特斯拉、蔚来的汽车轻量化技术

作者：杜莎

消费者对于续驶里程及充电时间非常敏感，因此轻量化对于新能源汽车尤为重要，随着未来新能源汽车不断普及，充电设施陆续覆盖，节能环保需求提高，新能源汽车轻量化市场空间非常广阔。

汽车的轻量化是指在保持汽车的强度和安全性能不降低的前提下尽可能地降低汽车车身质量。传统汽车整车重量每降低10%，油耗降低6%~8%。我国在2020年和2025年燃料消耗目标值分别为5L/100 km 和4 L/100 km，2019年实际值为5.7 L/100 km，距离目标值仍有差距，政策要求下使得主机厂加速轻量化布局。

众所周知，新能源汽车对轻量化需求更为迫切，纯电动汽车整车重量每降低10 kg，续驶里程可增加2.5 km。目前来看，特斯拉和蔚来的汽车轻量化引领行业，在材料、工艺和结构轻量化上都形成了自身独有技术优势。

特斯拉的轻量化布局

电池密度：特斯拉电池能量密度的提升赋予了 Model 3更长的续驶能力，且应用单个容量更大的2170电池还可降低电池的使用数量，从Model S的7000多节降低到Model 3的4416节，电池节数的下降使特斯拉进一步减重。

电池连接工艺：特斯拉电池模组里的电池连接方式比起传统的电阻焊有着质的改变，与 Model S相比，Model 3上将正负极连接片从一整片铝片连接变成了布局在电池组两侧，将两面铝片结合成了单面铝片，减少铝片使用量，降低电池重量。

电池包结构：减少模组使用，相较于Model S车型（电池包分为16个小模组），Model 3长续航版的电池包则只有4个模组，更少的模组意味着更少的电池包内部隔断、电池组BMS、线束和散热管路接口；电池壳结构变迁，与Model S专门设置电池壳保护电池不同，Model 3 的电池组安装位置基本覆盖了乘员舱，利用车身底部高强度钢结构保护电池，电池包结构组件只用于承载电池包自身重量，相较Model S电池包减重125 kg。

轻量化材料：目前铝合金和高强度钢仍然是轻量化材料的首选。车身支架上，特斯拉 Model S 采用了全铝合金车身有效地降低了车身重量，Model 3 由于考虑到自身定位与成本控制更多采用了高强度钢。2019国产Model 3采用钢铝混合车身，铝材占比下降至21%，超高强钢占比上升至15%；在高压导线上，特斯拉使用高压铝导线，较相同载流量的铜导线相比减重 21%，且成本更低。

车身结构：特斯拉采用了不同的车身设计，Model 3取消了空气室下板，由塑料件代替下板流水，减重效果达40%；车门无窗框设计相比于冲压窗框减重65%；车门内板、前后车门内板不等料厚设计，优化车门下沉，可实现减重效果。

先进工艺使用：特斯拉不同部分的零件使用了不同的先进工艺，在碰撞吸能的位置（如前纵梁、A 柱、B 柱、后纵梁等）采用热冲压钢板工艺，提高了强度且减轻了重量。Model 3在侧碰吸能的位置如车地板横梁采用超高强度钢辊压成型工艺，比冲压件减重17%以上。

蔚来的轻量化布局

铝制车身：蔚来ES8车身运用了诺贝丽斯先进的汽车铝合金，全铝车身比传统钢制车身降低了约40%的重量，最终实现白车身重量仅为335 kg。ES8还采用了麦格纳为其所设计、制造的全铝前/后副车架；同时蔚来ES8在底盘和悬挂系统全部采用铝合金材质，车身用铝率达到95.8%，为全球最高。

先进连接技术：为了应对铝合金材质本身延展性差、形变难以恢复等特点，蔚来采用多种先进连接技术。包括热融自攻铆接、自冲铆接、铝点焊、冷金属过渡弧焊、结构胶、激光焊接、高强度抽芯拉等先进连接技术。

高密度电池：蔚来ES6电池类型是三元锂电池，供应商是宁德时代，ES6车型都可以选装容量更大的84 kWh液冷恒温电池组（ES8电池组为70 kWh），单体电芯能量密度为 170 Wh/kg，NEDC 综合工况下的续驶里程超过了510 km 。较大的电池容量有效地减少了电池包本身带来的重量。

轻量化电池壳：德国西格里碳素公司已与蔚来达成合作，将为蔚来研发碳纤维增强型塑料（CFRP）电池外壳原型，该电池外壳比传统的铝或钢制电池外壳轻40%，具有高刚性，而且比铝的热导率低200倍。采用该材料的电池包后不仅可为蔚来旗下电动车型减轻一定的重量，还会给换电带来便利。

传统车企在新能源汽车轻量化方面的布局

近年来，除了新能源汽车造车新势力，传统车企也逐步进入新能源汽车赛道。同时凭借本身在造车方面的技术积累和资金优势，传统车企在新能源汽车轻量化方面也有着不错的表现。

例如，大众汽车在其全新的新能源汽车平台MEB中使用全新的车身布局，将电池与电机融入车身底架，采取平板式电池模组放置于车轴两侧，同时采用铝合金材质作为电池壳保护电池，减少电池包重量推动轻量化。

比亚迪是国内重要的传统燃油车厂商，同时也是重要的新能源厂商，在新能源汽车轻量化方面有较大优势。比亚迪在其e平台上将电机、电机控制集为一体，有效降低了车身体积与质量。其中重量下降25%，功率密度却提升20%。

总体来看，特斯拉和蔚来汽车作为新能源汽车的领军车企，其轻量化应用具有标杆效应，国内车企除比亚迪之外，北汽新能源、吉利汽车等也纷纷紧跟轻量化进程节奏，在材料、工艺和结构轻量化上均加速布局与应用。

目前来看，特斯拉和蔚来的汽车轻量化引领行业，在材料、工艺和结构轻量化上都形成了自身独有技术优势。

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