轻量化技术在奇瑞车身开发中的集成应用

奇瑞做车身的轻量化设计，是在2010年才真正开始，之前脑子里面没有太多概念，只知道能做轻一点就轻一点。随着前面的背景，我们才 真正开始研究这些技术。下面，我将从四个方面来介绍，一是汽车轻量化概述，二是车身轻量化的集成开发，第三个是车身轻量化的开发实践，及最后的总结展望。 供非主机厂的同仁进行参考。

第 一部分，汽车轻量化概述。这就是一个背景介绍，王总刚才也介绍了，我这里提两句话，第一个是社会需求，所有人的需求才叫社会需求。这是汽车轻量化的需求。 第二个，汽车做轻量化就是节能、减排，然后目标就是我们下半辈子和后代有更好的生活环境，上有蓝天，下有绿水，这就是我们汽车行业应该承担的社会责任。气 候变暖也是其中的一个。

从 顾客层面来说，这里的顾客更多是购买汽车和使用汽车的用户。顾客有很多需求，汽车轻量化，一个是燃油经济性，希望汽油用的越小越好，动力越稳，开起来感觉 也好，这是用户的需求。还有安全性能，重量和安全性是相关联的，这个层面来看汽车并不是越轻越好，但是间接要求了汽车重量控制的需求。还有法规规定了两件 事，汽车的进和出，进就是消耗的燃料，加油，出就是排放，这两点也是我们说的环保和能源两部分。轻量化得益于新能的开发，总承的开发就是汽车重量的控制。 除了前面说的一些事和环境的价值外，减重的对汽车本身还有一些实际的意义，比如排放、燃油、加速等都相关，这个背景不用多说，但是必须要做。汽车轻量化， 特别在现在这个环境下必须要做。

第 二介绍车身对减重的意义，我们看一下车身的比例，我们统计了A00、A0、A0和SUV的比例，这个是30到36%之间，基本上是3%到40%之间，重量 这一块车身占的比重在整车里面是最大的。所以车身重量控制是对汽车总量控制的一个至关重要的方面。这是奇瑞的一个V字型开发的一个过程，从项目的语言到项 目的SOP和上市，V字下面的这个部分是整车系统和零部件三个层级的分解，在预言和设计阶段有汽车的重量、实物阶段，我们进行零部件的实验，现在奇瑞要求 零部件的实验都是由零部件供应商完成。主机厂承担的系统实验，在这个基础上做整备的轻量化实验，来验证重量开发过程当中实际的结果。谈到车身的轻量化，王 总也总结了，我们理解车身轻量化的评价主要还是轻量化系数，这也是ECP的一个指标，它为什么最合理和科学，因为它既引用了重量，又考虑了尺寸，同时又考 虑了刚度，也就是这个车身的性价比，同时又增加了尺寸。具体我就不解释了。

关 于车身轻量化的目标顺序，有人会说直接确定轻量化系数，因为轻量化系数毕竟是一个间接推算的一个目标，直接目标是重量和刚度。所以我们的建议是，确定的第 一是车身重量的目睹，第二是刚度，还有扭转刚度，第三个是轻能源系数目标。有人会问为什么是扭转刚度，因为它占的比例相对较大，安全也是一部分，安全的理 念是一个底线，刚度这一块是有弹性的。我们第一个是确定重量目标，这里面也有一些方法来确定重量的目标。

这 里面有一个有效体积的重量目标，简单来说就是单位体积的重量，这个单位体积不是简单算一下，而是参照车型，再加上结合我们的目标车型。大家知道，体积是系 数乘长宽高，这个系数是一个投影以后的简化的面积，可以算出我们的车身有效体积是多少。这也有一个目标的确立，这是我们要开发的一个新的车型，体积也算出 来了，重量出来了，然后求一个平均值，我们尽可能选择性能较接近的，这样会更合理。

比 如选一个十年前的车跟现在的车做比较，十年前的性能跟现在完全不一样，材料也不一样，选择的车型月接近数会越准确。这是一个重要体积的方法。对于重量，我 们得到一个分析，这是车身的分析，有车身系统和一些相关的附件系统。 可以看到，车身分几个系统和子系统以后，下一步车身的比例占到45%左右，这也是我们高目标确认情况下的一个目标，这是我们分解目标的一个体积的参考比 例。

接 下来谈一下刚度设计，刚度跟轴距相关，不同的轴距刚度不同。我们总结了ECB展示车型的数据，从高到低的数据来排，欧洲会议上展示的轻量化数据真的有的很 吓人，宝马的一个车已经到了1了，而我们都是3到4之间。做到这个1以下的就要采取一些非极端的方法。我们要有刚度的要求，疲劳性的要求，甚至开车的水平 也影响一些减重的效率，还有安全以及其他的匹配性能的要求，以及制造和材料，还有一个就是成本和产品质量的要求。这些都是影响轻量化设计方面。轻量化是一 个全学科的事情，有基础的学科、材料、工艺以及我们说的这些东西。

在 做轻量化设计时，也要讲过程和方法。对于车身我们采取截面分析，连接接头的分析，以及快速的建模的方法，快速的验证一些性能，同时还有声学腔分析过渡模态 分析以及零部件刚度与情态分析和NVH的验证。实物的分析又有一些工艺和材料的验证。在做轻量化时，安全是底线，刚度低一点一般的用户可能没有感觉，专业 的用户也感觉不出来，当然，如果你加上一个底盘系统，如果你是非常专业的人感觉操作上有一些变化，但非专业用户是感觉不出来的。这些指标设计的时候，可能 就不一定做的最高，所以安全是底线。比如实验的五星，大部分都是五星，如果别人做五星二我们做四星是不够的，所以安全是我们的底线。安全这一块也是影响我 们的重要部分，因为安全性能取决于我们的传力途径，框架零件已经材料和吸收碰撞当中的能量，安全有一点，如果我们的重量越轻，碰撞过程中产生的能量越小， 这时候，这些结构要求相对来说也更低一点。这就是说越好的东西越好，越差东西东西越差的概念。所以我们也有一些过程和方法在里面。

结 合我们的实践来总结一下汽车轻量化途径。我们归结五点：材料方面，工艺方面，结构轻量化、框架轻量化和边界轻量化。材料方面有很多材料在使用，比如高强度 钢，铝合金、镁合金，复合材料、结构胶以和一些特殊的材料。工艺轻量化有BITWE、B2TR还有B3、B4、B5的一些液压成型这是我们总结的车型和实 施路径以及价位的关系，铝合金应用的车型是60多万到100多万，局部的一些小零部件不散，都是大中型零部件为主。碳纤维是50到几百万，结构和框架是几 万块钱，还有高强钢度材料的应用。轻量化是一种平衡，这是轻量化和成本之间的匹配，横轴是我们的重量，纵轴是我们的成本，我们的起点在这里，A和B是什么 差别呢，A到B就是做结构优化，做一些尽可能不浪费，这个阶段的任务主要是不浪费，不能把材料和重量浪费，这个阶段如果我们追求更高的轻量化的要求，这是 我们实验室一些特殊的材料以及一些特殊的设计方法。这些材料可能会产生一些成本，这时候我们成本有一些增加，重量会减轻。到C我们达到更轻的轻量化的产 品，到C这边是我不够的，还需要往前走，这样的话成本可能会有比较大的增长，但是轻量化可以得到一个有效的控制。所以国内大部分的区间还是在AB这个区 间，主机厂特别是国内的主机厂自主开发的产品，在这个区间还有一些材料的浪费，并没有做到最优化。此时我们的任务更重。

下 面从五条路线做简单的阐述，材料轻量化情况看起来很复杂，在材料里面，钢材是之前的老大哥。现在出来很多的轻资材料，两者看起来是否认有竞争力，到了你死 我活的阶段，但是从主机厂来看，每个材料都有各自得优点，因为现在还没有找到一个既便宜又轻、工艺性又好的材料，所以现在的材料各有各的优缺点。所以，很 长时间两者都是相互的，有的地方用一些铝合金的有的是非金属材料的优点，还有一些地方必须要用钢来做。还也一些其他的复合材料。我们的理解应该是，长时间 以来肯定还会是多个材料混合式使用，这是我们材料轻量化里面目前的一个状况。材料的应用，不仅仅是主机厂自己能够用，也需要得到材料供应商的大力支持，比 如说今年年2月份的，我们有一个新开发的产品，就有地板的厚重量要一个特殊的材料，因为受到强度、工艺等影响，最后定的材料是DP590，是SE突破，导 致零件开裂。最后找到了曲钢，SE突破后说不行了，不没有了就是有的厂家价格比较高，比三四年前开发的时候，这个材料奇瑞也开发过，也想沿着配套化生产来 做，但是真正用的时候用不了，然后就把它放弃了，这时候主机厂就在呼吁，我们产品新材料的开发，不仅仅是前期，后期也要共同发展。

工 艺轻量化，比如TRB，滚装件等等。还有结构方面的及这个东西更多集中在主机厂的设计为主，前面谈到的跟零部件供应商为主。也是主机厂控制的一部分，就不 做细节介绍。这里谈到一些框架的构建，甚至一些接头优化。这其实大部分都掌握在设计公司和主机厂。这个框架我们做的一些优化，我们用快速的模拟方 法，SFE也好，快速的模拟方法也好，这是奇瑞做的某一种产品。这是奇瑞的现象，这是我们的接头的优化。这两个是解决了安全问题，这是一些工艺性的优化， 奇瑞也在做材料的轻量化，粗料的材料，还有一些高强度材料，超高强度材料。我们高强度材料和特殊材料的应用都会对整车产生影响。这是我们一个产品，通过结 构优化，通过材料的调整，我们把性能提升了一大截，重量没有办法。性能提高了，重量没有增加。

最后总结，在国内情况下，轻量化还是发展阶段，包括结构和设计能力还需要提高，还有一些轻量化的材料还是比较谨慎的，总的形式来看，提高了设计能力，同时我 们工艺能力以及轻量化材料的应用是我们同时要提升的。我们走的路线顺序是这样，这是我们国内主机厂的一些建议。谢谢大家。