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吉利汽车研究院总工熊飞:自主品牌轻量化技术路径要先摸清“门道”

2016-03-12 17:05:12

 第四阶段油耗限值标准已于今年起开始执行,目标于2020年将平均油耗降至百公里5升,这意味着中国的自主车企们刚跨过“百公里6.9升”的大关,紧接着便要迎来更为严峻的挑战。作为降低油耗的最有效措施之一,轻量化无疑将再次被放到显要位置,然而技术瓶颈和成本压力这两块“绊脚石”犹在,自主车企要如何走稳轻量化之路?

对此,吉利汽车研究院总工程师熊飞近日在接受盖世汽车记者采访时表示:“在轻量化方面,我们应先从简单到复杂,再从复杂到简单,尽管前一阶段耗时耗力,但是没有这个过程你就不知道轻量化应该怎么做,而当你摸清了其中‘门道’再反过来做,事情就会变得简单多了。”此外,他还就轻量化材料、技术、工艺的发展、自主品牌与合资品牌的差距以及自主品牌轻量化实现路径等话题与记者进行了深入交流。

吉利熊飞专访:自主品牌轻量化之路先要摸清“门道”

吉利汽车研究院总工程师熊飞

盖世汽车:关于轻量化的定义,业界有很多种说法,那么您是如何理解轻量化的?

熊飞:我所定义的轻量化其实不只是减重那么简单,而是在项目初期我们设定了性能目标包括重量目标,在实现这些性能目标的过程中,我们采用了各种技术手段如优化的结构、先进材料及工艺来实现这个重量目标,这些手段称为轻量化技术。例如我们初期设定的重量目标相对前一代车型有所降低,工程师考虑到制动盘跟整车重量、载荷的相关性,优化了制动盘直径从而降低制动盘自身重量,所以早期设定了这个重量目标很关键。当然,这会导致制动钳受约束等各种问题的出现,这时候我们就要通过技术来解决这些问题。

盖世汽车:目前,在汽车轻量化方面,混合材料车身已经成为一种趋势,其中占比较大的要数钢、铝、塑料等。那么分开来看,这几种材料现在的应用情况如何?

熊飞:尽管铝合金或其他轻质金属以及塑料/复合材料已经得到了大量应用,但是中国自主品牌的传统车型依然将会采用更多的传统材料(高强钢、热成形等),因为高强钢在目前的应用技术也比较成熟。现阶段铝合金的应用还是相对较少的,从车身来看,比重大概在3%左右,塑料件的应用将越来越多(比如塑料防撞梁、塑料尾门等),在整车上应用的增长速度比铝合金要快,因为铝合金的应用还涉及到制造工艺以及高额成本的问题。所以中国自主品牌车身仍是以钢为主、其次为铝和复合材料等。

吉利熊飞专访:自主品牌轻量化之路先要摸清“门道”

盖世汽车:塑料在轻量化方面似乎也将发挥更多的作用,您如何看待其今后的发展?

熊飞:塑料的轻量化方案可分为两种:一种是提高功能集成度的需求而采用塑料件方案,比如某车型前端模块,钢制件方案需要18个件,而采用塑料方案可以集成为1个件,实现减重3kg~4kg。另一种是利用塑料的高设计自由度实现造型上的需求。比如塑料尾门,可以满足造型设计需求,同时大幅度减重,可减少4~5个零部件,减重35%~40%(约5~6公斤),并使装配工序简单化。总之,塑料材料本身是有很多优势的,未来所占比重一定会继续增加,但不一定会是很大的比重。

盖世汽车:在具体的轻量化过程中,我们应如何将合适的材料用在合适的地方?

熊飞:任何一种材料被用于轻量化都不光是因为它轻,而是这种材料本身的性能和特点使其可以用在某一汽车部件上,从而达到轻量化的效果。以碳纤维为例,是一个性能驱动设计的典型案例。比如宝马S7,它的门槛件、左通道、上横梁以及整个A柱就是利用碳纤维复合材料各向异性的特点来做的,而对于有些复合材料,比如短纤注塑,由于它是各向同性的,则被用于尾门的局部。比如GMT背胎舱,我们采用GMT材料设计背胎舱本体,而对于底部采用更高强度的twin tex材料进行十字结构加强。这个就是适合材料用适合地方。因此,每一种材料和工艺都要根据具体情况来做,当某一部件对工艺要求比较高,以铝代钢和以塑代钢便很难行得通,而当以其功能属性来要求的时候,便是可行的。

盖世汽车:从目前来看,我们的轻量化研发大多是基于燃油车来做的,考虑到技术通用型的问题,这些轻量化方案是否同样适用于新能源汽车?

熊飞:新能源的核心是三电系统,由于高重量高压电池的布置,需要对底盘结构进行加强,除三电系统部件本身需要另外进行轻量化开发外,其他系统的轻量化技术是可以直接转换的。目前,各种结构优化技术以及铝镁合金、玻璃纤维/碳纤维复合材料等轻量化技术在新能源车上都得到了一定的应用,并取得了良好的效果。

 

盖世汽车:不止材料,轻量化其实还可以从结构、工艺上来做提升的,在您看来,国内外现在的差距主要体现在其中的哪一方面?

熊飞:主要差距还是在设计上及工艺能力,所谓设计其实就是结构,但又不纯粹是结构,这几点其实是相辅相成的。在国外,设计、分析和材料相对来说结合得更为紧密,而国内则相对脱节,这主要是因为我们做车的时间比较短,设计基础比较薄弱。

吉利熊飞专访:自主品牌轻量化之路先要摸清“门道”

盖世汽车:中国在很早之前就提到了轻量化,也陆续推出了一些技术,然而能够实现量产的还是较少,出现该情况的原因是什么?我们应该如何做改善?

熊飞:轻量化是一个正向设计的过程,如果纯粹为减重而减重可能就会带来一个问题——性能的下降。例如提升高强钢的等级降低料厚,但是需要较强的工艺制造能力及结构优化能力。国内自主品牌车型普通高强钢应用比例已经越来越高,但是在超高强钢的应用上与国外相比还有一定的差距,主要归结为成型工艺技术水平限制了国内车型在超高强钢方面的应用。另一方面就是成本的制约,比如铝合金、碳纤维复合材料应用,综合成本仍比较高,需要考虑车型的定位做不同应用规划。这些问题的改善在于重视创新技术的基础性研究,加强车企、零部件供应商、模具商多方合作,提高成型及设计水平,降低开发成本,共同促进轻量化技术国产化。

盖世汽车:此前,中国计划在2015年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9L/100km,吉利在2014年其实已经达标,这得益于吉利的哪些轻量化措施?为满足新的油耗限值标准,吉利下一步有何计划?

熊飞:吉利是一个快速发展的具备正向设计思维的企业,针对开发初期制定的油耗目标,除了动力方面的降油耗贡献以外,轻量化降油耗方面做了很多工作,包括提高高强钢在车身上应用比例、底盘结构拓扑优化、以塑带钢(塑料前端等)、高刚薄壁等轻量化技术。另外,吉利目前销售比较好的A级车,车型相对较小,重量相对较低,这也是我们的一大优势。目前根据2020年5L/100km的目标,吉利建立了自己的轻量化企业规划,针对现有的A、B以及A0级各车型规划了不同的技术路线。

盖世汽车:据了解,吉利今年不仅扩大了轻量化团队,同时还设定了轻量化激励措施,可否为我们详细介绍下这一措施?

熊飞:吉利汽车在安总及冯总的带领下,轻量化的工作得到了快速的发展,轻量化的主要工作之一是发动整个研发团队的力量,只要团队成员提出减重的想法、方案,并在数据上得到体现,便可获得奖励。在以往的开发流程中,工程师的关注点主要在于如何将产品做出来,并不特别强调重量设计,而现在我们要求将重量作为整车的属性性能之一也考虑到设计中,转变为以性能优化为基础的设计工程师。当然如果分解后的系统目标没有达到,也会有一定的惩罚措施,这就要具体问题具体对待。

盖世小结:无论从轻量化材料、结构或是工艺方面来说,“从简单到复杂”的过程强调的都是基础研究以及前期积累的重要性,尤其在面对所谓的技术瓶颈和成本压力之时,这一过程尤显必要。因此,正如熊飞所说,我们不应为了轻量化而轻量化,而应在兼顾产品功能、成本及质量等要素的前提下主动摸索和积累,做到厚积薄发。尽管我们的最终目的仍是要“回归到简单”,但彼时的“简单”显然已经上升到新的高度了。

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