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    輕量化材料成新能源汽車“減重”突破口

    輕量化材料成新能源汽車“減重”突破口

    11月2日,國務院辦公廳正式發佈的《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》提出,要突破整車輕量化等共性節能技術。近日發佈的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》(以下簡稱《路線圖2.0》)也明確了我國今後汽車輕量化的發展方向。

    據瞭解,新能源汽車每減重10%,續航里程可提升5%-6%,輕量化是新能源汽車節能、降耗、增加續航里程的重要技術路徑之一。那麼,我國新能源汽車輕量化面臨哪些問題?又該如何發展呢?

    多因素制約新能源汽車輕量化

    區別於傳統燃油車,新能源汽車的三電系統會導致整車重量增加,進而增加新能源汽車行駛時電耗,減少續駛里程。

    “對於相同車型,三電系統引起的增重會導致整車增加約200-300kg的重量,也就是說,新能源汽車空載時的重量差不多相當於傳統車滿載時的重量。”汽車輕量化技術創新戰略聯盟專家委員會主任、吉林大學教授王登峯認爲,新能源汽車三電系統的輕量化是整車輕量化的關鍵。“同時,新能源汽車輕量化係數要比傳統燃油車高1.5-4倍,而係數越大,表明整車輕量化程度越低,所以新能源汽車對於輕量化的需求更爲迫切。”他進一步指出,由於車輛行駛時有動載荷,車身重量的增加還會降低零部件的使用壽命。

    相關資料也顯示,重量明顯增加,還會對車輛動力性、制動性、被動安全、車輛可靠和耐久均帶來不利影響,而輕量化則是消除這些影響的重要應對手段之一。

    記者瞭解到,當前,我國新能源汽車主流材料爲低碳鋼。但目前我國新能源汽車中高端車型較少,大部分以A級車爲主,售價較低,市場競爭激烈,同質化較嚴重,導致這些汽車製造商較少選擇價格相對較高的輕量化材料。

    同時,王登峯也指出,目前我國在超高強度鋼、鋁合金、鎂合金等材料的應用,零部件結構設計工藝等方面也存在很多不足,這些問題同樣制約着新能源汽車輕量化的發展。

    輕量化材料數據庫體系尚未建立

    相關資料顯示,車身、內外飾和底盤約佔整車總質量的2/3。業內人士一致認爲,目前三電系統輕量化進程緩慢,在動力電池能量密度問題暫時無法很好解決的情況下,新能源汽車整車的輕量化技術重點應放在輕量化材料的應用上,這也是汽車輕量化最基礎、最核心的手段。

    據瞭解,碳纖維複合材料、鋁鎂合金、先進高強度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%。

    但據記者瞭解,對比國際先進技術,我國車用材料產業研究基礎差距仍然較大,大量新材料試驗數據依賴國外採購。對此,王登峯坦言,目前材料的數據庫都掌握在材料生產廠商手中,而非汽車製造商手中。“我國輕量化數據庫體系不完整、內容不全。”他指出。

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    同時,王登峯認爲,通過購買國外材料的數據庫無法很好解決國內汽車製造商產品開發問題,“國內外材料牌號不同,即使是有對應關係的同類牌號,材料性能也存在差異。”他表示,應通過解決建立材料數據應用體系解決問題。與此同時,王登峯呼籲,相關材料廠商應積極加入到建立材料數據應用系統中,編寫材料數據庫方便汽車製造商使用,多方共同解決材料數據在汽車輕量化方面的問題。

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    鋁合金或成未來五年輕量化重點

    《路線圖2.0》中指出,實現汽車輕量化,近期以完善高強度鋼應用爲體系重點,中期以形成輕質合金應用體系爲方向,遠期形成多材料混合應用體系爲目標。到2035年,預計燃油乘用車整車輕量化係數降低25%,純電動乘用車整車輕量化係數降低35%。

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    “這三個應用體系是根據我國汽車行業發展需求所建立,”王登峯解釋,“現階段我國轎車車身用材因成本問題暫時以鋼爲主,這確實符合市場競爭。”他進一步表示,現階段應將重點放在解決高強鋼和超高強度鋼在輕量化應用過程中的問題,強調建立鋼的應用體系,包括關鍵技術、相關標準的建立、鋼的輕量化應用數據庫體系等。

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    對於未來幾年的發展,王登峯表示,“隨着新能源汽車的快速發展,我國汽車市場不會一直以經濟型轎車爲主,所以鋁合金在下一個五年會成爲輕量化重點,包括高強度鋁合金的開發、材料特性研究等。”

    據瞭解,目前國內車用碳纖維複合材料剛剛起步,還處於技術探索和積累階段,原材料成本高及加工效率低,依然阻礙着碳纖維複合材料的推廣應用。對於《路線圖2.0》中提到的多材料混合應用體系,王登峯表示,隨着材料技術進步和發展、成本問題的解決,會產生更多性能比碳纖維複合材料更優越的複合纖維材料。“雖然現在因爲技術和成本問題還不能很好應用纖維複合材料,但纖維複合材料的高性能低密度的特性之後會在車輛上應用越來越多,也會成爲2031-2035年的重點發展方向。”