不谈性能的轻量化都是耍流氓

2020-6-10 20:43 516 0
简介
车身设计的好坏对于普通消费者来说,并不像动力系统那样能通过直观的数据或者驾驶感受来进行评判,也不像底盘一样能在弯道和坑洼路面上让它原形毕露。而好的车身又是使整车噪音和震动控制、底盘操稳性、整车行驶耐久 ...

车身设计的好坏对于普通消费者来说,并不像动力系统那样能通过直观的数据或者驾驶感受来进行评判,也不像底盘一样能在弯道和坑洼路面上让它原形毕露。而好的车身又是使整车噪音和震动控制、底盘操稳性、整车行驶耐久可靠性等车辆相关性能得到保证的基础前提,那么又如何评价一辆车车身设计的好坏呢?

如何评价一款车车身设计的好坏

目前车身设计的大趋势是轻量化设计,本质是通过一些合理的结构、新材料、新工艺,用更低的重量去实现相应车型的性能目标。那么换句话说,在目前行业大趋势下衡量一款车车身设计的好坏是可以通过轻量化设计的水平来进行评价的。

关于车身轻量化设计的评价,我们可以引用目前汽车行业内比较认可的一个计算公式----轻量化系数计算公式。通过计算所得的轻量化系数来对比评判不同厂家车型所处的行业水平。

注:L为轻量化系数、m为白车身重量(不包含四门两盖及玻璃)、KTG为车位扭转刚度、A为四轮的正投影面积(即轮距×轴距)

首先我们来解读一下这个公式的相关变量。m是指白车身的重量,不包含四门两盖以及前风挡玻璃。将m定义为白车身重量是因为动力系统、底盘系统、开闭件等主要安装在白车身结构上,而车身的相关性能是由白车身框架结构所决定的,所以轻量化系数里主要考核的是单位重量的白车身所实现的车身性能。

车身性能的考核指标主要是弯曲刚度和扭转刚度(弯曲和扭转模态在整车体系下评价会更合理),而与汽车行驶品质关联比较紧密的主要是扭转刚度,扭转刚度的大小对汽车底盘的操稳、行驶在凹凸路面上车体的抗变形能力影响都比较大,所以性能目标的变量主要选用扭转刚度。

把轴距与轮距之间的正投影面积A来作为分母的加权主要考虑的是车身弯曲和扭转刚度的激励主要来源于四个车轮,车轮虽然是安装在底盘上,但是底盘的安装点是在白车身上,其次是考虑不同级别车型之间的性能差异。

从这个公式我们也可以很直观的得出一个结论:同级别车型中,白车身重量越低,扭转刚度越高,轻量化系数就越小,也就是车身轻量化设计越好,反之则越差。

国际一线OEM的轻量化处于什么水平

在行业内,整车品质的评比有JD-power,发动机和内饰的评比有沃德十佳,外观造型也会有诸多媒体和行业协会发起的评比奖项,而关于车身设计好坏的评比机构和平台,对于普通消费者来说从媒体上获取的信息可能相对较少,实际上也有诸如欧洲车身年会(ECB)、中国汽车轻量化年会(已举办四届)等作为各大OEM展示自身车身设计水平的舞台。

ECB参比的机构组成

我们先来看看2011~2015年这五年ECB获奖车型的名单及其轻量化系数。在这份榜单数据里,我们可以很直观的看到,平均轻量化系数与最小轻量化系数是呈现下降趋势,这与目前的行业发展趋势很吻合,驱动动力主要来源于两方面,一是各国家和地区政府对能耗和排放的政策越来越严格,新能源和轻量化设计成为必要手段,二是汽车车身设计水平在提升,厂家对于成本的管控做的更精细化。

2011~2013年ECB获奖车型以及其轻量化系数

2014年ECB获奖车型以及其轻量化系数

2015年ECB获奖车型以及其轻量化系数

在这份统计中,我们还能发现:从2013年开始,随着CRFP和铝合金在一些车体上应用比例的提升,轻量化的最低系数开始突破了2,而且逐年有递减趋势。其次是小微型车轻量化系数都普遍偏高,比如MX-5的轻量化系数高达6.11。这里主要是受限于两方面的原因:其一是受限于制造成本(i3和TT这类豪华品牌成本敏感度不高的车型除外),新材料使用较少;其二是因为短轴距的小型车对扭转刚度的性能要求不高,导致轻量化系数的分母偏小。最后是中高端品牌车型轻量化设计要好于普通品牌车型,同时德系同级别车型轻量化设计要好于其他国家和地区车型。

轻量化系数平均值说明的只是一个行业趋势,而如果要对比具体车型,就需要考虑到车型车身扭转刚度性能以及车型的轮距和轴距。我们再来看看2011~2015这五年ECB获奖车型的性能参数,然后依据轴距对车型进行分级做一个平均值的对比计算。我们将这些车型分为四个级别:轴距2600以下级别,轴距2600~2700级别,轴距2700~2900级别,轴距2900以上级别。同时剔除掉一个最高值、一个最低值,以及超级跑车等影响性能平均值失真的因素。

轴距2600以下有10款车(Alfa 4C和MX-5属于k-car,不计入统计范围,同时剔除掉Golf Cabriolet和BMW i3),平均白车身重量238kg,扭转刚度21813.3Nm,轻量化平均系数3.27;

轴距2600~2700(包含2700)有17款车(剔除Avebtador和F-TYPE这两款超跑对扭转性能评估所引起的失真、同时剔除Opel Cascada和AMG GT S),平均白车身重量280.8kg,扭转刚度21931.4Nm,轻量化平均系数3.17;

轴距2700~2900有12款车(Mustang未公布扭转刚度值,再剔除掉BMW i8和Corvette Z06),平均白车身重量307.3kg,扭转刚度23680.6Nm,轻量化平均系数3.19;

轴距2900以上有10款车(F150作为pickup不计入样本,再剔除XC90和BMW 7系),平均白车身重量313.4kg,扭转刚度29813Nm,轻量化平均系数2.19。

2011~2012年ECB获奖车型信息

2013年ECB获奖车型信息

2014年ECB获奖车型信息

2015年ECB获奖车型信息

 

从以上的统计结果来看,A0级车车身要达到一线的优秀水平,轻量化系数要达到3.27左右,A级车则要3.17,B级车要3.19,而C级及以上级则有一个大跳跃,需要达到2.19,这主要是因为这个级别车型基本上都是采用铝合金为主要金属材料的车身。

扭转刚度的样本差别比较大,主要原因是高性能车和SUV车型对扭转刚度的要求较高,拉高了整体的平均值。但是ECB这些获奖车型中,不管是家用型车还是高性能车,扭转刚度都普遍要高于其他车型,比如一般日常A级轿车的扭转刚度目标值为18000Nm左右,B级则为20000Nm左右。

在白车身重量方面,平均值的成绩也要优于我们大多数日常用车。举例来说,在ECB获奖的A级车,白车身平均重量在280kg左右,而卡罗拉朗逸这类家用车的白车身都在300kg左右。

这里还要说一点,虽然这些车型里有些轻量化系数非常高,看起来车身设计很“差”。但是实际ECB的年度获奖车型,不仅仅只是考核轻量化系数和车身相关性能,还要考量白车身零件的总数量、采用的新材料、新的焊接和黏合工艺、车型平台通用率等因素,是一个非常全面的考核,所以获奖车型一定是在同级别车型中有着过人之处。

没有对比就没有伤害

没有对比就没有伤害,看了这么多一线厂家的优秀车身轻量化系数以及车身性能参数,我们再来看看国内自主品牌处于什么水平。

我们就拿今年刚举办的第四届中国汽车轻量化年会的参选车型来说,一等奖是奇瑞瑞虎7,瑞虎7轴距2.67m,轮距1.55m,白车身重量为285kg,扭转刚度为21445N,轻量化系数为3.2。由于瑞虎7是全钢制车身,这样的成绩已属优秀,与国际一线钢制车身的水平相当,但是与轴距相当的路虎极光2.96的成绩还是有差距。

参展的另外一款车型江淮iVE6S,作为纯电动车型的轻量化系数为4.8,与同为纯电动车型的宝马i3的1.26差距还是较大,但是江淮已经尝试将铝合金发罩和塑料尾门进行量产搭载,这在国内的厂家中属于较为领先的地位。

目前参与中国汽车轻量化年会评比的车型还相对较少,今年总共才五家,并不像欧美车型那么热衷参与ECB的评比,也从侧面说明车身轻量化设计还没有完全在自主品牌中得到重视。

我们再来对比几款自主热门车型的车身轻量化水平。帝豪EC7长期在轿车销量排行榜处于前十的地位,它的轻量化系数为5.92,号称最美SUV的博瑞为4.97,上汽荣威350为3.63,与这个级别的一线平均水平差别还是较大。

不谈性能的轻量化宣传都是耍流氓

轻量化设计是目前行业的大趋势,各大厂家在近几年的新车型宣传推广上,也经常会拿某某车型比上一代车身减重100kg,某某车型整车减重200kg 来作为品牌宣传。但是从未有厂家公开过他们白车身重量以及相关的车身的性能参数,这些不谈性能的轻量化成绩都是有自卖自夸甚至是偷工减料的嫌疑,所以,飞灵君再此呼吁各大厂家在宣传轻量化减重成绩的同时也能公开车型性能、白车身重量等相关信息。一来可以让车身设计的好坏也能建立一个直观的行业对比数据库(这一部分工作可以交给媒体或者相关机构),对厂家车型进行一个长期的跟踪(很多车身性能引发的质量缺陷问题需要长时间才能显现),同时这样也能彰显各大厂家的设计能力,洗刷偷工减料之嫌;二来也给消费者一个交代,让消费市场朝着更成熟的趋势发展。

同时也呼吁各大自主品牌的厂家,积极的参与到轻量化设计的研发中去,好的轻量化车身设计才是整车性能和行车品质的保证,也是目前行业受限能源和环境发展的迫切发展趋势。所谓是骡子是马也都在轻量化年会上拉出来溜溜,羞于对比只会让企业固步自封,有竞争才有进步。


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