新能源汽車車身輕量化競爭加劇

在我國新能源汽車產業持續呈現良好發展勢頭的今天,環保、節能已深入人心,公眾對節能、環保的需求也不斷升溫,動力電池、整車制造、充電樁等細分板塊迅速崛起,新能源汽車產業發展的質量和效益不斷提升,汽車輕量化已是大勢所趨。有數據顯示,到2020年預計車用鋁合金的市場規模在2000億元左右,對于中國鋁企而言,意味著新一輪的發展機會已經來臨。

新能源汽車車身輕量化競爭加劇

全鋁車身成趨勢

近日,由由忠旺集團與一汽合作開發,國內首輛采用“全鋁車身+全鋁底盤”的城市客車項目順利通過了中國一汽的路試試驗。該項目,不僅彌補了鋁合金在底盤應用方面的空白,也是國內首個能夠獨立設計、制造“全鋁車身+全鋁底盤”的鋁加工企業,是其在新能源市場領域的又一大革新。目前,國內外各大汽車廠商如沃爾沃、斯堪尼亞、亞歷山大丹尼斯、比亞迪等,已有量產全鋁客車在英國、芬蘭、馬來西亞等國家和中國香港、深圳等多個地區使用。但這種全鋁客車只是全鋁車身骨架,不包括底盤部分。

本次是國內首輛采用全鋁車身、全鋁底盤結構的客車,對技術難度和工藝要求都提出了更高的要求。據相關研發人員介紹,項目的一大挑戰,就是減重目標與安全指標此消彼長的行業性難題,對此,項目組經過多次設計分析,最大程度地實現了結構的模塊化、集成化,歷時8個月完成了設計方案。整車完成裝配并初步磨合后,歷經半年時間經過了車輛的動力性、經濟性、長距離極限路況等各項測試,驗證了此項技術的成熟度。

據該項目負責人介紹:“全鋁結構設計的難點,就在于如何滿足整車剛度、強度等性能指標要求的同時,實現輕量化。在本項目設計過程中,我們充分借鑒了動車鋁底架設計方案,局部采用鋼鋁鉚接安全結構,形成輕量化鋁合金結構框架,實現了相對于鋼制結構整車減重高達20%的同時,滿足整車各項性能要求。這一技術使得整車燃料消耗率降低約10%,生命周期內運營成本降低4萬元,全鋁客車綜合成本低于鋼制客車成本,輕量化成果突出。”

我國《乘用車燃料消耗量限值》規定,到2020年我國生產的乘用車平均燃料消耗量要降至5升/百公里。另外,根據規劃,汽車產業碳排放總量先于國家承諾和產業規模,于2028年率先達到峰值。日趨嚴格的排放標準給汽車制造商提出了更高的要求,也給汽車材料輕量化提供了發展機遇。歐洲鋁業協會研究顯示,汽車每減重100公斤,油耗降低0.4升/百公里,二氧化碳排放減少1公斤。通過減輕汽車的整備質量,從而提高汽車的動力性、減少燃料消耗、降低排放污染,已成為未來的發展趨勢。以輕質的鋁材料制成的全鋁車身客車在歐洲、日本、新加坡等發達國家早已應用,在國內,深圳、杭州、福州、青島、北京等多個城市公交也從2013年以來就在大力推廣。

角逐輕量化

在新能源汽車領域,鋁合金的用途同樣非常廣泛,鋁合金作為汽車輕量化材料具備減重效果明顯、吸收沖擊能力強、易于回收、裝配效率高等優點。輕量化技術領域的相關研究得出,重量的減輕直接意味著續航里程的增加。如純電動汽車整車重量若降低10kg,續駛里程則可增加2.5km。

其實,汽車輕量化已經滲透到汽車制造的各個環節。對于國內車企而言,輕量化也已經成為各家競爭的新熱點。沃爾沃于2016年就宣布電動汽車、電池輕量化進入了實用化測試階段;去年12月中旬,北汽新能源與世界的輕量化技術團隊(胡芬巴赫院士團隊)合資共建北汽新能源德累斯頓輕量化技術中心;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;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;長安汽車目前已經進入輕量化技術轉化應用階段,預計到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。據了解,蔚來純電動SUV——ES8鋁化率高達96.4%,其車身采用7003鋁合金材料制造,底盤、懸掛、輪轂、剎車系統以及電池組外殼也都采用了鋁合金材質,引領了全球汽車鋁化率水平。

中國科學院楊院生教授表示,“提升電動汽車的續駛里程,除了加強電池和驅動系統之外,與車身輕量化的程度也密不可分,而車身輕量化最明顯的特征就是材料的選擇。目前,應用于新能源汽車的輕量化材料主要有高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維等幾種。”特斯拉作為全球純電動車的開拓者,在汽車輕量化的道路上也早已開始探索。其標志性車型Model S的車身就用到了大量的鋁合金,并且通過特殊的焊接技術實現了鋁合金構件與鋼構件的鏈接。

業內人士預測,2018年新能源汽車市場將迎來產銷的大爆發。面對新一輪發展契機,車企與鋁企紛紛加大對新能源、輕量化技術的研發投入,旨在新一輪的行業競爭中搶占先機。除了三電技術,包括車身輕量化等由新能源汽車引發的相關競爭也已日漸白熱化。

文章來源:汽車輕量化在線網

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