2021年3月23日-24日,由蓋世汽車主辦的“2021年中國(guó)車身大會(huì)”隆重召開。本次大會(huì)重點(diǎn)圍繞整車輕量化、汽車安全法規(guī)、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、車身先進(jìn)材料、仿真技術(shù)、模塊化架構(gòu)車身等行業(yè)焦點(diǎn)話題展開探討,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展出謀劃策。會(huì)議期間,零跑汽車車身開發(fā)總監(jiān) 郭大洲表了精彩演講,內(nèi)容如下:
零跑汽車車身開發(fā)總監(jiān) 郭大洲
首先非常感謝蓋世汽車組織今年的車身大會(huì),我也非常榮幸受邀過來。首先自我簡(jiǎn)單介紹一下,我是來自零跑汽車車身開發(fā)總監(jiān)郭大洲,目前負(fù)責(zé)車身的整體開發(fā)工作,還有另外負(fù)責(zé)一個(gè)新項(xiàng)目的整車開發(fā)管理。
零跑汽車是一家民營(yíng)企業(yè),成立到現(xiàn)在有五年多一些,零跑汽車最核心的理念之一是“創(chuàng)新”,這個(gè)創(chuàng)新應(yīng)該說是全方位的。
今天我給各位分享的主題是《新形勢(shì)下如何定義車身開發(fā)模式及目標(biāo)》,報(bào)告分三部分:1、如何理解新形勢(shì)特點(diǎn);2、新形勢(shì)下車身開發(fā)模式;3、如何定義車身開發(fā)目標(biāo)。
第一部分,如何理解新形勢(shì)特點(diǎn)
汽車的發(fā)展歷史各位都很清楚,經(jīng)歷過燃油車、電動(dòng)車、混動(dòng)、插電式混動(dòng)、增程式電動(dòng)汽車、燃料電車汽車,每種驅(qū)動(dòng)模式原理實(shí)際上有繼承性,也有差異。
純電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)原理很簡(jiǎn)單,給電池充電,電機(jī)驅(qū)動(dòng)車子,這樣效率非常高,也非常直接。后來出現(xiàn)了混合動(dòng)力,混動(dòng)也有很多種,混動(dòng)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)同時(shí)都有,不是同一時(shí)刻都有,就是說車輛具備兩種都可以參與驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。
插電式混動(dòng)彌補(bǔ)了混動(dòng)的缺點(diǎn),混動(dòng)不能充電,插電式混動(dòng)可以充電。增程式國(guó)家之前定義為純電動(dòng)車,電池不用太大,可加油可充電,發(fā)動(dòng)機(jī)用來發(fā)電,發(fā)電之后直接驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)同時(shí)多余電量用作充電。燃料電池車,一般為氫燃料,通過氫氣發(fā)電后直接驅(qū)動(dòng)。這是驅(qū)動(dòng)形式的演變過程,但沒有嚴(yán)格的先后順序,電動(dòng)車其實(shí)很早就有。
汽車新四化(電動(dòng)化、共享化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化),這個(gè)也沒有優(yōu)先順序。
以我多年的理解分享一下,電動(dòng)化,打破了傳統(tǒng)汽車巨頭的核心技術(shù)壟斷(發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱),目前中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)還可以,但現(xiàn)在并沒有超過日本和德國(guó)等傳統(tǒng)汽車強(qiáng)國(guó),當(dāng)然我相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)行業(yè)來說是外行。
共享化,經(jīng)過一段時(shí)間的檢驗(yàn),目前已經(jīng)在退潮了,但是這個(gè)共享化會(huì)一直存在,隨著技術(shù)和出行方式的變化,共享化也會(huì)再起來。
網(wǎng)聯(lián)化,基于各種IT互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人、車、物、公共服務(wù)設(shè)施的聯(lián)網(wǎng)。
智能化,基于但不限于以上三化,讓汽車變得智能化。智能化,我的理解終極目標(biāo)還是為智能出行服務(wù),還是服務(wù)于人們的出行,各種生活方式的滿足。
新形勢(shì)的特點(diǎn)集中體現(xiàn)在電動(dòng)化和智能化。因?yàn)殡妱?dòng)化解決了能源危機(jī),降低國(guó)家能源安全風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)保護(hù)環(huán)境,為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展做鋪墊。
說電動(dòng)車環(huán)保,不同人有不同的見解,但畢竟它是環(huán)保的,是電能。電能不局限于來源形式,可以是核電,可以是風(fēng)電,水利發(fā)電,太陽(yáng)能等等。電池的回收利用、環(huán)保問題也一直在解決。
智能化,是基于電動(dòng)化而發(fā)展,它依托于5G、衛(wèi)星定位、雷達(dá)、攝像視頻等技術(shù)。沒有這些技術(shù),智能化無法實(shí)現(xiàn)。智能化也開啟了人類的汽車智能出行,能同步實(shí)現(xiàn)人-物-機(jī)-車等萬(wàn)物網(wǎng)聯(lián)化,共享化。
電動(dòng)化本質(zhì)還是硬件層面的或者物理層面,對(duì)于整車來說車身底盤,傳統(tǒng)的部件屬于結(jié)構(gòu)物理層面的,但對(duì)于電子化模塊,行業(yè)內(nèi)一般叫硬件,所以我就統(tǒng)稱“硬件”。電動(dòng)車和燃油車對(duì)比,在整車架構(gòu)化、平臺(tái)化、靈活性方面是有共同點(diǎn),也有差異點(diǎn),但是我相信基本原理是一樣的。
目前,電動(dòng)車的電子模塊比燃油車,更加集成化。三電集成對(duì)于電動(dòng)車更有優(yōu)勢(shì),后面各個(gè)車企應(yīng)該會(huì)力推三電的集成化,但這個(gè)要適時(shí)適度集成,因?yàn)榧啥雀吡耍S修性和靈活性就差了,如果集成技術(shù)很成熟,對(duì)于整車其他系統(tǒng)兼容性都很好,而且對(duì)后續(xù)車型的拓展也非常方便,電動(dòng)車的電池、車身、底盤的結(jié)構(gòu)集成可以提升整車在布置、輕量化、性能、成本等方面的優(yōu)勢(shì)。多個(gè)零件集成在一塊,少了很多邊界,這樣就實(shí)現(xiàn)了輕量化。這里三電指的是電池、電驅(qū)、電控。
智能化,還是依托于硬件成熟之后才更容易實(shí)現(xiàn)。智能化除了電子硬件,還有軟件架構(gòu),軟件架構(gòu)做得好,后續(xù)可持續(xù)升級(jí)車輛功能和性能。說白了,前面沒有的,可以通過后臺(tái)OTA升級(jí)可以很方便實(shí)現(xiàn)功能、性能升級(jí)。
智能化開啟了軟件定義汽車的時(shí)代,用戶和汽車廠商有一個(gè)互動(dòng)的合作模式,對(duì)傳統(tǒng)車企,這方面可能不一定好做,但對(duì)于后來的新造車勢(shì)力,非常愿意跟用戶進(jìn)行互動(dòng),用戶的需求可能很快得到體現(xiàn)。像零跑的C11車型,今年9月份上市,根據(jù)平臺(tái)用戶反饋的問題,我們朱總天天在關(guān)注,聽到用戶說雙層玻璃和座椅記憶,因?yàn)樘岬娜硕啵覀儍?nèi)部分析了一下是可以快速切換上去,所以馬上就改了。通過這種方式,用戶也很有成就感。
對(duì)新形勢(shì)理解概括就是電動(dòng)化+智能化,軟件基于硬件而定義汽車。
第二部分,新形勢(shì)下車身開發(fā)模式
車身是整車的載體,對(duì)整車的意義及影響:1、整車的載體;2、碰撞安全的基礎(chǔ)。目前來說碰撞安全,全球各個(gè)國(guó)家并沒有說弱化結(jié)構(gòu)物理層面的性能,所以車身碰撞安全對(duì)整車的碰撞是基礎(chǔ),是至關(guān)重要的。3、車身剛度是車輛駕駛操控性能的基礎(chǔ)。4、車身剛度/模態(tài)也是整車NVH品質(zhì)的基礎(chǔ)。5、車身輕量化水平是整車輕量化及能耗關(guān)鍵影響因素。因?yàn)檐嚿碚颊嚨闹亓浚@個(gè)不好講,有的公司車輛根據(jù)功能模塊的劃分,有的占30%,有的占26%以上。
車身要設(shè)計(jì)的好、開發(fā)的好,離不開整車集成界面。按整車各個(gè)硬件模塊來說,就是車身、電子、內(nèi)飾、電機(jī)、電池、底盤,每個(gè)模塊也有它的架構(gòu)平臺(tái),但不管怎么樣每個(gè)模塊兩兩相互之間的界面最重要。界面要先定下來,界面定好了,各模塊把各自那塊做好,整車就會(huì)自然好,所以整車開發(fā)最難之一就是整車的關(guān)鍵界面。
車身開發(fā)要考慮的幾個(gè)核心,目前對(duì)于電動(dòng)車來說就是電池,前后懸架,主要是電池,前后懸架相對(duì)是比很成熟的,不管怎么變,跟之前差不太多。之前傳統(tǒng)車是前后懸架對(duì)整車影響很大,現(xiàn)在對(duì)于電動(dòng)車來說,首先是電池,再加上前后懸架。
重點(diǎn)說一下電池,電池用哪個(gè)廠家的,它的電芯規(guī)格、尺寸及模組排布,直接影響車身和整車的邊界尺寸。對(duì)車身及整車的寬度、長(zhǎng)度帶寬都直接影響的。懸架和輪胎選型對(duì)車身影響跟傳統(tǒng)車是一樣的。
基于電池方案,確定車身及整車尺寸。很多人可能覺得,整車尺寸怎么可能受你一個(gè)零部件影響呢?但是電動(dòng)車現(xiàn)在就是這樣,除非你自己做電池,你想讓電池怎么樣,就能搞定也可以,但現(xiàn)在對(duì)于絕大部分的車企來說,你得把電池放在最優(yōu)先考慮之一,因?yàn)殡妱?dòng)車比燃油車要高,但不是所有的一定電動(dòng)車比燃油車高。電動(dòng)車比燃油車寬度,寬度也是考慮電池排布,所以在寬度上,電動(dòng)車也比燃油車要寬。長(zhǎng)度方向也是一樣的,受制于電池,它的軸距大,但軸距長(zhǎng)度可以控制??偨Y(jié)下來,電動(dòng)車大小級(jí)別定義,相比燃油車已經(jīng)發(fā)生變化,目前同級(jí)別的電動(dòng)車,如果全新開發(fā)的,一般比同級(jí)別燃油車要大(輪距、軸距)。
基于電池方案確定車身架構(gòu)平臺(tái)策略,還是基于關(guān)鍵要素(電芯),這里為什么老說“電芯”,因?yàn)橹鳈C(jī)廠可以做電池模組,當(dāng)然也可以不做,自己做了模組,PACK更宜自己做。電芯,一直在技術(shù)迭代,所以你不管怎么定,它一有變化,有可能讓車身整車界面發(fā)生變化,這個(gè)要看主機(jī)廠對(duì)電芯和新能源市場(chǎng)技術(shù)發(fā)展的預(yù)判,預(yù)判的準(zhǔn),后面就不該懂或少改動(dòng)了。
這兩幅圖主要說明,燃油車與電動(dòng)車在傳力結(jié)構(gòu)上的差異。傳力結(jié)構(gòu)也是受制于電池的,傳統(tǒng)車有底板下縱梁,對(duì)電動(dòng)車來說,這個(gè)縱梁可能就做不了。目前電芯的排布多數(shù)橫向,這些縱梁都將取消,只能橫向加強(qiáng)。所以滿足碰撞,關(guān)鍵就是如何把碰撞能量傳遞到門檻上。
基于前后懸架和電驅(qū)形式來確定車身結(jié)構(gòu)及尺寸。典型的懸架型式有麥弗遜和雙叉臂,在橫向空間上有明顯差異。電驅(qū),電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)看四驅(qū)還是兩驅(qū),兩驅(qū)是前驅(qū)還是后驅(qū),這對(duì)車身結(jié)構(gòu)都有影響。兩驅(qū)為后驅(qū)的話,車身后部的輕量化就很有必要,考慮軸荷分配。兩驅(qū)為前驅(qū),車身結(jié)構(gòu)更緊湊一些,前艙不知電驅(qū)總成的話空間,車身后部空間釋放更多,可以讓給行李空間,七座的三排乘坐空間更舒適。
我們說電驅(qū)總成集成度高的話,占整車空間小,整車的其他模塊的布置就更方便,對(duì)碰撞安全來說更有吸能空間。
總結(jié)一下,基于整車目標(biāo)定義,集成界面和關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行車身設(shè)計(jì)開發(fā)。這里列了八項(xiàng),在車身方案確定之前,這些都要先確定下來。
第三部分如何定義車身開發(fā)目標(biāo)
目標(biāo)很重要,定的合理,后面就不折騰了,不管后面怎么改動(dòng),你的目標(biāo)始終是明確的。首先是定性,然后是定量。定量定的準(zhǔn),后面變動(dòng)的幅度范圍就小。項(xiàng)目開發(fā)就更穩(wěn)健。
車身開發(fā)目標(biāo)制定,還是按照整車頂層規(guī)劃來定義,基于整車產(chǎn)品定義,一般有市場(chǎng)端,專業(yè)層面。優(yōu)先確定整車關(guān)鍵性能策略,這是跟你自己的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手或者同級(jí)別的車要對(duì)標(biāo)。別人有的你怎么保證實(shí)現(xiàn)?沒有的你是不是要做?做多少?這方面都需要評(píng)估。
這里簡(jiǎn)單列了一下整車性能競(jìng)爭(zhēng)策略LACU,每個(gè)公司做法不一樣,不一定都是25項(xiàng),具體根據(jù)公司自己來定義。但不管怎么定義,這個(gè)內(nèi)容要完整。這只是一個(gè)方法而已,這個(gè)車定義哪些要做到行業(yè)領(lǐng)先,做到有競(jìng)爭(zhēng)力,哪些現(xiàn)在不好做也沒有必要的,首先看有沒有必要,沒有需求的話可以下調(diào)。
基于整車性能競(jìng)爭(zhēng)策略,確定車身性能開發(fā)目標(biāo),車身性能開發(fā)優(yōu)先考慮滿足整體性能。車身開發(fā)過程中始終要考慮人機(jī)舒適型,因?yàn)槲覀冏鲕囀菫橛脩舴?wù)的,用戶體驗(yàn)舒服不舒服,就是看我們?cè)O(shè)計(jì)的好不好。設(shè)計(jì)方案是決定乘員舒適性的。碰撞性能是整體上的系統(tǒng)性的工程,車身整體的剛度模態(tài)也是系統(tǒng)性的,也要保證,局部都好辦,還有車身重量的目標(biāo)和輕量化策略,最后是車身設(shè)計(jì)質(zhì)量。
這里列舉了行業(yè)內(nèi)比較好的車型,性能也都比較好的車身關(guān)鍵性能參數(shù),輕量化衡量系數(shù)。
我們基于整車性能策略,確定車身耐撞性能目標(biāo),這是一個(gè)系統(tǒng)性工程。碰撞一定是放在優(yōu)先位置,碰撞好了,整車扭轉(zhuǎn)剛度也會(huì)帶上來,不會(huì)差。碰撞性能全球各個(gè)國(guó)家各個(gè)地區(qū)有不同的標(biāo)準(zhǔn),目前還是以美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)最為嚴(yán)苛,碰撞性能相對(duì)最不好做,需要花費(fèi)資源。中國(guó)有C-NCAP,歐盟有E-NCAP,中國(guó)保險(xiǎn)汽車安全指數(shù)C-IASI,這是從售后維修費(fèi)用角度評(píng)估車輛安全性能。
這里列了幾個(gè)典型的工況:正碰,正碰現(xiàn)在變成車對(duì)車碰撞。測(cè)試的時(shí)候,比如說我們做自己車子的正碰,我們會(huì)選擇一個(gè)移動(dòng)的臺(tái)架車。那個(gè)臺(tái)架也是模擬正常行駛的車輛工況。目前增加了柱碰,這對(duì)電動(dòng)車來說要重點(diǎn)考慮的,側(cè)碰相對(duì)好做一些,側(cè)碰撞不到電池(基本上)。
車身輕量化,有些車企車身會(huì)非常強(qiáng)調(diào)全鋁車身或者碳纖維,很有道理,其實(shí)不用談到底用多少鋁,只要你的性能、重量做得好,做得有競(jìng)爭(zhēng)力,質(zhì)量能保證就可以。以后的方向應(yīng)該就是多種材料混合,可能目前相對(duì)合理的是鋼鋁混合,用鋼用鋁別人覺得這個(gè)車子質(zhì)量性能可以。如果塑料做得很好也是非常不錯(cuò),但是一說是塑料,可能很多人覺得有點(diǎn)“廉價(jià)”。
這里我分享一下目前輕量化的評(píng)估,這個(gè)方法也很簡(jiǎn)單,用車體的重量除以剛度和投影面積。這里列舉了近幾年國(guó)際上做得比較好的輕量化分類,如果用鋼的話輕量化大概3左右(中型SUV)的水平,鋼鋁混合可以做到2.5,也是很有競(jìng)爭(zhēng)力的。全鋁一般也少量用鋼,比如說B柱,碰撞需要保證的,就是鋁做不到的,用硼鋼,這個(gè)輕量化能做到2,這個(gè)算很低的。
總結(jié)一下如何定義車身開發(fā)目標(biāo)?;谛滦蝿?shì)下車身開發(fā)模式和基本規(guī)律,制定車身開發(fā)目標(biāo)。其總體思路:
1、整車產(chǎn)品定義。這是有市場(chǎng)策略及產(chǎn)品配置,相當(dāng)于是我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)最基礎(chǔ)的輸入。
2、整車功能、性能目標(biāo)定義。這里有碰撞安全,駕駛品質(zhì),為什么簡(jiǎn)化了呢?因?yàn)轳{駛品質(zhì)也是全方位的。用戶要覺得這里那里有問題,一定會(huì)抱怨的,知識(shí)抱怨程度不同而已。
3、與車身相關(guān)的整車集成界面,關(guān)鍵系統(tǒng)技術(shù)方案確定。如果做不好(至少后面發(fā)現(xiàn)不是最好的)。其實(shí)所有方案定的好不好,往往取決于關(guān)鍵技術(shù),關(guān)鍵模塊做好了,其他的都不是大問題。通過分析、討論,花點(diǎn)時(shí)間全部能搞定。
4、車身功能、性能目標(biāo)定義。首先是安全策略,你準(zhǔn)備兼容歐洲五星,還要美國(guó)的碰撞安全。還有剛度模態(tài),還有系統(tǒng)的,像動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的剛度模態(tài),你要做得不好,它就一定出問題,時(shí)間長(zhǎng)了各種問題會(huì)出現(xiàn),用戶就會(huì)覺得這個(gè)品牌不行,所以質(zhì)量是靠實(shí)踐積累出來的,對(duì)于所有新造車勢(shì)力來說都需要時(shí)間。這一點(diǎn)我們要向傳統(tǒng)車企學(xué)習(xí)整車的質(zhì)量穩(wěn)定性。
5、車身設(shè)計(jì)目標(biāo),需要驗(yàn)證、修正,同時(shí)要及時(shí)總結(jié),把有用的東西提煉出來,形成積累,反饋到前項(xiàng)目。比如對(duì)于零跑來說,我們做所有的項(xiàng)目其實(shí)都是一個(gè)團(tuán)隊(duì),我們只是根據(jù)項(xiàng)目的不同階段分出來一部分人,這部分人做前期,那部分人做后期,但是最后都會(huì)融合到一塊的,形成設(shè)計(jì)開發(fā)知識(shí)庫(kù)。
報(bào)告內(nèi)容主要是這些,下面我列了IT行業(yè)一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)理念。從最初點(diǎn)子、概念設(shè)想很多,要進(jìn)行過濾,不能說之前想的全部都要實(shí)現(xiàn),全部都要實(shí)現(xiàn),那要花很大公司資源,這也是不現(xiàn)實(shí)的,需要我們項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),以用戶需求為導(dǎo)向,挖掘產(chǎn)品亮點(diǎn)、賣點(diǎn),形成產(chǎn)品定義,工程方案。做引導(dǎo)用戶消費(fèi),引領(lǐng)市場(chǎng)的產(chǎn)品先行者。
今天我的報(bào)告就到這里,謝謝!