汽車輕量化刻不容緩
經濟朝著綠色經濟、循環經濟、生態經濟的方向發展,也一直倡導走可持續發展之路,而節能減排是其中的關鍵,要想在汽車領域實現節能減排,發展新能源汽車和輕量化是兩條有效的路徑。
低碳化發展要求汽車“瘦身”
汽車發展先是汽車低碳化的挑戰,每年CO2排量超過60億噸,位居各國之。政府在溫室氣體減排方面面臨前所未有的國際壓力,政府承諾2020年單位GDP的CO2的排放強度較2005年削減40—45%,汽車低碳化的途徑一是節流,二是開源。近半的石油消耗和超過15%的CO2排放都來自于道路交通,人類的經濟活動不會停止,的汽車保有量還將繼續增長,以低碳技術為特征的現代低碳經濟正成為范圍內新的一輪經濟競爭。
低碳汽車是實現減排目標的重要途徑,汽車運輸是溫室氣體排放的主要原因,汽車運輸CO2排量占交通運輸部門CO2總排放量的94%。汽車低碳化的途徑是汽車低碳化的途徑。一是開源,二是節流。盡量降低汽車的能耗;減少汽車行駛中的阻力;發動機及傳動系統的減少摩擦損失;整車的輕量化;制動能回收利用。

汽車輕量化與節能存在著十分密切的關系。汽車自重每減少10%,燃油消耗可降低6%~8% ,汽車車身約占汽車總質量的30%,空載情況下,約70%的油耗用在車身質量上。因此,車身變輕對于整車的燃油經濟性、車輛控制穩定性、碰撞安全性都大有裨益。發改委于2004年頒布的《汽車產業發展政策》第十條明確提出:2010年前,乘用車新車平均油耗比2003年降低15%以上”。 《汽車工業“十一五”發展規劃》;到2010年,汽車整備質量減輕10%;新產品的回收利用率超過80%,其中材料再利用率超過75%”。近二十年來,國外乘用車平均每十年減重8%~9%,商用車減重10%~15%;未來十年轎車自重還將減少20%。我國目前自主品牌轎車的自重約比發達同類轎車重8%~10%,商用車重10%~15%。
輕量化的關鍵
“輕量化的開發分為設計、材料、工藝、成本四大模塊。要在四個條件達到平衡的狀態之下來推動汽車輕量化。”奇瑞汽車股份有限公司輕量化技術負責人、總工程師李鼐一先生在2014第三屆國際交通運輸裝備輕量化峰會中說。
“實現輕量化根本的是材料技術和工藝,有了材料工藝以后,我們設計人員才逐漸的了解材料工藝進而進行設計,如果沒有材料工藝,設計人員就無法設計。”郭孔輝告訴記者,他同時認為我國材料工藝在個別點上水平是很高的,但是現在并不普及,這跟我們的整個工業體系是有很大關系的,有些很好的理念方法在國外很容易做到,在國內就很困難。我們的高強鋼、鋁合金、塑料的應用在汽車領域遇到了難以批量生產、成本高等障礙。
丁文江認為輕量化關鍵的核心還是自主設計。如果我們汽車沒有自主權,特別是零部件的自主設計,這其中的困難包括發動機的自主設計,變速箱的自主設計,甚至包括我們現在所有的汽車輪轂、輪胎這種東西的自主設計。如果自主設計不能掌握在自己的手里面,那么的汽車將永遠變成跨國公司的競技場,沒有自己的地位,只不過一個生產的大國。
汽車輕量化很重要的一點是新材料的使用。同濟大學機械工程學院林建平教授認為新材料給輕量化技術帶來了挑戰,輕量化材料的制造技術,特別是成形制造技術,如碳纖維復合材料的成形技術、木塑復合材料成形技術、輕質合金材料的成形技術、第三代高強鋼成形技術、三明治材料的成形技術和鎂合金熱輔助沖壓成形技術等。這些新材料引發的新的成形技術已經遠遠跳出了傳統的成形技術框框和體系,其技術深度和難度都極具挑戰性。新材料給汽車車身輕量化制造技術帶來了汽車車身成形制造問題與挑戰、汽車車身制造中多種材料之間的連接問題與挑戰、汽車車身多種材料帶來的涂裝問題與挑戰、車身零部件材料性能的充分利用問題等,而這些問題也是輕量化的終極問題。
朝陽?夕陽?
車身輕量化對于傳統內燃機汽車節約能源、減少廢氣排放十分重要。在我國目前對新能源汽車重點技術“抓手”的規劃中,對電機、電控、電池三大部分比較重視,然而在車身輕量化方面尚無大的突破,這急需引起各方注意,并盡早統籌規劃。
“輕量化市場非常的大,我們無論是從的支持還是從實際的需求來看,市場都非常廣闊,從市場方面說輕量化可謂是一個朝陽產業。與此同時,很多汽車行業的老總感受到產品的利潤在逐年下降,就是我們現在所面臨的輕量化事業收入是一個夕陽產業,一個重工業產業。朝陽和夕陽完全是冷熱兩重天的狀態。”丁之光說。
郭孔輝在接受本刊記者采訪時說:“在理念上,很多設計人員不太重視減輕重量,包括政府官員對減輕重量也不夠重視,有一些政府官員開始重視,但仍有一部分不夠重視。政府目前更重視新能源多一些,但是要做好新能源汽車,輕量化是其中非常重要的一部分,輕量化要是做不好,整個汽車重量很重,消耗能源就很多。”
自重是電動汽車的要命因素,電動車的關鍵特點是電池的比能量比化石燃料小得多,電摩整車整備重量60kg,其中電池重量約30kg。電動轎車通常要背上比汽油重十倍的鋰電池或四十倍的鉛酸電池才能性能相當,這要占轎車自重的1/3—1/2。大眾汽車公司在第 18 屆國際電動汽車展會上推出的電動汽車能量來自 300kg 的充電電池,在 12s 內可從 0 加速到 100 km/h,高車速 140 km/h,可以說目前電動車的重要關鍵是輕量化。隨著政策扶持力度加大,新能源汽車的市場逐步擴大,與此同時,輕量化是否迎來春天呢?
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