談及輕量化技術, 大家一定不陌生, 它作為新能源汽車的核心技術之一, 是實現節能減排, 綠色發展, 以及促進汽車行業共贏的必經之路, 目前已經成為新能源汽車製造企業的 '逐鹿點' .
輕量化是大勢所趨
事實上, 就新能源車而言, 其中單個零部件——動力電池的重量就高達數百公斤, 可想而知, 整車的重量至少過噸. 國外相關研究表明, 若汽車整車重量降低10%, 能耗效率可提高6%-8%, 由此可見, 其在降低能耗, 減少廢氣排放, 增加動力電池續航裡程等方面意義重大.
近年來, 我國已經出台了多項政策和環保標準來促進新能源汽車的研發, 並逐步推動汽車用材輕量化的進程. 2017年9月, 工信部聯合財政部等多家機構公布的《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分並行管理辦法》, 更是為新能源汽車的發展注入了一劑強心針. 預計到2020年, 汽車輕量化的需求將會日益凸顯.
圖示: 輕量化目標
眾所周知, 電能消耗, 廢氣汙染及續駛裡程短是新能源汽車的 '痛點' , 對於製造商來講, 為了更好的迎合市場需求, 輕量化技術的普及變得迫在眉睫.
想要最終實現汽車輕量化, 業內人士總結出三種途徑:
第一, 應用高強度和輕質材料(手段), 比如高強度鋼材, 超高強度鋼板, 鋁合金, 鎂合金, 工程塑料及纖維增強複合材料等. 從技術路徑看, 碳纖維複合材料, 鋁鎂合金, 先進高強鋼是目前車企探索的三大方向, 這三種材料替代當前的主流材料低碳鋼, 可分別減重60%, 40%, 25%.
圖示: 全球輕量化材料需求量(百萬噸)
第二, 優化車身結構的輕量化設計(前提), 利用結構解析和CAD, CAE等技術進行結構的優化設計, 以減少無用材料, 減輕壁厚, 減少零部件數量等, 如: 模組化整合設計, 結構拓撲優化.
圖示: 汽車外飾件採用塑代鋼和塑料輕量化優化技術可實現單車累計減重60Kg以上的效果
第三, 運用先進的製造工藝技術(保障), 如雷射拼焊, 輥壓成形(先進的成型技術保證了整車結構的安全性), 高強度鋼熱成形, 內高壓成形等先進位造技術, 結構膠粘接和異種材料鉚接等先進連接技術.
助力企業 '內外兼修'
汽車製造商在具體落實輕量化技術的過程中, 必須做到減輕配件重量, 但不能降低配件強度, 力爭把新能源汽車做到 '內外兼修' .
沃爾沃於2016年就宣布電動汽車電池輕量化進入實用化測試階段, 相關負責人在接受電動汽車資源網採訪時表示, '如果將目前的電動汽車電池全部更換為新型輕量化材料, 可以降低車重超過15%, 此外, 材料成本更低也更為環保. '
圖示: 沃爾沃汽車零部件輕量化
誠然, 國內在動力電池領域輕量化存在很大的缺口, 但是以長安汽車, 北汽新能源等龍頭企業為首的製造商們, 也先後在輕量化材料, 輕量化結構設計等方面做出努力.
12月中旬, 北汽新能源選擇與世界頂尖的輕量化技術團隊(胡芬巴哈院士團隊)合資共建北汽新能源德累斯頓輕量化技術中心, 將在多材料輕量化整車, 碳纖維複合材料關鍵車身, 底盤零部件等領域進行合作研發, 並計劃在2018年實現第一批項目技術成果. 而吉利集團則在鋁合金, 塑料運用和輕量化結構設計上已達到或接近歐美等汽車企業水平. 目前已在車身, 底盤, 動力總成, 傳動系統等多方面進行了輕量化的升級和探索. 例如複合材料外覆蓋件已開始採用SMC材料, 蜂窩板複合材料等材料, 內部負責人表示, '未來吉利將在碳纖維複合材料等領域開展進一步探索' .
奇瑞汽車也在大量應用輕量化材料和輕量化技術的結構優化, 其車身骨架的四分之三材料皆應用了多種高強度鋼, 且在連接工藝, 雷射焊接, 輥壓成型, 熱成型技術方面也有很大提升. 值得一提的是, 奇瑞推進輕量化技術應用的關鍵一步是建立重量工程系統, 設定產品重量目標.
長安汽車也表示, '我們已經進入輕量化技術轉化應用階段, 並且樹立目標: 到2020年主力車型平均減重50kg' . 此外, 國內汽車企業與鋁鎂輕金屬的合作越來越密切, 汽車輕量化通過應用鋁鎂輕金屬的進程也進一步加快. 據電動汽車資源網了解, 蔚來純電動SUV-ES8鋁化率高達96.4%, 其車身採用7003鋁合金材料製造, 底盤, 懸掛, 輪轂, 刹車系統以及電池組外殼也都採用了鋁合金材質, 成為全球量產全鋁車身中鋁合金材料應用比例最高的車型, 引領了全球汽車鋁化率水平.
同時, 蔚來純電動SUV-ES8的儀錶盤骨架和前端模組框架採用了鎂合金壓鑄件. 毋庸置疑, 蔚來純電動SUV-ES8成為中國自主品牌汽車輕量化的傑出車型. 在政策和市場環境的雙重支援下, 新能源造車企業需要把握好機遇, 不斷提升企業自身的核心競爭力, 加強與上遊材料企業的合作, 以促進消費者對新能源車的認可度, 降低整車重量為努力方向. 總而言之, 輕量化技術仍在不斷髮展中, 企業的改進之路還很長.