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大众汽车电气化之路,暨首款SUV车型ID.4结构简析

汽车轻量化技术 2021-03-14 21:20 发文

说到PQ35,大家基本上会脱口而出大众的一个汽车平台,这个诞生于2003年的第五代A级车平台,高尔夫五代和六代、途观、途安、速腾/捷达、奥迪A3和明锐等一系列车型用的就是这个平台。在2012年,大众开始启用MQB模块化平台取代之前的PQ25、PQ35和PQ46平台,并开启了一个模块化策略时代。          

就在大众燃油车做得如火如荼的时候,特斯拉横空出世,各国开始提出禁售燃油车、各大车企不得不做出相应表态,是时候定个目标了!那么,作为销冠的大众第一代纯电平台、第一款车,其表现如何呢?

大众电气化战略

发家于“甲壳虫”的大众成立于1938年,据称,其第一辆纯电车型是1972年为了准备当时人们认为的“90年代石油枯竭论”,当时使用的是铅酸电池,重达850kg,整车超3吨,充电10小时行驶70公里。千禧年之前,大众基于高尔夫推出了几版纯电车型,基本上没上量。

直到2013年,大众才发布量产版的电动车e-up,整车1185kg,纯电续航160km,这是大众第一款真正意义上的纯电车。该车在2014年以进口的方式引入中国,售价高达27万元,一直传说这个车会国产,但时至今日,估计是不可能了。据称,2020年e-up还在英国上市了新版,该车EuroNCAP碰了个三星。

2013年可以说是大众的新能源车元年。

随着e-up在2013法兰克福车展亮相的还有基于第七代高尔夫打造的e-Golf。可以说是基于MQB平台标准的“油改电”技术,这个系列一共生产了大约15万辆。该时期,摆在她面前的有特斯拉Model S和宝马i3。

2019年10月,高尔夫纯电终于国产了。可惜,外媒报道称欧美都要停产用ID.3来取代了。

当然,大众肯定不会只把宝押在e-Golf和更低端的e-up上面,同期也推出了GTE和PHEV等一些混动车型。

2016年,经历了柴油门危机后,大众重新开始挑战自己的业务,并在2016年的6月启动了“大家在一起2025战略”。在组织架构调整之后,大众开始重塑乘用车品牌。这就是大众开始的第二阶段电气化浪潮。

2017年9月,对上述的战略进行了细化,提出了更明确的目标,即“电气之路战略”:到2025年要卖300万辆电动车,到2030年每个车款都得有电动版。

接下来的几年,大众不断调整和更新其电气化战略,特别是在2019年对战略进行了升级,即所谓的“10年规划”:到2029年要推出75款纯电和60款混动,累计销量计划2600万和600万辆。

这个目标,细化下来主要分三个阶段:

一、  计划用2020年剩余的时间完成结构重组;

二、  在2020-2025年实现领先于电动车领域;

三、  在2025-2030年实现在自动领域的全球领先者。

针对这些战略,大众在2018年9月发布了其划时代的第一代纯电模块化平台MEB,该平台包含了走量的大众品牌、斯柯达、西雅特和低端的奥迪车型;在高端品牌上,对标MLB推出豪华电动平台PPE,用于高端的奥迪、兰博基尼、保时捷等品牌;对于轿跑则计划推出对标传统MSB平台的SPE平台,用于服务未来的保时捷、宾利和布加迪等跑车,不过那得是2025年之后的事了。

据称,大众的第一代MEB架构生命周期为6年,在这一生命周期内MEB将生产约1000万辆汽车。就在去年,安亭MEB工厂和佛山MEB工厂都宣布完成投产建设,南北大众的初款MEB车型都蓄势待发。

接下来,让我们一起来看看这即将国产上市的ID.4,第一款MEB平台的SUV。

车型特点

2019年11月4日,大众首款MEB平台电动车ID.3在德国茨维考工厂正式投产。大众以“纯电专属平台”进行宣传,传统的“油改电”车型的设计无法完美地兼顾纯电车的设计需求。根据麦肯锡的论述,在投入有限又要保证安全的调教下,专属平台才能使电池的模块设计达到最优状态,带来更长的续航,并使整车布局更合理,安全性更高。

大众MEB的首款SUV车型ID.4采用的正是方正的“巧克力”电池,这个电池被布置在车身地板的正下方,整个汽车围绕电池来设计和制造,平台包系列的宽度一致(Y向宽度1447mm),在车身长度方向进行扩展,以适应ID.系列车型350-550km的不同续航要求。

从图8中我们也能看出,南北大众针对对ID.4的国产上的是同一种电池模组策略。整体布置上分成8模组和12模组两种,并未选取45kWh的7模组方案,这可能也是考虑到国人对车辆续航里程的焦虑,把整车最低续航版本提升到NEDC标准400km以上。

从电池包pack的选材来看,整个边框采用了最流行且经济实惠的铝型材方案,底板采用冲压铝板来保护,从整车底部来看,巧克力式的底盘非常平整,其风阻系数和加速性能可以得到很好的保障。

在选材上,更为突出的便是采用了压铸铝作为电池包pack的内部横梁,从而使整包pack进一步轻量化,大约80kg。这也为整车的侧碰以及侧柱碰提供了良好的传力基础。使用压铸铝作为电池包框架在奥迪e-tron就曾见过,奥迪e-tron在介绍整车碰撞性能时还特意提到了其电池包的传力效果。

用材

大众ID.4车身(尺寸4593×1835×1622轴距2765)基本上是个钢制车身,白车身本体重量441.3kg,四门两盖合计112.7kg,这个重量你肯定不敢相信。

在历年的ECB车型紧凑型SUV中位列第一,最为接近的车型领克01(尺寸4512×1857×1689轴距2734),白车身本体367.7kg,四门合计87.4kg,整个白车身重量足足多出了90kg。

在车身的轻量化方面,其热成形用量是ECB2020中占比最高的,重量占比24.6%,单车用量约137.8kg。仅次于以安全著称的沃尔沃XC90的151.5kg。

同时,在前座椅横梁上采用了目前强度级别最高的MBW1900MPa热成形,且其前座椅横梁为平台通用件,也正是由于其平台电池包的宽度是一致的,所以纽北相信其座椅横梁通用是极有可能的。

蒂森克虏伯推出的MBW1900超高强钢材料在热成形后抗拉强度可高达1900MPa,这就是我们通常所说的2GPa级别。可以说是目前获得商用的最高强度级别的热成形钢,由于其强度比目前主流的1500MPa提升25%,在某些设计条件下可使汽车结构件减重15%。

综上,无论是重量还是热成形钢的应用上,纽北可以断定这个车肯定是奔着全球车型来的,可以说是有备而来的一个性价比款式。

电池包保护

由于人们对电池包安全和侧柱碰法规的持续关注,门槛的设计对电动车而言肯定是个至关重要的话题。

大众ID.4的门槛内部设置有一根经过多轮优化的铝挤出型材,该铝挤出型材的周边都是钢制零件,大众的方案是在铝型材的两端和中部设计多个钢制支架,用螺接和胶接的方式完成固定和防腐,并总成供货至焊装供应商。门槛加强总成通过支架与门槛总成焊接的方式固定在车身上,并在铝型材与门槛内板相接的型面涂覆密封胶以防止电化学腐蚀。

相同的方式在特斯拉的Model 3和小鹏P7上可以见到,这对比与采用纯铝制门槛的Model S、Aion LX以及PMA来说,算是一个折中的方案,可以达到性能和成本的较优化。

总结

大众MEB发布两年以来,各种文章和报道略见不鲜。自2015年9月实施的EU6排放法规以来,燃油车的成本持续提升。大众认为,在不久后的2023年EU7发布时燃油车的成本将高于电动车,这也是大众之所以如此大手笔的推动电气化的原因所在。

虽然从单车结构来看,目前的ID.4在轻量化方面确实没有太大优势和体现,但这是一个奔着电气化来的猛兽,未来车身这些结构是否会被电器架构所湮灭还未可知。

让我们再静静的研究几年电动车车身结构吧!

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