地板是汽車車身的主要承力部件，與汽車扭轉剛度、NVH、碰撞安全等息息相關。地板性能不達標，將造成一彎一扭低階模態(tài)頻率偏低，從而使車身在外界作用下產(chǎn)生共振，產(chǎn)生明顯的低頻噪聲，嚴重影響汽車的舒適性；白車身一階模態(tài)頻率太低，可能導致汽車安全氣囊誤爆、延時等嚴重故障；此外，地板在汽車行駛過程中，受到扭轉、沖擊等動態(tài)載荷，若剛度不足，會造成車身嚴重變形，進而導致汽車的操控性能下降，某些電動車自然事故是由地板設計缺陷帶來車身扭轉剛度不足引起的。

碳纖維復合材料地板借助碳纖維優(yōu)異的高剛度、高模量特性，及顯著的輕量化減重效果，已成功應用在蔚來ES6、寶馬I3/I8系等量產(chǎn)車型，在眾多碳纖維汽車部件中脫穎而出，順利渡過民用碳纖維產(chǎn)品的培養(yǎng)期，正處在批量化應用的爆發(fā)期。

  

圖1  碳纖維地板中通道等部件寶馬7系上的應用

 

蔚來ES6的碳纖維后地板總成、碳纖維座椅板總成、碳纖維后地板橫梁總成三大部件，三個總成共4個碳纖維部件組合。經(jīng)過蔚來汽車全球測試證明，碳纖維后地板的使用讓車身整體的扭轉剛度更高，被動安全性能提高，整體耐久性也得到很大提升。碳纖維后地板嵌入到全鋁車身中，比鋁合金減重30%以上，與相同體積的高強度鋼相比，重量僅是它的1/5。綜合工況續(xù)航里程510km，百公里加速4.7秒，百公里制動距離33.9米，整車抗扭剛度高達4930N•m/deg，其比肩賽車的優(yōu)良性能離不開其高強度鋁和碳纖維復合材料的車身結構。
 

圖2 ES6碳纖維地板部件
 

搭載了碳纖維地板總成的ES6從2019年6月18日宣布正式開始交付，6月交付413輛，7月交付673輛，8月交付1797輛，9月交付1726輛，10月交付2220輛，11月交付2067輛，到12月底累計交付11433輛。分析ES6銷售數(shù)據(jù)可以看出，ES6碳纖維后地板獲得用戶廣泛認可，實現(xiàn)從研發(fā)到批產(chǎn)的質變，成為汽車碳纖維領域的明星產(chǎn)品。

表1 搭載了碳纖維地板的ES6獲得市場廣泛認可

排名	豪華電動SUV	2019年12月銷量
1	ES6	2547
2	Model X	1666
3	ES8	637
4	EQC	73
5	e-tron	44

                數(shù)據(jù)來源：中汽中心數(shù)據(jù)資源中心零售數(shù)據(jù)

國家輕量化材料成形技術及裝備創(chuàng)新中心依托單位北京機科國創(chuàng)輕量化科學研究院有限公司（簡稱“輕量化院”）在國創(chuàng)中心能力建設項目的支持下，引進了寶馬、蔚來碳纖維濕法模壓地板成形同款成套裝備，在碳纖維地板設計、仿真、批產(chǎn)制造、裝車驗證等領域形成一整套工程化解決方案。
 

 

圖3 輕量化院碳纖維復合材料成形裝備

近年來，輕量化院與北汽、奇瑞、廣汽等自主品牌主機廠緊密合作，開發(fā)多款復合材料地板，并獲得驗證應用，對打通我國復合材料汽車地板“實驗室研究-工程化制造-產(chǎn)業(yè)化應用” 技術發(fā)展路徑具有重要意義，也是輕量化院作為央企響應國務院國資委“進一步聚焦主業(yè)，加強關鍵核心技術攻關”要求的典型案例。輕量化院與國內自主品牌主機廠的廣泛合作，將進一步擴大碳纖維復合材料工程化應用系列化成果，為碳纖維汽車地板等關鍵部件先進制造領域“十四五”高質量、高水平發(fā)展奠定扎實基礎。

作者：輕量化院德州分公司 任明偉