汽車輕量化與車輛安全性的關係解析:真正的輕量化其實很難

  • 內容概述:輕量化與油耗的關係,輕量化兩種方式與材料的成本大致標準解析。

【輕量化】是汽車行業延續接近一個世紀的話題。汽車從前置後驅平台風靡全球,到雪鐵龍打造出前置前驅的輕盈平台;再到非承載式車身的硬派車型,一步步通過切諾基轉型到承載式籠式車身的SUV;最終到用工程塑料是保險槓替代金屬前槓,這一系列的變化都是為了讓汽車更輕一些。

原因在於汽車整備質量每降低100公斤,百公里油耗就能下降0.5L(升)左右;從早期汽車到現代汽車,可以説同級車總能降低500公斤左右的重量,由此可見輕量化是多麼重要,但是也不能過度解讀。

汽車輕量化與車輛安全性的關係解析:真正的輕量化其實很難

輕量方式

1:絕大多數所謂“輕量化設計”的汽車,理論上都不是非常的科學。因為減重的方式只是通過部分結構鋼材的縮減,比如核心結構與底盤主體的鋼板縮減厚度與硬度,通過結構設計補償整體強度。

然而材料才是結構強度的核心基礎,普通承載式車身可不像雞蛋的結構一樣完美,承受的衝擊也不會是“環繞式”的均衡施壓。在實際碰撞中就像是“雞蛋碰石頭”,所以對於鋼板的用量與材料強度要求是很高的,通過這種方式為車身減重必然會降低結構強度。

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2:使用屈服強度與抗拉強度與結構鋼材標準相同的輕量化材料,這是最科學的輕量化方式,但是也是與普通代步汽車基本沒有關係的方式。比如使用輕量化鋁合金材料替代前防撞梁或底盤結構,同樣的體積重量會小一些,屈服強度也能夠勝任,但是成本會增加多少呢?

國內某知名品牌的所謂「高強度鋁合金」,屈服強度標準將將超過600Mpa,而在鋼材領域一般認為≥660Mpa才算高強度。不過用於製造防撞梁還是用的住的,然而這種材料的渠道報價也得是4.5萬一噸……

汽車輕量化與車輛安全性的關係解析:真正的輕量化其實很難

汽車的製造成本最多是指導價的一半(燃油動力車型),其中涵蓋諸多類目:發動機變速箱轉向機,懸架系統與傳動系統,設備損耗與人工成本,研發成本與運輸成本等等;以20萬級別的TURBO動力優秀車輛為參考,去掉高標準的各類核心總成與成本之後,能用於打造車輛的預算還是升多少?

用少量的鋁合金無法有效實現輕量化,用大量鋁合金材料則無法控制成本;所以即使是20萬級的轎車與SUV,也寥寥無幾能看到用鋁合金的車輛。而且這還是強度600Mpa+的標準,能達到熱成型鋼標準的鋁合金,怕是隻有≥50級的汽車才能開始少量使用。

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【碳纖維】材料似乎出現在很多車輛上,打開車內能看到很多內飾板有碳纖維的特殊紋路;然而這種材料的成本至少也是十幾萬一噸,普通汽車用得了嗎?

這些內飾板其實使用的是“水轉印”技術,把普通的工程塑料板往燃料裏滾上那麼一圈,想要什麼紋路就有什麼紋路。如果不是材料特點決定無法使用熱轉印的話,這些內飾板的製造成本還可以更低一些。這就是材料輕量的現實問題,同時也繞回開篇提及的問題:汽車輕量化會影響車輛安全嗎?

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比例概念

很多車輛都號稱使用了多少比例的高強度鋼,比如某薩特的佔比超過81%,某度的比例低一些但也挺不錯;然而前車在測試中A柱彎折,後者是不宜出現碰撞的,否則車身很有可能被撕裂成兩半。

為什麼這些車的鋼材佔比很高,且整備質量很低,似乎有不錯的輕量化標準,可就是實際表現不夠理想呢?原因在於汽車製造標準中,並沒有對「高強度·應該是多高」進行準確定義,説白了就是車企説它高它就算高了吧。

汽車輕量化與車輛安全性的關係解析:真正的輕量化其實很難

以「屈服強度」為參考標準:

  • 相對高強度600/1000Mpa區間
  • 超高強度鋼1000/1600Mpa區間

底盤主體是可以使用300/600Mpa鋼材的,因為車輛在行駛中要面對起伏的路面,底盤在起伏過程中實際是需要一定程度扭轉的。所以只要核心結構諸如A/B/C/D柱的強度有超高標準,核心框架部分有相對高強度標準即可;在不會所有汽車都進行碰撞測試的前提下,這兩種鋼材的佔比與屈服強度標準,才是可以一定程度判斷車輛安全性的參考數據,就聊這些了。

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