念头和變速箱，但却增长了電池這個大块头，反而更重了，對轻量化需求非分特别急迫。

以第一代Roadster為例，為了到達近400千米的续航能力，它背上了6831颗小圆柱電池，单這些就320千克，再加之线束、冷却體系、BMS、托盘和上壳體，電池包总重量到達500千克，要晓得，一台發念头加之變速箱和冷却體系也只有300千克摆布。

為了讓Roadster跑得更远更快，工程师们从路特斯上找到了很多灵感，好比调解了車身架谈判利用碳纤维质料，终极做到了百千米3.6秒的加快度，一扫人们對電動車“非丑即差”的呆板印象。

在汽車行業，减肥能带来吹糠見米的結果：車身重量每低落10%，油耗可以削减6-8%，加快時候削减8%，排放量削减10%，制動間隔削减5%。但價格也不菲，必要同時對质料、布局和工艺做出扭轉，并且牵一策動全身。

在燃油車期間，只有奢華品牌或機能車才有本錢寻求“妖怪身段”，像是在答复一道奥数加分题。而到了電動期間，因為身段平空增重了上百千克，减肥成為了摆在車企眼前的一道必答题。

1、車身：抽脂塑身

1985年，在德國汉诺威展會上，两名身段修长的女子绝不费劲地举起了奥迪100的全铝車身，推開了車身轻量化的第一道肆意門。

在此以前，铝合金主如果用在航空范畴，它的成份一度被德國視為國度秘密，以後才渐渐走入了汽車范畴。比拟于傳统的低碳铁，铝合金要轻三分之一，伸缩性和可塑性更好，可以或许在產生碰撞的時辰更好地吸取溃缩（即經由過程變形分离碰撞動能）。

但是，一種新材猜想要被量產車所采取，只是機能超卓還不敷，换了新的质料就必要新的工艺或布局，只有三者共同默契才能實現“质量—本錢—機能”之間的均衡。

八年以後，奥迪在汉诺威展會上正式推出了ASF（Audi Space Frame）觀点車，這款没有颠末涂装处置的車闪着刺眼的银光，它也是A8的雏形。1994年，采纳了全铝車身的第一代奥迪A8正式量產，它的重量比上一代旗舰車轻了248千克。

這重要得益于ASF的布局设计，焦点逻辑就是把符合的质料放在符合的位置。好比支票借錢，在A柱、B柱和纵梁等位置，用高强度质料，在其他处所選擇本錢较低的钢材，从而在知足碰撞请求和整車機能不受影响的条件下，尽可能减轻零部件的重量。

有了全铝車身和ASF布局设计，就差工艺了。

傳统的低碳钢主如果采纳電阻焊接，本錢低，速率快，但和铝合金不匹配。直到1999年，奥迪A2這款車第一次用到了激光焊接，大大解决了铝合金材质的毗连坚苦问题，鞭策了全铝車身的利用。

跟着時候的推移，愈来愈多的轻型质料也陸续上車，包含高强度钢、镁合金、钛合金和碳纤维复合质料等。對車企来讲，車身上的质料越丰硕，工艺上的毗连就越坚苦，布局设计就越繁杂。

好比最新一代的奥迪A8已再也不是全铝車身，而是用了包含碳纤维、镁合金在内的4種质料，铝合金占比只有58%，乃至重量都比上一代重了约50千克。但這其實不代表轻量化再也不首要，而是還有其因。

一方面是由于像碳纤维如许的质料仍然有些攀附不起，每千克约為120到200元，至關于铝合金的4倍，并且用在出產上效力也比冲压低很多。另外一方面，車企在布局和毗连工艺上不竭获得冲破，可以将分歧质料用到极致，加强刚度和平安性的同時也能低落本錢，从而得到一個“完善身段”，算下来，比全铝更劃算。

新一代奥迪A8車身段料组成

换句话说，工艺可以經由過程组合加工的方法，补充质料自己的缺点。

跟着電動車起头普及，車企不克不及只寻求极致的機能，也要斟酌赚錢问题。是以，质料也呈現“降级”，好比，2018年宝马推出了新款i3，為了扩展销量，車身从碳纤维酿成了铝合金；特斯拉Model 3的車身也从以前的全铝酿成了钢铝夹杂（铝占比约為20%）。

這時候就轮到工艺阐扬感化了。

2、压铸：八块腹肌

2020年9月22日，马斯克颁布發表Model Y将采纳一體式压铸後地板总成，零部件从80個酿成2個，焊点从以前的700—800個削减到50個，原料收受接管操纵率可以到達95%以上。一顿操作下来，車體总重量低落了30%。

某種水平上，特斯拉選擇一體化压铸技能既是一種無奈之举，也是一種冒险。

压铸工艺在汽車制造中早已有之，其道理简略来讲雷同于将熔融的金属注入磨具，期待冷却後就获得一個成型的金属铸件。但由于在成型进程中的热胀冷缩轻易呈現偏差，利用范畴比力有限，傳统車企的压铸件常常替换的长短布局件，在大型布局件上试水一體化压铸，這仍是第一次。

特斯拉此次工艺进级，至關于把一個圆鼓鼓的肚子直接压出了八块腹肌，免却了健身跑步這個环節。

一體化压铸将冲压和焊接两個工艺归并，简化了白車身的制造进程，并且零部件数目骤减也低落了模具開辟和组装本錢，而且大幅削减了呆板人的利用。同時，一台压铸機占地仅100平方米。按照马斯克所述，采纳大型压铸機後特斯拉工場的占地面积削减了30%，算下来制造本錢降低了40%。

這类做法不但對冲了Model 3車身从全铝酿成钢铝夹杂以後增重所带来的晦气影响，并且能进一步晋升出產效力，扩展销量。

固然一體化压铸是新技能，装备、质料、工艺和本錢都存在不肯定性和挑战，但這其實不故障汽車行業曩昔两年刮起了一股压铸風暴，包含蔚来、小鹏、華人运通如许的新权势，也包含電動化轉型比力激进的沃尔沃，都在自動拥抱這类新技能。

总的来讲，一體化压铸是對傳统汽車制造工艺的一次庞大變化。它的感化其實不限于给車身减重，而是對汽車出產效力的一次系统化进级。

3、三電：优化骨架

在一辆電動車中，電池、機電和電控占了总重量的20—40%，跟着减重需求的急迫，這头“房間里的大象”来到了台前。

依照傳统思绪，第一反响就是换质料。好比将電池Pack壳體从钢材酿成铝材。早在2019年，宁德期間就声称将航空级此外“7系铝”用在電池包下箱體，如许做能讓整車质量削减250千克，電池體系能量密度晋升50%[12]。

其次是布局设计，化零為整。好比比亚迪的“八合一”電驱體系經由過程将分歧模块集成化，可以實如今不异世界盃投注,功率下，零部件體积减小20%，重量低落15%。别的，通用的奥特能（Ultium）纯電動平台經由過程無线BMS體系，也可以或许削减90%的线束安插。

但這些并無涉及電池包减重的焦点。電池包有两個显著的特色：一是電芯重量盘踞了六成以上；二则是它的层级繁杂，不但包含成百上千的電芯打包成的模组，另有BMS、冷却體系、高压线束和外壳等。

是以，最有用的减肥是有的放矢。比拟于在壳體和BMS上的邊际改良，扭轉電芯外形和全部pack的成组方法才能优化骨架。此外，想要晋升體系能量密度，最简略有用的法子就是去中介，削减中心布局件的数目。

2020年，比亚迪推出刀片電池，又长又薄的单體電芯形如刀片，直接跳過了模组环節，将電芯集成電池包（Pack），這就是所谓的CTP（Cell To Pack）。宁德期間、蜂巢能源等其他同業也采纳了一样的设计思绪。

固然CTP免却了模组，但上百千克重的外壳却仍然存在，這時辰業内呈現了一種更斗胆的思绪：既然電池是平铺在車辆底部，為什麼不爽性把車身地板看成電池壳，把車身、電池和底盘集成一個总體，将電池直接做成整車布局件。

這类设法几多有些“第一性道理”的意思，至關于把電池看做是汽油，把車身和底盘中心的空間看做是油箱。用马斯克的话来讲就是：“没需要在盒子内里再装一個盒子。”

2020年，特斯拉官宣了CTC技能。马斯克暗示，采纳了這項技能以後，可以免却370個零部件，能為車身减重10%，每瓦時電池本錢也将降低7%。客岁10月的柏林超等工場公布會上，特斯拉對外表态了4680的電池组，它可以直接作為車身布局的一部門。

比拟于CTP，CTC不但可以将體系能量密度晋升了一個条理，更首要的是它的呈現可讓電池厂冲破電池包的范围，直接将技能延长到底盘開辟，而這是整車最關头的零部件。

海内最先提出這個设法的则是曾毓群。2021年年头，宁德期間颁布發表将于2025年先後推出CTC（Cell To Chassis）技能，将電芯和底盘集成在一块兒，能讓電動車续航里程到達800千米以上。

若是把换质料和布局设计比作是想法子讓一小我的衣服變得更轻，那末已量產的CTP和為期不远的CTC则是在想法子低落人自己的體脂率。

4、尾声

知乎上有人提過一個问题美國黑金,：“100 米短跑提高 0.1 秒有多灾？”

海内最有資历复兴這個问题的苏炳添亲身作答：“那太难了。0.1秒可利害啦，提高0.01秒都有点难。我从9.99到9.91（提高0.08秒）用了3年時候吧。”

一样的事理也能够合用于電動車體系能量密度和减重问题上，续航从300千米到600千米相對于轻易，但越日後技能冲破难度就越大，邊际改良的本錢也就越高。

但這不料味着就不消再啃這根硬骨头了，相反，越难的事越要去做，由于新能源車革命从不成能一挥而就，而是在一点一滴中从量變實現质變的。

参考資料：

[1] 汽車轻量化及一體化压铸件行業阐發，东方证券

[2] 一個不少人都關切的问题：纯電動車和汽油車開起来到底有啥區分？，纯電車EV

[3]【拆車】讲真，铝制車身是新技能？你可以去打脸了，拆車坊

[4] 奥迪A8牛叉的轻量化技能，严说一点

[5] 特斯拉扭轉汽車行業的“一體化压铸”是甚麼，睿格資產

[6] 中鼎股分深度陈述：智能底盘营業發力，橡胶件龙头迎全新成持久，西部证券

[7] 滑板底盘太火，拓普團體也欲入局，盖世汽車社區

[8] Tesla Model S Weight Distribution，Teslarati

[9] 汽車行業一體化压铸專题铝压铸向大型化一體化成长，國信证券

[10] 冲產量？不！「铸」產量才性感！42号車库

[11] 制娛樂城推薦,造是第一出產力，一體压铸是本錢暗码，你把握了嗎？汽車之心

[12] Pack轻量化宁德期間選擇“7系战役铝”，高工锂電

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