“輕量化技術(shù)的發(fā)展對(duì)降低汽車(chē)排放、提高運(yùn)輸效率至關(guān)重要,發(fā)展輕量化技術(shù)對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè),特別是新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)具有重大意義?!?北京福田戴姆勒汽車(chē)有限公司經(jīng)理鄧友浪在近日舉辦的2019中國(guó)車(chē)用材料(西青)國(guó)際論壇上表示。
新能源汽車(chē)因動(dòng)力電子系統(tǒng)增加了車(chē)身自重而對(duì)輕量化提出了更高要求,但目前高性能的輕量化材料在使用中仍存不少問(wèn)題,這些問(wèn)題的解決需要產(chǎn)業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的通力合作。
減重可提升汽車(chē)性能
輕量化技術(shù)指將合適材料、工藝用于合適零件上,以達(dá)到最佳減重效果的技術(shù),其不僅可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)減重,還同時(shí)具備節(jié)能減排、降低成本及提高汽車(chē)產(chǎn)品性能等優(yōu)勢(shì)。
“從新能源汽車(chē)領(lǐng)域來(lái)思考為何要實(shí)現(xiàn)輕量化,我認(rèn)為最大的推手應(yīng)該是電池的能量密度。在國(guó)家政策向高能量密度電池傾斜的背景下,如果整車(chē)重量不變,車(chē)身和電磁包都變輕,電池的能量密度就可以較之前更大,而這代表著更好的能效提升。” 昆山市中迪新材料董事長(zhǎng)劉偉德指出,在不影響汽車(chē)安全性、適用性和總體使用效果的基礎(chǔ)上,為實(shí)現(xiàn)電芯能量密度的逐步提升,無(wú)論是整車(chē)結(jié)構(gòu)還是電磁包,減重都是未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)。
據(jù)記者了解,目前使用輕量化材料的新能源汽車(chē)不在少數(shù),如特斯拉的Model 3、Model S,長(zhǎng)城華冠旗下的子品牌前途汽車(chē)K50等車(chē)型都采用了輕量化材料車(chē)身或零部件,豐田即將上市的新車(chē)頂蓋位置采用的也是輕量化材料。這些車(chē)企無(wú)一例外都是秉承輕量化概念生產(chǎn)新能源汽車(chē)。
“目前市場(chǎng)十分看好輕量化技術(shù),無(wú)論是傳統(tǒng)車(chē)企、新能源車(chē)企還是零部件企業(yè)都十分歡迎汽車(chē)的‘減重方案’,想以此提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,這意味著輕量化的實(shí)施是由性能驅(qū)動(dòng)的,而不是為了輕量化而輕量化?!北本┖<{川汽車(chē)部件股份有限公司部長(zhǎng)張春林表示。
成本陡增令車(chē)企“望而卻步”
雖然輕量化發(fā)展益處頗多,但新能源汽車(chē)的“輕量化之路”并不輕松。
“誠(chéng)然,‘減重方案’很受主機(jī)廠們歡迎,但想要車(chē)企掏錢(qián)買(mǎi)單,成本控制是一個(gè)重要問(wèn)題。主機(jī)廠的各個(gè)系統(tǒng)零部件都有成本管控指標(biāo),一旦涉及到成本增加,交易就很難進(jìn)行下去?!睆埓毫痔寡?,想要和車(chē)企們“合作愉快”,成本的控制是一大關(guān)鍵因素。
其實(shí),不僅是零部件企業(yè)十分關(guān)注成本問(wèn)題,車(chē)企對(duì)輕量化技術(shù)的高昂成本也表現(xiàn)得“耿耿于懷”。“愛(ài)馳汽車(chē)在今年9月即將上市的U5車(chē)型采用的就是鋼鋁混合的輕量化材料,不僅材料成本高,維修成本也很高?!?愛(ài)馳汽車(chē)有限公司總監(jiān)孫黎表示。
此外,輕量化技術(shù)的不成熟也是目前發(fā)展的一大阻礙,以相關(guān)政策中提到的碳纖維復(fù)合材料為例,其作為未來(lái)新能源技術(shù)的重要發(fā)展方向,目前的技術(shù)路線仍未完善,成本高昂,想要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)也極不容易。
“除了輕量化技術(shù)和材料本身的問(wèn)題,材料間的連接難題也需引起重視。很多輕量化的設(shè)計(jì)最終都‘死’在了連接上。我們的產(chǎn)品是上鋼下鋁的混合材料車(chē)身,當(dāng)初想要把它們連接在一起非常不容易,甚至到目前為止,我們都還沒(méi)有找到特別合適的焊接方案?!睂O黎表示。
混合材料為主要方向
記者了解到,目前在整車(chē)上適度使用輕量化技術(shù)可小幅降低成本,但如果需要大幅度降低成本,提升技術(shù)無(wú)疑是必經(jīng)之路。“技術(shù)和工藝的提升必不可少,此外,在產(chǎn)量大的情況下,輕量化也可以實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效益?!?張春林表示。
“材料間的連接不僅要考慮連接物強(qiáng)度,還需考慮其載荷能力,汽車(chē)可以向航空器借鑒經(jīng)驗(yàn)。”北京航空航天大學(xué)汽車(chē)工程系主任孫凌玉指出,材料連接物的構(gòu)型設(shè)計(jì)也可以在一定程度上緩解連接上出現(xiàn)的各種問(wèn)題。
“據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),目前新能源汽車(chē)的輕量化技術(shù)和輕量化發(fā)展整體呈現(xiàn)出鋼材占比小幅度下降、鋁合金占比小幅度上升的趨勢(shì)。同時(shí),非金屬材料占比雖然較小,但仍有一定發(fā)展,整車(chē)車(chē)身是往多材料的方向發(fā)展。”北京新能源汽車(chē)股份有限公司工程研究院新技術(shù)部博士田宇黎指出,從新能源汽車(chē)輕量化的整體技術(shù)來(lái)看,國(guó)際領(lǐng)先的企業(yè)大多是從單一的車(chē)身材料技術(shù)向混合材料應(yīng)用方向發(fā)展,而碳纖維材料也將逐步成為該體系中的一部分。