特斯拉的轻量化布局
电池密度:特斯拉电池能量密度的提升赋予了 Model 3更长的续驶能力,且应用单个容量更大的2170电池还可降低电池的使用数量,从Model S的7000多节降低到Model 3的4416节,电池节数的下降使特斯拉进一步减重。轻量化材料:目前铝合金和高强度钢仍然是轻量化材料的首选。车身支架上,特斯拉 Model S 采用了全铝合金车身有效地降低了车身重量,Model 3 由于考虑到自身定位与成本控制更多采用了高强度钢。2019国产Model 3采用钢铝混合车身,铝材占比下降至21%,超高强钢占比上升至15%;在高压导线上,特斯拉使用高压铝导线,较相同载流量的铜导线相比减重 21%,且成本更低。
车身结构:特斯拉采用了不同的车身设计,Model 3取消了空气室下板,由塑料件代替下板流水,减重效果达40%;车门无窗框设计相比于冲压窗框减重65%;车门内板、前后车门内板不等料厚设计,优化车门下沉,可实现减重效果。
先进工艺使用:特斯拉不同部分的零件使用了不同的先进工艺,在碰撞吸能的位置(如前纵梁、A 柱、B 柱、后纵梁等)采用热冲压钢板工艺,提高了强度且减轻了重量。Model 3在侧碰吸能的位置如车地板横梁采用超高强度钢辊压成型工艺,比冲压件减重17%以上。
蔚来的轻量化布局
先进连接技术:为了应对铝合金材质本身延展性差、形变难以恢复等特点,蔚来采用多种先进连接技术。包括热融自攻铆接、自冲铆接、铝点焊、冷金属过渡弧焊、结构胶、激光焊接、高强度抽芯拉等先进连接技术。
高密度电池:蔚来ES6电池类型是三元锂电池,供应商是宁德时代,ES6车型都可以选装容量更大的84 kWh液冷恒温电池组(ES8电池组为70 kWh),单体电芯能量密度为 170 Wh/kg,NEDC 综合工况下的续驶里程超过了510 km 。较大的电池容量有效地减少了电池包本身带来的重量。
传统车企的轻量化布局
轻量化电池壳:德国西格里碳素公司已与蔚来达成合作,将为蔚来研发碳纤维增强型塑料(CFRP)电池外壳原型,该电池外壳比传统的铝或钢制电池外壳轻40%,具有高刚性,而且比铝的热导率低200倍。采用该材料的电池包后不仅可为蔚来旗下电动车型减轻一定的重量,还会给换电带来便利。
大众汽车在其全新的新能源汽车平台MEB中使用全新的车身布局,将电池与电机融入车身底架,采取平板式电池模组放置于车轴两侧,同时采用铝合金材质作为电池壳保护电池,减少电池包重量推动轻量化。
比亚迪是国内重要的传统燃油车厂商,同时也是重要的新能源厂商,在新能源汽车轻量化方面有较大优势。比亚迪在其e平台上将电机、电机控制集为一体,有效降低了车身体积与质量。其中重量下降25%,功率密度却提升20%。
总体来看,特斯拉和蔚来汽车作为新能源汽车的领军车企,其轻量化应用具有标杆效应,国内车企除比亚迪之外,北汽新能源、吉利汽车等也纷纷紧跟轻量化进程节奏,在材料、工艺和结构轻量化上均加速布局与应用。
目前来看,特斯拉和蔚来的汽车轻量化引领行业,在材料、工艺和结构轻量化上都形成了自身独有技术优势。