未來(lái)5-10年,將迎來(lái)全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)重組和轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期,輕量化已成為“十三五”期間我國(guó)新能源汽車(chē)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)布局方向之一。在此背景下,6月24日,第一電動(dòng)網(wǎng)在北京舉辦電動(dòng)汽車(chē)輕量化沙龍,現(xiàn)場(chǎng)北汽新能源技術(shù)部副部長(zhǎng)楊宇威表示,截止到21世紀(jì)的前十年,因?yàn)榕渲靡蟮牟粩嗌仙?,?dǎo)致整個(gè)汽車(chē)行業(yè)的車(chē)身重量在增加,因此輕量化的發(fā)展對(duì)于降低油耗就顯得至關(guān)重要。他表示,車(chē)身減重10%,平均減少燃油量大概6%到8%,對(duì)于電動(dòng)車(chē)的電耗也差不多,除了這些點(diǎn),輕量化對(duì)它的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性,還有制動(dòng)性等等,都還有很多的幫助。
輕量化的發(fā)展不只是在材料
而在追求輕量化的發(fā)展過(guò)程中,其實(shí)材料只是其中一部分。楊宇威強(qiáng)調(diào),我們叫做三位一體:輕量化的設(shè)計(jì),輕量化的材料,輕量化的工藝。每個(gè)材料都有自己的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)。不光是從材料來(lái)講,從最大方面來(lái)說(shuō),對(duì)金屬材料和非金屬材料來(lái)對(duì)比,非金屬材料有一點(diǎn)叫做各向異性,而金屬材料是各向同性,復(fù)合材料一般強(qiáng)調(diào)可設(shè)計(jì)性,需要在哪個(gè)方向讓它的強(qiáng)度更高,就可以設(shè)計(jì)它,這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如,復(fù)合材料可以通過(guò)注塑的方式,還可以通過(guò)模壓,能成型相對(duì)復(fù)雜的材料。它對(duì)于模塊化,或者減這個(gè)零部件的數(shù)量是有效的;金屬材料鋁合金,比起來(lái)鋼板是輕很多。但不是每個(gè)地方都能用到。不管是拉伸強(qiáng)度還是彎曲強(qiáng)度較之鋼板是要低的,但通過(guò)設(shè)計(jì)、有限源分析,單單從材料特性的角度,鋁合金一般是比鋼板它的延展性要差一些的,所以讓它做一些潰縮吸能,它的脆性是缺點(diǎn)。
在全鋁車(chē)身領(lǐng)域的發(fā)展,楊宇威認(rèn)為從難度來(lái)講不是多難,他強(qiáng)調(diào)全鋁主要指是車(chē)身框架,而外板四門(mén)兩蓋一換,不算全鋁車(chē)身。但是它主要的困難在成本, 一般鋼質(zhì)的車(chē)身,一個(gè)車(chē)身的成本大致是在5000到7000元,如果用鋁合金會(huì)翻三到五倍。所以成本和技術(shù)性能的一個(gè)平衡,是最主要的一個(gè)原因。據(jù)了解,北汽新能源今年年底將有一款全鋁車(chē)身新能源車(chē)上市。同時(shí),北汽在這方面要用新的工藝,建新的工廠,鋁合金或者新結(jié)構(gòu)的工廠設(shè)在常州。
發(fā)展輕量化是解決里程焦慮的重要手段
對(duì)于車(chē)主來(lái)說(shuō),輕量化給他帶來(lái)的好處是不明顯的:車(chē)重減少100公斤,油耗只能百公里降低0.3升到0.6升。百公里只能省下1.8到3.6塊。對(duì)于車(chē)主來(lái)講是非常不敏感的。但是這個(gè)對(duì)于傳統(tǒng)車(chē)的企業(yè),如果不做輕量化,按照國(guó)家政策車(chē)沒(méi)法賣(mài)。同樣對(duì)于新能源車(chē),它比傳統(tǒng)車(chē)對(duì)于輕量化的需求更加迫切,不光是針對(duì)主機(jī)廠,對(duì)消費(fèi)者也是同樣。因?yàn)樗膭?dòng)力系統(tǒng)還是有區(qū)別的,對(duì)于同級(jí)別的車(chē),新能源車(chē)比傳統(tǒng)大致重30%以內(nèi)。如果重5%,這就是國(guó)際先進(jìn)水平了。重到15%、10%這些就一般水平;如果在20%以上就是差水平。而車(chē)重增加后裝的電池少?gòu)亩m(xù)航里程就短,導(dǎo)致里程焦慮。因此,通過(guò)輕量化解決里程焦慮是一個(gè)非常重要的手段。
另外,如果在汽車(chē)碳纖維的應(yīng)用是外覆蓋件而非承力件,這就沒(méi)有發(fā)揮材料的優(yōu)勢(shì)。外覆蓋件方面,為什么不用工程塑料呢?工程塑料的密度比碳纖維更輕,而且也能滿足需求。像smart、i3都在用這個(gè),其中i3內(nèi)部用的是碳纖維的車(chē)體,外部用的是工程塑料,都能達(dá)到輕量化目的。
北汽新能源發(fā)展的是多材料混合方向
產(chǎn)業(yè)方面,楊宇威表示碳纖維的生產(chǎn)需要一個(gè)共成長(zhǎng)的過(guò)程,就是主機(jī)廠去承擔(dān)一定的成本上升,汽車(chē)企業(yè)需要的就是滿足我這個(gè)原料的性能要求成本可控。楊宇威認(rèn)為完全量產(chǎn)化的碳纖維零部件完全可以在汽車(chē)上應(yīng)用,而且北汽新能源就是在做承力件。他說(shuō)道,為什么要照著i3的技術(shù)路線呢?7系這種技術(shù)路線一、兩年內(nèi)完全量產(chǎn)、應(yīng)用。B柱、側(cè)圍用到了碳纖維,按照這個(gè)技術(shù)路線完全可以把這些承力件用到,而且北汽現(xiàn)在也在確確實(shí)實(shí)朝這條路走。像i3這種類(lèi)型的車(chē),成本太高,但7系類(lèi)似這種復(fù)合材料進(jìn)行局部,多材料的混合應(yīng)用絕對(duì)是一個(gè)方向。
中國(guó)現(xiàn)在的應(yīng)用是一個(gè)到鋼鋁混合應(yīng)用的階段,大部分還是用鋼。整體同國(guó)際上的趨勢(shì),大致分成鋼質(zhì)車(chē)身發(fā)展到鋼鋁混合,最后發(fā)展到多材料。從全碳的角度,中國(guó)現(xiàn)在處于一個(gè)鋼鋁混合的初級(jí)階段。底盤(pán)的一些件開(kāi)始用鋁,并且有一些已經(jīng)比較成熟了,但是車(chē)身還是在一個(gè)嘗試的過(guò)程中。對(duì)于不同汽車(chē)廠家,趨勢(shì)可能不一樣,有些可能就往全鋁方向發(fā)展。從北汽的角度就是后面發(fā)展的是一個(gè)多材料混合的趨勢(shì),可能以后這個(gè)鋁合金的用量會(huì)逐步增大,甚至有可能它的百分比會(huì)超過(guò)鋼,但是高強(qiáng)鋼和超高強(qiáng)鋼是不會(huì)被取代的。
還有國(guó)家也在提倡用鎂合金,因?yàn)殇X的定價(jià)應(yīng)該說(shuō)是世界上差不多已經(jīng)穩(wěn)定,中國(guó)作為產(chǎn)鎂大國(guó)是有定價(jià)權(quán)的,所以鎂合金也有一定的應(yīng)用前景,當(dāng)然復(fù)合材料的應(yīng)用上它會(huì)逐步提高,而且這個(gè)速度會(huì)比較快。