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解析零跑C11的压铸技术致力轻量化对标特斯拉?

时间:2024-09-14 09:41:43   来源:江南体育下载

  伴随着汽车技术的加快速度进行发展,汽车的轻量化慢慢的受到重视。目前来看,汽车的轻量化主要历经两个环节,其一就是结构简化,其二就是材料优化。汽车工业发展初期,主要是采用非承载式车身结构,随着设计工艺进步、规模效应减少相关成本,汽车的结构也就逐渐演替成了今天的承载式车身结构。

  而在新能源化过程中,由于电池本身重量较大影响续航里程,汽车还在生产技术层面进行了再次优化,比如时下不少新能源汽车采用的压铸技术。这样的车型有很多,除了早前面世的特斯拉Model Y,像零跑C11(图片配置询价)也采用了这种技术。

  在介绍一体化压铸技术之前,我们不妨回顾一下这项技术诞生的背景。正如前面提到的那样,非承载式车身是车身设计的早期主流技术路径,设计简单、易于组装,但因重量较大,且经济性、舒适性较差,所以在之后也就被承载式车身取代。

  伴随设计工艺进步,规模效应减少相关成本,承载式车身制造工艺得以普及,20世纪60年代末,乘用轿车普遍切换为更为轻便的承载式车身架构。1934年雪铁龙推出第一款采用承载式车身的车型Traction Avant,该车型车身重心下降且更为舒适,随后,通用、克莱斯勒等亦纷纷效仿,陆续推出承载式架构车型。

  对比传统燃油车,新能源车对于汽车轻量化的需求显然更为迫切。据《电动汽车车身结构轻量化研究》,若纯电动汽车整车重量能降低10%,平均续航能力将增加5%-8%,与此同时,信息还显示,汽车整车重量每减少100kg,百公里电耗可降低约7.5%。基于这样的背景,一体化压铸技术也就诞生了。

  目前来看,传统车身结构零部件较多,焊接等制造工序复杂,一体化压铸可实现提升生产效率的作用。按照传统汽车的生产思路,汽车的白车身首先通过冲压、挤压、铸造完成各零部件生产,再使用焊接、铆接工艺将零部件进行连接。这样的过程稳定,但是在装配、生产的时候,过于复杂。

  资料显示,传统汽车的白车身由300-500个零部件构成,焊接点位可达4000-6000个。受益于压铸机设备吨位提升,车身压铸件向大型化、集成化发展,以奥迪A8为例,其减震塔铝压铸件可替代原本由10个零件焊接而成的钢制减震塔,实现减重10.8kg。再比如,特斯拉也采用了这一技术。

  简单来说,一体化压铸就是以单个大型铝铸件替代大量的小型零件。和传统汽车的白车身生产相比,这种技术也有其特殊性。步骤如下:

  与传统造车工艺相比,一体化压铸相当于覆盖了冲压和焊接两个步骤。据国信证券《汽车一体化压铸专题研究》报告数据显示,经过测算,当铝合金用量达到250kg时,就等于减少了500kg的汽车用钢量。正如前面提到的那样,类似于零跑C11的新能源电动车通过减重车身,可大大降低能耗,进而增加续航。

  以特斯拉工厂为例,其通过传统工艺制造的Model 3后底板有70个零部件,而后底板一体化铸造的Model Y仅需两个零部件,经过了这种技术,其焊接点位从700-800个减少至50个。可见吗,相较传统冲压-焊接工艺,压铸件材料利用率更高,且可以大量节约人力、物力成本。

  在实现车身轻量化之后,零跑汽车也就将目光瞄准到了与汽车息息相关的电池身上,也就是大家经常提到的CTC技术,即cell-to-chassis,这项技术是指将电池、底盘进行集成设计,提升车辆性能的技术。简单来说,CTC技术就是抛弃掉组成电池包的诸多组件,将电芯直接安装到底盘上。

  第一阶段,CTM(Cell to Module):最开始的新能源产业,希望将电芯标准化,进而利用规模化减少相关成本,例如很典型的590模组等。虽然电池包开发简单,但零部件多,空间利用率不高,导致电芯空间占比减小。

  第二阶段,CTP(Cell to Pack):CTP就是直接将电芯集成在电池包上,这样设计的优势显而易见,可以轻松又有效提升电池包的空间利用率和单位体积内的包含的能量。除了前面提到的零跑C11,像比亚迪以及蜂巢能源等都拥有各自的CTP方案,比如,大家经常提到的刀片电池,就采用的CTP技术。

  第三阶段,CTC(Cell to Chassis):进化到CTC阶段,除了需要排布汽车内部的电池,还需要让电池、电机、电控、车载充电机、底盘高度集成,优化动力分配、降低能耗。简单来说,CTC技术就是直接跳过中间的所有环节,直接将电芯与底盘进行结合,进而优化整车的性能。

  根据零跑官方公布的资料,这套CTC方案将零部件数量减少20%,结构件成本减低15%,整车刚度提高25%,真正让模块化与轻量化实现了兼备。在空间部分,零跑C01底部取消了电池包箱体和上盖,只留有电池下托盘,车身垂直空间增加10mm,内部空间再优化;从最终的结果来看,这套方案也达到了一定的预期效果,不但可以减少零件、减少相关成本,还能更加进一步优化新车的轻量化。

  不难看出,CTC在减重、优化车身布置方面具备较强优势,当然,除了零跑汽车,目前也有不少其他的品牌采用这种技术。

  从传统的压铸技术,过渡到CTC方案,虽然进步显而易见,但在一些细节部分依旧有待优化。首先,其增加了用户的潜在使用成本。众所周知,采用该技术的车型,采用了电池组和底盘的一体设计,在车辆出现事故时,会大幅度提升消费者的维修成本。

  在中保研最新评测中,特斯拉Model Y的可维修性和维修经济性成绩均为P(最差),今年 2 月,一起特斯拉倒车时与墙角相撞、维修费需要 20 万元(新车 28 万元)的单边事故,就是比较直接的证明。

  其次,虽然取消了电池包的车辆变得更轻、续航更久,但这也代表着车内乘员与电池间的防护层消失。所以如果汽车的电池出现热失控情况,用户会直观地感受到电池发热,甚至会增加车辆发生自燃的风险。

  最后就是电池衰弱问题,因为电池与汽车的底盘融合成了一体,所以在更换电池的时候,汽车的底盘势必会受一定的影响。同时,时下的换电技术,在这台车上也是不存在的。所以,对那些搭载了这项技术的车型来说,有利有弊。

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  对比传统燃油车,新能源车对于轻量化的需求更为迫切,基于前面的分析显而易见,从零跑C11到最近亮相的零跑C01,除了传承有一体化压铸技术,拥有更高空间利用率的CTC也是很值得一看的。但需要说明的是,受限于结构上的固定设计,CTC对于时下新能源车来说,或许也是一个过渡技术。在未来,若能兼顾换电、安全以及空间利用率等各种优势,那汽车的轻量化和安全性等表现,必然可以在现在的基础上再进一步。不过就当前市场生态来说,一体化压铸技术能视为时下新能源车的主流工艺,至于其他技术怎么样发展,我们还会继续跟进。