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。

新造車企業愛馳，以展示首款量產車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光。

愛馳U5白車身亮相中國車身大會

雖然沒有用風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

“輕量化對于車輛續航里程的提升是毋庸置疑的。每減少100kg的質量，續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，一些傳統汽車廠商，基于燃油車型基本結構進行改造開發電動車?！拔覀冏鳛橐患倚屡d造車企業，是根據電動車的特點進行正向開發，設計出適合電動車的車身結構?！?/p>

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。包括愛馳在內的新造車企業都傾力輕量化。

“愛馳U5是基于愛馳汽車原創的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’車身結構的量產車平臺。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。”

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，與傳統汽車相比減輕了20%。孫黎說，“（U5）車身的輕量化系數達到2.28，而從去年的歐洲車身大會反饋的數據看，平均輕量化系數在2.8以上，可以看出我們的車身在輕量化方面處于行業領先?！?/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構的精確把握，以及對車身連接技術的嫻熟應用，讓“上鋼下鋁”成為了可能。

2、材料選擇，各美其美

在現代汽車工業車身材料上，除了傳統的鋼材，隨著材料工藝進步，已經出現了五花八門的種類。

在車身結構件上，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車載改款奧迪A8上發布。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，已經采取了多種材料混合的方式。在強度要求高的部位，鋼已經回歸成為主力。

新奧迪A8不再追求鋁合金比例

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

碳纖維復合材料是諸種材料當中最輕的，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，碳纖維復合材料所需的碳纖維和環氧類樹脂成本都非常高，制備工藝成本也高。寶馬i3是量產車當中碳纖維最大程度的使用，此后幾年，包括寶馬在內，都很少再用碳纖維作為結構件。多數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。

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

孫黎表示，對于車身結構而言，在合適的位置用合適的材料，并優化結構設計，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側面碰撞（用1400kg的側面碰撞試驗用可變形壁障）時，側面侵入非常小。

孫黎介紹，愛馳U5是全球首個應用2GPa熱成型鋼的量產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勢。

除了上車身，愛馳U5的覆蓋件很多也還是用了傳統的鋼材?！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，在發生一些剮蹭事故時，鋼制結構更容易修復，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，鋼制的結構件和覆蓋件，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，在前期設計開發中也可以省一些模具費用。同時，愛馳汽車在下車身這種關鍵力學路徑上使用鋁合金材料，并結合不同制造工藝的特點，能更好的發揮鋁合金材料的長處。

3、奧迪供應商提供鑄鋁零件

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相當成熟了。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。

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全鋁鑄件供應商。愛馳和GF，在先進超高真空鋁壓鑄技術、汽車鑄造零部件強度優化提升、汽車鑄造零部件輕量化解決方案等領域進行了全面的技術探究與儲備。

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。對于汽車生產最常用的焊接方式，由于鋁合金與鋼物理性質相差太大，熔點區別大，導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，并在模具內形成一個反鎖機構的連接方式。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，FDS）工藝。這種將螺絲鉆進板材打孔，一邊摩擦發熱，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、設計：多重安全防護

材料搞得定、工藝搞得定，設計師心里有譜，就可以大膽設計結構了。

買車都想買安全的。坐在車里的時候，遇到碰撞，車身結構設計才能保安全。愛馳的目標是打造CN-CAP五星安全標準的電動車。

首先對于乘員保護，愛馳U5使用了創新的車身結構，由前后連續的縱向截面梁形成“五環”形堅實的籠形超高剛度車身。白車身扭轉剛度超出同行業標準40%。熱成型鋼當然幫助很大。

其次，在行人碰撞防護方面，愛馳的設計包括，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構，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計來講，傳統的乘員安全設計、行人安全設計之外，還要加上動力電池包安全設計。

愛馳U5設計了增強型電池包骨架結構，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，能夠對電池起到很好的保護作用?！?/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。“我們對于關鍵結構保證足夠高的強度，同時在結構設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?！?/p>

鋼鋁混合，再加上工藝創新和設計創新，愛馳U5設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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