如今，要想造一輛電動車其實是變容易了，我們能看到很多跨界選手進入這個領域，其實就是門檻在快速下降。由於不需要發動機、變速箱等複雜設備，電機、電控、電池等三電系統簡單而標準。
電動車正在掀起一場製造革命。它比燃油車更容易標準化，車輛的底盤中間是大型電池組，兩端是電機，如果不是出於安全和審美考慮，電動車的整個前部都可以不要，原來放發動機的地方現在變成了一個儲物箱。
由於動力部件比燃油車少得多，整個底盤的通用型大大加強。對於車的下半身，如果能把全部電機、驅動系統和電池組，都嵌入到底盤中去，實現整個車的上下車體「分離」（專業的詞是解耦），那麼就可以對車的上下身獨立開發，整個車的製造就會變得非常標準化、模塊化。
對於車的上半身，也正在掀起一體化壓鑄工藝革命。在特斯拉引領的「一體壓鑄」浪潮下，特斯拉工廠的大型壓鑄機可以將Model Y的鑄造零件從原本70個降至2個，這一工藝不僅大大簡化了生產流程，而且減少了生產時間，降低了總體成本。
未來的電動車生產，會不會像如今的智能手機一樣標準化呢？手機品牌公司需要做的是設計，其他的部件都可以外購模組，像攝像頭模組、指紋識別模組、處理器CPU模組等等，高度集成化。
我們看好滑板底盤的潛力與前景，也投資了國內領先的悠跑科技。現在，我們把車分成上半身和下半身，來分析電動車正帶來了怎樣的生產革命。以下，Enjoy：
通用汽車的Autonomy概念車，行業里較早的上下半身分離設計
1
電動車下半身：滑板底盤
之所以說電動車的生產製造，越來越像智能手機，一個核心改變就是底盤。
電動車甚至可以說是建立在一個「巨大滑板上的電子產品」，當未來的電機和電池都內嵌進滑板底盤之後，電動車可以被設計成任何想象中的樣子，天馬行空的座艙設計或是外觀，都可以安排在這個通用的滑板底盤之上。
傳統的燃油車也是建立在底盤之上，但這個底盤沒有那麼自成一體，發動機和轉向系統等複雜部件都在上面，還有複雜的車軸、懸掛系統、冷卻系統、油管等等，在底盤上蜿蜒而行。這一切加起來有接近3萬個零部件，它們被擰、壓、粘、焊在一起。當汽車從裝配線上出來的最初時刻起，就很難再有什麼改變。
電動車的底盤設計主要有兩種途徑，一種是沿用傳統燃油車的底盤，根據需要進行部分的改制工作，開發難度小、成本低，在很大程度上沿用傳統車的成熟零部件。但這種方式在開發設計中受到的限制其實較多，總布置的優化難度較大，也很難將各個電動模塊集成化，只能湊合着用。
另一種就是為了電動車專門開發的純電平台，沒有以前的設計限制，電動車專有底盤的集成度更高、性能更卓越，全球可能只有為數不多的核心車企有能力去研發，代表企業有特斯拉、豐田、大眾等等。
如今，還有一種新勢力出現，那就是以Rivian、悠跑為代表的滑板底盤平台，它們的核心理念是將上車身和底盤的開發分離解耦。
這意味着在開發底盤的時候只要定義好接口，就可以不關心上車身如何設計，以後只要「拼接」即可，這是與純電平台最大的差異。
Rivian發布的兩款車型
去年11月剛上市的Rivian就是這方面的代表。Rivian將四個電動機、一個全輪驅動系統和三個電池組嵌入到底盤之中，實現上下車體的解耦，從而能夠對它們進行獨立開發。這種滑板底盤能夠適配多種不同車型，加速車輛的研究開發周期，並且除了應用於自有品牌車型外，還可以對外開放。
Rivian的滑板底盤是一種非承載車身結構，使其在車身結構上有本質不同。這種車輛具有剛性車架，由車架承載整個車體，懸掛和車身都安裝在車架上，使得完整的底盤可以獨立行駛，不依賴車身等上裝結構，整個車體上裝可以進行更自由的空間規劃。
Rivian目前發布的兩台車型，由於已經將電池、電機、電控、轉向機構全部集成於底盤，兩台車共享了多達91%的零部件，僅僅是通過裝配不同的上車身來設計這兩款車。
因為車身完全不用遷就底盤，車的內部空間可以實現最大化利用，R1T甚至在貨斗前面設計了一個左右連通的「抽屜」，可以用來放滑雪板、釣魚竿或是當成露營廚房。
在Rivian崛起的同時，滑板底盤迅速成為了風潮，Canoo、REE等公司相繼宣布開發滑板底盤，經緯非常看好滑板底盤的巨大潛力，投資了國內領先的創業公司悠跑科技。
悠跑科技創始人李鵬曾表示：「滑板底盤在技術上有一個涇渭分明判斷的線，就是支不支持上下分體開發。」
未來的底盤，在悠跑的理解中，是硬件做減法，功能做加法。底盤的橫向、縱向包括垂向，每一項的控制需求越來越精確，越來越智能，整個集成控制和提供的能力在變多，底盤正在逐漸變成一個標準化的產品。
激進的Canoo，設計了科幻的Lifes tyleVehicle，這台車就像移動的玻璃房，底盤之上的所有空間都是可利用的
上下車體解耦對貨運來說，吸引力是致命的。
像亞馬遜這樣的送貨巨頭，對基於滑板底盤的送貨車隊很感興趣，Rivian宣稱獲得了亞馬遜定製貨車的10萬輛訂單。對亞馬遜來說，需要這些車輛維修簡單，零件可互用。
設想一下，當一輛這樣的車出現故障，維修需要多長時間？你只需要把車放在千斤頂上，把上車身從底盤上拉下來，有點像在換備胎，再鏈接在一個新的滑板底盤上即可。看上去整輛車保持不變，但動力系統將是新的，整個過程只需要幾分鐘。
那麼，這種上下分體式車身的難點在哪？
核心底層變革在於線控底盤。傳統底盤在設計上的很多限制，來源於機械轉向，大部分車輛有一個核心裝置——轉向柱，它令司機通過轉動方向盤，來帶動車輪轉向。
但在滑板底盤中，均採取了全線控底盤。例如線控轉向，相當於完全取消了機械裝置，僅通過電子控制實現轉向。當司機轉動方向盤時，輸入的是電信號，再傳遞給轉向裝置。脫離機械控制，才能夠做到上下車體解耦，以及滑板底盤的模塊化和緊湊性。
所以，滑板底盤的另一大優勢，在於軟硬件結合。李鵬曾總結了悠跑UP超級底盤的四大技術：全線控底盤、可插拔環網電子電器架構、CTC電池系統和高集成熱管理系統。在硬件標準化的基礎上，UP超級底盤做了一些硬件接口標準化的設計，也讓軟件部分成為了一個平台，令軟硬件也解耦，可以分別開發。
而算力可拓展，就如同給電腦外接內存條一樣，可以隨時拓展算力，為未來L4及以上自動駕駛預留足夠的算力空間，因為未來智能電動車的「基本盤」可能是——續航1000公里以上，算力1000 TOPS以上。
基於同一款滑板底盤，可以鏈接不同的上車身。圖片來源：悠跑科技
李鵬認為，現有造車模式的痛點是，整車一體式開發，帶來了周期長、投入大、迭代慢的問題，而這與日益個性化的用戶需求產生巨大撕裂。悠跑提出的解決方案就是，從底盤標準化出發，打開上車體更多個性化的想象空間。
全線控的滑板底盤，釋放了車內空間，提供給車輛設計師一個非常自由的舞台，用極致標準化，成就極致個性化，也極大地降低了造車門檻。
未來電動車的生產製造，很可能像智能手機一樣標準化和模塊化。中國科學院院士歐陽明高曾提出：未來電動車整車技術趨勢，大家關心兩件事，一是千公里續航，二是滑板底盤。滑板底盤無疑會給電動車的設計製造帶來一場革命。
2
電動車上半身：一體化鑄造
早在2020年特斯拉電池日上，馬斯克就介紹了Model Y車型的後車身結構件，將採用新型的一體壓鑄工藝。這項技術相比於衝壓-焊接的傳統工藝，讓鑄造零件從原本70個降至2個，大大簡化了生產流程，而且減少了生產時間，令成本降低40%。
從特斯拉車身一體化的發展可以看出，特斯拉的目標是像搭積木一樣，把一體化壓鑄出來的幾塊車身結構件，直接拼裝。現在還沒有整車級別的一體化壓鑄，特斯拉是把車身的後半段進行了一體化壓鑄。
2020年電池日上馬斯克展示的Model Y構件
特斯拉在第一階段，是Model S和Model X階段，採用了全鋁車身，但仍然按照傳統的衝壓-焊接工藝路線進行整車開發。
到了第二階段，特斯拉在生產Model Y時，首次使用了6000噸的一體化壓鑄機。這令Model Y的零件數量比Model 3減少了79個，焊點大約由700-800個減少到50個，將下車體總成重量降低了30%，製造成本下降 40%，製造時間由傳統工藝的1-2小時縮減至3-5分鐘。
在特斯拉全球四大超級工廠中，都部署了6000 噸以上的壓鑄機，其中弗里蒙特工廠布局了2台、上海工廠布局了3台、柏林工廠將布局8台、奧斯汀工廠將布局4台。
2020年年底，特斯拉上海超級工廠壓鑄車間，3台（套）合模力6000T的巨型壓鑄機（島）成功投產，主要生產Model Y車型後底板一體成型汽車零部件
2021年在柏林工廠開放日上，特斯拉展示了一體化壓鑄底盤，計劃將用2-3個大型壓鑄件，替換由370個零件組成的整個下車體總成，重量將進一步降低10%，對應續航里程可增加14%。
未來的第三階段，特斯拉將更進一步，實現前車身一體化、後車身一體化，以及底盤電池包一體化集成，真正實現「搭積木」式生產。
在傳統的汽車生產中，主要是衝壓焊接工藝，分為衝壓、焊裝、塗裝、總裝四個環節。在第一個衝壓環節中，衝壓車間利用不同的壓機，完成車門、左右側圍、機艙蓋、前後底板、頂蓋、後背門及各種衝壓小件的製造。然後第二步是焊接，焊裝車間負責將衝壓完成的車身圍件焊接在一起，完成白車身的製造。
第三步是塗裝，又稱為油漆車間，對白車身附以各種防腐工藝，並噴塗上漂亮的色漆、清漆，以達到上色和表面防護的作用。最後第四步是總裝，將車身上各種零部件及系統安裝在車身上組裝成一台完整的汽車，並進行點檢、路試等一系列測試，最終下線成為合格商品車。
特斯拉在Model Y的製造革命中，直接一體壓鑄了車身的整個後底板，包含了整車左右側的後輪罩內板、後縱梁、底板連接板、梁內加強板等零件，才有了我們前面所說的「零件數量從79個減少到2個，焊點由700-800個減少到50個」，Model Y的白車身後部，幾乎沒有肉眼可見的焊接痕跡，大幅地提升了車身結構的穩定性。
同時，由於生產零部件需要各種模具、機器臂、夾具，組裝零部件也需要不同的生產線，因此零部件的大量減少，就顯著降低了模具成本和組裝成本。一台壓鑄機雖然很大，但比起傳統生產線還是小了很多，占地僅100平方米。
馬斯克曾說，採用大型壓鑄機後，特斯拉工廠的占地面積減少了30%，基礎設施成本大幅降低。
除了占地少，一體壓鑄技術的生產速度也快了很多。大型一體壓鑄機一次壓鑄加工的時間僅為80-90秒，一天能生產1000個鑄件，而傳統工藝衝壓焊接成一個部件至少需要兩小時。由於應用了新的合金材料，壓鑄件的表面足夠光滑，基本不用再進行機加工，以前平均每個焊裝車間需要配備200-300名生產線工人，一體壓鑄技術因為簡化了生產流程，所需的人力能縮減到原來的十分之一。
特斯拉Giga Press壓鑄一體化部件
不過，要想做到一體壓鑄，並不是一件容易的事情。因為其型面、截面的變化，以及材料厚度的變化都非常劇烈，相比傳統車企量產的單體壓鑄結構零件來說，不僅僅是用更大的壓鑄機那麼簡單，需要系統性創新。
這種技術壁壘主要體現在三個方面，分別是材料、模具、壓鑄過程控制。
第一個難點就是材料。2015年曾經有這麼一條新聞，特斯拉從蘋果公司高薪挖了一位鋁合金專家Charles Kuehmann，他主要負責Space X和特斯拉的材料工程。當時，特斯拉想研發一種新的鋁合金材料。
一體化鑄件需要材料創新，需要研發出特殊的免熱處理的鋁合金。
首先為什麼要用鋁？因為鋁很輕，並且強度、韌性都足夠，而電動車基於增加續航的要求，對重量非常敏感。一體化全鋁壓鑄白車身的重量在200-250kg，而同級別鋼製車身的重量在350-450kg。例如Model Y的一體壓鑄後車身僅重66公斤，比尺寸更小的Model 3同樣部位輕了10-20公斤，這就增加了續航。
在傳統的鋁壓鑄車身件中，為了滿足高延伸率保證鉚接性能，通常需要進行固溶+時效熱處理，但是一體化鑄件尺寸更大，進行熱處理容易發行形變，因此需要特殊的免熱處理鋁合金，也就是在不進行熱處理的同時，也能保證產品的力學性能。
這就要求這種新材料滿足一堆條件：1、有較好的塑型體流變性能，即在壓力作用下，鋁合金仍具備良好的流動性，便於填充複雜的結構體，減少逐漸內收縮空洞；2、線收縮率更小，且有一定的高溫強度，以免鑄件產生裂紋和變形， 提高鑄件尺寸精度；3、結晶溫度範圍小，可以減少鑄件中收縮孔洞產生的可能性；4、具備更好的高溫固態強度，防止模具開模時推出鑄件產生變形或破裂；5、在常溫下應具有一定的強度，提高壓鑄件的機械強度和表面硬度；6、與壓鑄型不發生化學反應，親和力小，防止粘型和鑄件、鑄型相互合金化；7、在高溫熔融狀態下不易吸氣、氧化，以便能滿足壓鑄時需長期保溫的要求。
看起來是不是挺不容易研發的？所以首先在材料端，例如特斯拉就選擇了自研，這是各個鋁業公司，或是汽車品牌的獨家秘笈。
近年來我國不同企業也都在研發新材料，壓鑄鋁合金如EZCastTM合金、Aural-2、Aural-4、A365和Mercalloy目前被廣泛應用於車身結構件以減輕汽車重量。
第二個技術難點是模具。
一體化壓鑄的鎖模力更強，殘餘的應力會對模具造成損傷。在壓鑄過程中，模具一直在受到各種力量的拉扯，工作條件十分惡劣。
在前期金屬液進入模具型腔時，受型腔內的空間限制，在型腔凹角處就會產生拉伸力。當模具溫度受金屬液溫度的影響逐漸升高，模具受熱膨脹，模具表面又產生了壓應力。後期鑄件脫模後對模具進行冷處理，模具收縮，又產生切向拉應力。
在各個環節中，模具由於承受各種壓力，可能會導致出現裂紋，同時離型劑或者其他雜質依附在模具上會產生積碳作用，影響後續產品的良品率，也對模具的使用壽命產生影響，而使用壽命直接關係到綜合成本。
除了要耐操，模具本身的設計也更加複雜，需要非常精巧。如果鑄件斜度值設計不合理，會引起抽芯，開模後取件時容易造成擦傷，且轉角處的圓滑程度等均會導致氣孔的產生。壓鑄件還會因排氣不良、鋁合金的縮氣孔、產品壁厚差過大等原因產生氣孔。設計的不良會導致鑄件壁厚不均勻，導致裂痕。
第三個難題則是對壓鑄過程的控制。
整個壓鑄操作過程中，有數十個參數，涉及到加熱溫度、模具溫度、脫模劑的使用等諸多環節，每個過程均與產品性能和良率息息相關。而由於一體化車身件大，鋁液填充模具時間長，時間越長壓鑄過程中的控制難度就越大。
例如對大型壓鑄機的駕馭能力，壓鑄的結構越複雜，對於拔模角、插破角、排氣孔、出模方式、收縮方向等結構參數的要求越高。對於液態金屬充填型腔速度、流態、壓射比壓、壓射速度等工藝參數的控制越嚴格。
還有例如模溫控制，分析模具的熱平衡，合理設計冷卻/加熱管道，是生產中對模具溫度進行有效控制的前提條件，模具的表面溫控對一體化壓鑄件的影響極大，如熔湯前段溫度低時，壓鑄件會產生冷紋。
綜上所述，其實一體壓鑄並不容易，需要各個技術環節的突破。但對於電動車企來說，這又是一個非常重要的趨勢。
除了之前所說的優點外，一體壓鑄還有兩個更致命的優點——研發節奏更快和造車精度更高。
電動車相比於傳統燃油車，更新迭代的周期大大縮短，自動駕駛、智能座艙等功能都不斷在推陳出新，一旦出現爆品需要快速生產推向市場，而一體壓鑄技術因為簡化了大量流程，可將車型開發周期縮短三分之二。
另一方面，由於一體壓鑄技術將造車精度級別提高至微米級別，而在自動駕駛領域，車輛需要通過激光雷達、毫米波雷達、高清攝像頭等高精度測量設備探測和感知路況，這些設備對於偏航角、俯仰角、滾轉角的安裝精度有着極為苛刻的要求。
傳統車身製造工藝的精度，其實較難滿足高階段自動駕駛設備的安裝需求。而一體壓鑄以整體性部件代替衝壓和焊接的多個車身圍件，可以有效避免大量零件焊接時的誤差累計。壓鑄零件將車身匹配的尺寸鏈，縮短至兩到三環，尺寸鏈環越少，車身精度的影響因素越少，車身精度的實現和穩定性也越好。加之數控加工技術，甚至可以將整車精度提升至微米級別。
目前，很多電動車企、壓鑄機設備廠、鋁壓鑄企業都在大力布局一體化壓鑄。除了特斯拉外，理想、小鵬、蔚來、華為/賽力斯、小米都在布局一體化壓鑄，已是一個電動車生產的明顯趨勢。
一體化壓鑄模式與傳統「衝壓+焊接」模式供應鏈對比；數據來源：光大證券
滑板底盤和一體化鑄造，對應了車的下半身和上半身，都是正在發生的製造革命。
由於電動車的移動部件比燃油車少得多，電池組和電機的性能非常透明且通用，並且未來的電動車品牌甚至可以從第三方購買這些滑板底盤，就像戴爾或聯想從英特爾採購處理器一樣，未來電動車更需要不一樣的產品定義和設計。
這些模塊化的組件為車企帶來了一張空白的畫布，任何形狀、任何尺寸、任何功能都能成為可能，來突破界限，創造出與眾不同的下一代電動車。
未來，喬布斯創造iPhone的一個理念可能會再次盛行——我要告訴消費者他們想要什麼，當他們看到產品時，他們會喜歡它。
未來，動力不再是電動車企角逐的戰場，新戰場將是設計和產品定義
留言列表