對此,吉利汽車研究院總工程師熊飛近日在接受蓋世汽車記者采訪時表示:“在輕量化方面,我們應先從簡單到復雜,再從復雜到簡單,盡管前一階段耗時耗力,但是沒有這個過程你就不知道輕量化應該怎么做,而當你摸清了其中‘門道’再反過來做,事情就會變得簡單多了。”此外,他還就輕量化材料、技術(shù)、工藝的發(fā)展、自主品牌與合資品牌的差距以及自主品牌輕量化實現(xiàn)路徑等話題與記者進行了深入交流。
吉利汽車研究院總工程師熊飛
蓋世汽車:關(guān)于輕量化的定義,業(yè)界有很多種說法,那么您是如何理解輕量化的?
熊飛:我所定義的輕量化其實不只是減重那么簡單,而是在項目初期我們設(shè)定了性能目標包括重量目標,在實現(xiàn)這些性能目標的過程中,我們采用了各種技術(shù)手段如優(yōu)化的結(jié)構(gòu)、先進材料及工藝來實現(xiàn)這個重量目標,這些手段稱為輕量化技術(shù)。例如我們初期設(shè)定的重量目標相對前一代車型有所降低,工程師考慮到制動盤跟整車重量、載荷的相關(guān)性,優(yōu)化了制動盤直徑從而降低制動盤自身重量,所以早期設(shè)定了這個重量目標很關(guān)鍵。當然,這會導致制動鉗受約束等各種問題的出現(xiàn),這時候我們就要通過技術(shù)來解決這些問題。
蓋世汽車:目前,在汽車輕量化方面,混合材料車身已經(jīng)成為一種趨勢,其中占比較大的要數(shù)鋼、鋁、塑料等。那么分開來看,這幾種材料現(xiàn)在的應用情況如何?
熊飛:盡管鋁合金或其他輕質(zhì)金屬以及塑料/復合材料已經(jīng)得到了大量應用,但是中國自主品牌的傳統(tǒng)車型依然將會采用更多的傳統(tǒng)材料(高強鋼、熱成形等),因為高強鋼在目前的應用技術(shù)也比較成熟?,F(xiàn)階段鋁合金的應用還是相對較少的,從車身來看,比重大概在3%左右,塑料件的應用將越來越多(比如塑料防撞梁、塑料尾門等),在整車上應用的增長速度比鋁合金要快,因為鋁合金的應用還涉及到制造工藝以及高額成本的問題。所以中國自主品牌車身仍是以鋼為主、其次為鋁和復合材料等。
蓋世汽車:塑料在輕量化方面似乎也將發(fā)揮更多的作用,您如何看待其今后的發(fā)展?
熊飛:塑料的輕量化方案可分為兩種:一種是提高功能集成度的需求而采用塑料件方案,比如某車型前端模塊,鋼制件方案需要18個件,而采用塑料方案可以集成為1個件,實現(xiàn)減重3kg~4kg。另一種是利用塑料的高設(shè)計自由度實現(xiàn)造型上的需求。比如塑料尾門,可以滿足造型設(shè)計需求,同時大幅度減重,可減少4~5個零部件,減重35%~40%(約5~6公斤),并使裝配工序簡單化。總之,塑料材料本身是有很多優(yōu)勢的,未來所占比重一定會繼續(xù)增加,但不一定會是很大的比重。
蓋世汽車:在具體的輕量化過程中,我們應如何將合適的材料用在合適的地方?
熊飛:任何一種材料被用于輕量化都不光是因為它輕,而是這種材料本身的性能和特點使其可以用在某一汽車部件上,從而達到輕量化的效果。以碳纖維為例,是一個性能驅(qū)動設(shè)計的典型案例。比如寶馬S7,它的門檻件、左通道、上橫梁以及整個A柱就是利用碳纖維復合材料各向異性的特點來做的,而對于有些復合材料,比如短纖注塑,由于它是各向同性的,則被用于尾門的局部。比如GMT背胎艙,我們采用GMT材料設(shè)計背胎艙本體,而對于底部采用更高強度的twin tex材料進行十字結(jié)構(gòu)加強。這個就是適合材料用適合地方。因此,每一種材料和工藝都要根據(jù)具體情況來做,當某一部件對工藝要求比較高,以鋁代鋼和以塑代鋼便很難行得通,而當以其功能屬性來要求的時候,便是可行的。
蓋世汽車:從目前來看,我們的輕量化研發(fā)大多是基于燃油車來做的,考慮到技術(shù)通用型的問題,這些輕量化方案是否同樣適用于新能源汽車?
熊飛:新能源的核心是三電系統(tǒng),由于高重量高壓電池的布置,需要對底盤結(jié)構(gòu)進行加強,除三電系統(tǒng)部件本身需要另外進行輕量化開發(fā)外,其他系統(tǒng)的輕量化技術(shù)是可以直接轉(zhuǎn)換的。目前,各種結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)以及鋁鎂合金、玻璃纖維/碳纖維復合材料等輕量化技術(shù)在新能源車上都得到了一定的應用,并取得了良好的效果。
蓋世汽車:不止材料,輕量化其實還可以從結(jié)構(gòu)、工藝上來做提升的,在您看來,國內(nèi)外現(xiàn)在的差距主要體現(xiàn)在其中的哪一方面?
熊飛:主要差距還是在設(shè)計上及工藝能力,所謂設(shè)計其實就是結(jié)構(gòu),但又不純粹是結(jié)構(gòu),這幾點其實是相輔相成的。在國外,設(shè)計、分析和材料相對來說結(jié)合得更為緊密,而國內(nèi)則相對脫節(jié),這主要是因為我們做車的時間比較短,設(shè)計基礎(chǔ)比較薄弱。
蓋世汽車:中國在很早之前就提到了輕量化,也陸續(xù)推出了一些技術(shù),然而能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)的還是較少,出現(xiàn)該情況的原因是什么?我們應該如何做改善?
熊飛:輕量化是一個正向設(shè)計的過程,如果純粹為減重而減重可能就會帶來一個問題——性能的下降。例如提升高強鋼的等級降低料厚,但是需要較強的工藝制造能力及結(jié)構(gòu)優(yōu)化能力。國內(nèi)自主品牌車型普通高強鋼應用比例已經(jīng)越來越高,但是在超高強鋼的應用上與國外相比還有一定的差距,主要歸結(jié)為成型工藝技術(shù)水平限制了國內(nèi)車型在超高強鋼方面的應用。另一方面就是成本的制約,比如鋁合金、碳纖維復合材料應用,綜合成本仍比較高,需要考慮車型的定位做不同應用規(guī)劃。這些問題的改善在于重視創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)性研究,加強車企、零部件供應商、模具商多方合作,提高成型及設(shè)計水平,降低開發(fā)成本,共同促進輕量化技術(shù)國產(chǎn)化。
蓋世汽車:此前,中國計劃在2015年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至6.9L/100km,吉利在2014年其實已經(jīng)達標,這得益于吉利的哪些輕量化措施?為滿足新的油耗限值標準,吉利下一步有何計劃?
熊飛:吉利是一個快速發(fā)展的具備正向設(shè)計思維的企業(yè),針對開發(fā)初期制定的油耗目標,除了動力方面的降油耗貢獻以外,輕量化降油耗方面做了很多工作,包括提高高強鋼在車身上應用比例、底盤結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化、以塑帶鋼(塑料前端等)、高剛薄壁等輕量化技術(shù)。另外,吉利目前銷售比較好的A級車,車型相對較小,重量相對較低,這也是我們的一大優(yōu)勢。目前根據(jù)2020年5L/100km的目標,吉利建立了自己的輕量化企業(yè)規(guī)劃,針對現(xiàn)有的A、B以及A0級各車型規(guī)劃了不同的技術(shù)路線。
蓋世汽車:據(jù)了解,吉利今年不僅擴大了輕量化團隊,同時還設(shè)定了輕量化激勵措施,可否為我們詳細介紹下這一措施?
熊飛:吉利汽車在安總及馮總的帶領(lǐng)下,輕量化的工作得到了快速的發(fā)展,輕量化的主要工作之一是發(fā)動整個研發(fā)團隊的力量,只要團隊成員提出減重的想法、方案,并在數(shù)據(jù)上得到體現(xiàn),便可獲得獎勵。在以往的開發(fā)流程中,工程師的關(guān)注點主要在于如何將產(chǎn)品做出來,并不特別強調(diào)重量設(shè)計,而現(xiàn)在我們要求將重量作為整車的屬性性能之一也考慮到設(shè)計中,轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕阅軆?yōu)化為基礎(chǔ)的設(shè)計工程師。當然如果分解后的系統(tǒng)目標沒有達到,也會有一定的懲罰措施,這就要具體問題具體對待。
蓋世小結(jié):無論從輕量化材料、結(jié)構(gòu)或是工藝方面來說,“從簡單到復雜”的過程強調(diào)的都是基礎(chǔ)研究以及前期積累的重要性,尤其在面對所謂的技術(shù)瓶頸和成本壓力之時,這一過程尤顯必要。因此,正如熊飛所說,我們不應為了輕量化而輕量化,而應在兼顧產(chǎn)品功能、成本及質(zhì)量等要素的前提下主動摸索和積累,做到厚積薄發(fā)。盡管我們的最終目的仍是要“回歸到簡單”,但彼時的“簡單”顯然已經(jīng)上升到新的高度了。