碳纖維有沒有？沒有。

全鋁車身是不是？不是。

主要用什么？半鋼半鋁。

新造車企業(yè)愛馳，以展示首款量產(chǎn)車U5白車身的方式，坦“白”交代了車身主要材料。11月2日，U5白車身實物亮相在澳門舉行的2018中國車身大會，讓我們有機會一睹其裙底風(fēng)光。

愛馳U5白車身亮相中國車身大會

雖然沒有用風(fēng)頭正勁的全鋁車身或者碳纖維，但U5白車身“上鋼下鋁”，上半身與開閉件使用強度可達2000MPa的熱成型鋼，極其強悍；下半身大量使用鋁板、鋁型材與真空鑄造鋁合金，盡力輕量化。

鋼之強與鋁之輕兼得，車身減重近50千克，同時剛性還較行業(yè)平均水平高出近60%。

愛馳怎么做到的？

1、為電動汽車打造車身

“輕量化對于車輛續(xù)航里程的提升是毋庸置疑的。每減少100kg的質(zhì)量，續(xù)航里程大約可以增加5%?！?/p>

愛馳汽車首席輕量化專家孫黎，在中國車身大會上介紹了U5的白車身。孫黎表示，一些傳統(tǒng)汽車廠商，基于燃油車型基本結(jié)構(gòu)進行改造開發(fā)電動車?！拔覀冏鳛橐患倚屡d造車企業(yè)，是根據(jù)電動車的特點進行正向開發(fā)，設(shè)計出適合電動車的車身結(jié)構(gòu)。”

孫黎

電動汽車由于要裝載大量動力電池，對車輛其他位置的輕量化需求更高。包括愛馳在內(nèi)的新造車企業(yè)都傾力輕量化。

“愛馳U5是基于愛馳汽車原創(chuàng)的MAS（More Adaptable Structure）平臺打造的首款車型，而MAS平臺是全球首個采用‘上鋼下鋁’車身結(jié)構(gòu)的量產(chǎn)車平臺。這種‘上車身用鋼，下車身用鋁’的混合材料車身很好地平衡了輕量化與成本、安全性之間的矛盾?！?/p>

愛馳U5白車身

輕量化的最終成績是：U5車身重量減輕50千克，與傳統(tǒng)汽車相比減輕了20%。孫黎說，“（U5）車身的輕量化系數(shù)達到2.28，而從去年的歐洲車身大會反饋的數(shù)據(jù)看，平均輕量化系數(shù)在2.8以上，可以看出我們的車身在輕量化方面處于行業(yè)領(lǐng)先?！?/p>

都知道鋼強、鋁輕，其他車企為什么不用這種方式？

孫黎表示，愛馳汽車對材料性能和車身結(jié)構(gòu)的精確把握，以及對車身連接技術(shù)的嫻熟應(yīng)用，讓“上鋼下鋁”成為了可能。

2、材料選擇，各美其美

在現(xiàn)代汽車工業(yè)車身材料上，除了傳統(tǒng)的鋼材，隨著材料工藝進步，已經(jīng)出現(xiàn)了五花八門的種類。

在車身結(jié)構(gòu)件上，主要的用料是鋁合金、碳纖維和鋼材。

從上表看，鋁合金有很輕的重量，強度又還不錯，用到汽車非常有助于輕量化。

把鋁合金最早用到極致的是奧迪。1994年，全球第一款全鋁車身量產(chǎn)車載改款奧迪A8上發(fā)布。但是，為了車身強度等安全考慮，奧迪A8不斷降低鋁合金的比例。最新奧迪A8 鋁合金材料占比降到了58%。從這個車身來看，已經(jīng)采取了多種材料混合的方式。在強度要求高的部位，鋼已經(jīng)回歸成為主力。

新奧迪A8不再追求鋁合金比例

在新造車勢力當(dāng)中，蔚來汽車將鋁合金應(yīng)用再次推向極端。蔚來ES8白車身鋁材的使用比例高達96.4%，號稱全球量產(chǎn)車最高比例的全鋁車身。但是，蔚來ES8遭遇了量產(chǎn)爬坡難的問題，可能就與鋁合金車身的連接工藝有關(guān)。

碳纖維復(fù)合材料是諸種材料當(dāng)中最輕的，同時還能保持非常高的強度。

將碳纖維材料用到極致的寶馬電動汽車i3。2013年，寶馬i3亮相，激進材料應(yīng)用和工藝令世人驚詫。特別是其上車身乘員艙模塊，全由碳纖維復(fù)合材料制造，總重為151公斤。

碳纖維非常輕，但成本昂貴

但是，碳纖維復(fù)合材料所需的碳纖維和環(huán)氧類樹脂成本都非常高，制備工藝成本也高。寶馬i3是量產(chǎn)車當(dāng)中碳纖維最大程度的使用，此后幾年，包括寶馬在內(nèi)，都很少再用碳纖維作為結(jié)構(gòu)件。多數(shù)車企都將碳纖維用于覆蓋件等非承重部分。在新造車勢力中，前途汽車用碳纖維最多，但主要都是行李箱蓋、引擎蓋等覆蓋件。

從車企應(yīng)用不同材料的歷史來看，選材的邏輯，不是追求極致，而是發(fā)揮不同材料的不同特點，還需要兼顧成本和收益。

孫黎表示，對于車身結(jié)構(gòu)而言，在合適的位置用合適的材料，并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，就可以談得上是好車身。

具體到U5白車身，上部用鋼，特別是關(guān)鍵位置用熱成型件鋼，能夠保證車輛有足夠強度。

熱成型鋼流程圖

所謂熱成型鋼，是指鋼材加熱到930°C后成形的一種工藝，在質(zhì)量相同的情況下，強度能達到普通鋼材的3-4倍。

一般汽車用鋼的強度

在汽車界，積極應(yīng)用高強度鋼的車企，比如奔馳、奧迪、大眾等，用到了抗拉伸強度1500MPa的高強度鋼。但是，愛馳U5全車用的20個熱成型零件——Nano 2GPa（即2000MPa）熱成型鋼，抗拉伸強度達到了2000MPa超高強度，比當(dāng)前最高強度還提升了三分之一。

在這樣熱成型鋼的保護下，U5可以在1400Kg AEMDB側(cè)面碰撞（用1400kg的側(cè)面碰撞試驗用可變形壁障）時，側(cè)面侵入非常小。

孫黎介紹，愛馳U5是全球首個應(yīng)用2GPa熱成型鋼的量產(chǎn)SUV。這讓愛馳U5的乘員艙有非常高的強度，這是鋁合金和普通鋼材所不擁有優(yōu)勢。

除了上車身，愛馳U5的覆蓋件很多也還是用了傳統(tǒng)的鋼材?！安豢煞裾J的是，鋁制覆蓋件要更輕一下，但價格也更貴；同時，在發(fā)生一些剮蹭事故時，鋼制結(jié)構(gòu)更容易修復(fù)，而鋁制件則很可能需要直接更換?！睂O黎說，對于消費者而言，鋼制的結(jié)構(gòu)件和覆蓋件，意味著更低的維修成本，甚至更低的保險費用。

愛馳U5下車體選用鋁合金材料，也是物盡其用的理念。孫黎介紹，選用鋁合金，除了輕量化的好處，在前期設(shè)計開發(fā)中也可以省一些模具費用。同時，愛馳汽車在下車身這種關(guān)鍵力學(xué)路徑上使用鋁合金材料，并結(jié)合不同制造工藝的特點，能更好的發(fā)揮鋁合金材料的長處。

3、奧迪供應(yīng)商提供鑄鋁零件

車身材料選定之后，下一步是解決成形工藝和連接工藝。

對于鋼而言，成形工藝和連接工藝都已經(jīng)相當(dāng)成熟了。由于用到了前所未有高強度的鋼材，以及和鋁合金創(chuàng)新組合，在鋁合金零部件成形，以及鋁合金和鋼材連接方面，愛馳也需要克服挑戰(zhàn)。

在鋁合金成形工藝上，愛馳U5下車身用鋁合金，采用沖壓成形鋁材、擠壓成型鋁材、高壓鑄鋁成形三種材料制造。

對于承力部件，要有較高的強度，比如車身框架的鋁合金連接件，主要用鑄造方式成形。愛馳的高壓鑄鋁零部件，最薄處僅3毫米，斷裂延伸率超過10%。孫黎稱，全球只有不超過三家企業(yè)可以做到如此高水平。

這自然是高手之作。愛馳汽車找到了全球輕量化鑄件專家喬治費歇爾公司（GF）。GF是奧迪A8全鋁鑄件供應(yīng)商。愛馳和GF，在先進超高真空鋁壓鑄技術(shù)、汽車鑄造零部件強度優(yōu)化提升、汽車鑄造零部件輕量化解決方案等領(lǐng)域進行了全面的技術(shù)探究與儲備。

鋼鋁各自成形還不夠。愛馳采用“上鋼下鋁”布局，要求上車身和下車身能夠很好的連接在一起。對于汽車生產(chǎn)最常用的焊接方式，由于鋁合金與鋼物理性質(zhì)相差太大，熔點區(qū)別大，導(dǎo)致很難用熔焊的方式焊接。對于1系、3系等焊接性良好的鋁合金，還可以用釬焊的方法進行連接。但是，對于承載部位的鋁合金，比如壓鑄鋁，釬焊無能為力。此時，一般采取鉚接、粘接和螺栓連接。

愛馳采取兩種方式解決鋼鋁連接問題。

首先是，愛馳全球首次實現(xiàn)了同種厚度熱成型鋼與鋁板的自沖鉚連接，這才使得“上鋼下鋁”成為可能。

所謂自沖鉚連接（Self-Piercing Riveting，SPR），是利用沖擊力，將鉚釘刺穿板材，并在模具內(nèi)形成一個反鎖機構(gòu)的連接方式。這種方式在連接過程不破壞板材的鍍層。

自沖鉚連接工藝

其次是，流鉆自攻螺接（Flow Drill Screw，F(xiàn)DS）工藝。這種將螺絲鉆進板材打孔，一邊摩擦發(fā)熱，還一邊攻絲，兼有鉚接、螺接甚至焊接的妙處。

流鉆自攻螺接工藝

愛馳公司介紹，他們的異種材料連接工藝，超越凱迪拉克CT6及其他豪華車廠。

4、設(shè)計：多重安全防護

材料搞得定、工藝搞得定，設(shè)計師心里有譜，就可以大膽設(shè)計結(jié)構(gòu)了。

買車都想買安全的。坐在車?yán)锏臅r候，遇到碰撞，車身結(jié)構(gòu)設(shè)計才能保安全。愛馳的目標(biāo)是打造CN-CAP五星安全標(biāo)準(zhǔn)的電動車。

首先對于乘員保護，愛馳U5使用了創(chuàng)新的車身結(jié)構(gòu)，由前后連續(xù)的縱向截面梁形成“五環(huán)”形堅實的籠形超高剛度車身。白車身扭轉(zhuǎn)剛度超出同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)40%。熱成型鋼當(dāng)然幫助很大。

其次，在行人碰撞防護方面，愛馳的設(shè)計包括，前大燈可壓潰式支架，以降低頭部傷害；前保吸能及行人防卷入結(jié)構(gòu)，在人車碰撞時可防止行人卷入車下，同時降低對行人小腿的傷害等等。

對于電動汽車的安全設(shè)計來講，傳統(tǒng)的乘員安全設(shè)計、行人安全設(shè)計之外，還要加上動力電池包安全設(shè)計。

愛馳U5設(shè)計了增強型電池包骨架結(jié)構(gòu)，360度無死角保護電池包。孫黎介紹，“在電池的前端，我們加了一個熱成型鋼材料的防護板，在車輛底盤遇到一些極端碰撞時，能夠?qū)﹄姵仄鸬胶芎玫谋Ｗo作用?！?/p>

愛馳U5動力電池包下線

對于車輛可能遇到的追尾碰撞，愛馳U5的下車身有合理的載荷傳遞路徑，通過真空壓鑄件傳遞到門檻梁，分散沖擊力?！拔覀儗τ陉P(guān)鍵結(jié)構(gòu)保證足夠高的強度，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計上又很注重撞擊能量的吸收，最大限度地保證電池的安全性。”

鋼鋁混合，再加上工藝創(chuàng)新和設(shè)計創(chuàng)新，愛馳U5設(shè)計了這樣一個白車身。愛馳U5這樣坦白交代的方式，會不會讓消費者對車輛更有信心呢？

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