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汽車輕量化是提升我國汽車產品競爭力的重要途徑之一

此前,中國汽車工程學會發布了《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》,其中輕量化創新戰略聯盟組織行業專家研究編制了輕量化技術路線圖2.0(以下簡稱《輕量化路線圖2.0》),主要內容包括:分析國內外先進的輕量化材料、設計、制造(成形和連接工藝)等領域的技術發展現狀,明確輕量化技術未來發展趨勢,制定發展愿景和目標,提出輕量化技術發展路線、重大創新需求和行動框架。

 

近日,中國汽車輕量化技術創新戰略聯盟研究員羅巖接受了《中國汽車報》記者專訪,對《輕量化路線圖2.0》進行了全方位的解讀,并對汽車輕量化技術趨勢與需求進行了深入討論。

羅巖指出,“輕量化不僅對車輛節能作出貢獻,更是提升我國汽車產品競爭力、促進上下游產業轉型升級的重要途徑。

首先是節能減排。數據顯示,燃油汽車每減重100kg,對于三廂轎車來說,百公里油耗可降低 0.37L;兩廂轎車百公里油耗可降低 0.31L;SUV百公里油耗可降低 0.46L;MPV 百公里油耗可降低 0.45L。

《輕量化路線圖2.0》中提到,到2035年,新能源汽車將成為國民經濟的支柱產業,具有智能化特征的新能源汽車將占據市場的主導地位。而對于新能源汽車來說,整車減重更是對提升續航里程有著非常明顯的作用。數據顯示,在電池重量不變的前提下,如果有能量回收系統,每降重100 kg:A級車可增加續駛里程12.3 km, C級車可增加續駛里程13.0km。整車整備質量不變,動力電池以外的部件降重10 kg,并將降低的重量分給動力電池:A級車可增加續駛里程12.5km,C級車可增加續駛里程9.3km。

第二,輕量化將影響到車輛綜合性能,包括加速性能、制動性能、操縱穩定性、平順性和噪聲振動水平等。合理的結構設計和輕量化材料的應用將有效提升車輛的各項性能,科學合理的用材策略也有助于控制車輛的生產成本。

第三,輕量化是帶動汽車上下游相關產業轉型升級的源動力。羅巖表示,汽車輕量化涉及冶金、化工、材料、裝備、設計、維修、回收再利用等多個相關產業,過去十余年中對鋼鐵工業的帶動作用已將顯現。未來輕量化將向產品多材料混合應用和產品生產智能化的方向發展,將催生對汽車用材和生產裝備的更高要求。

近年來,我國汽車輕量化技術發展迅速,在很多領域取得了突破。比如,高強度鋼開發與應用取得多項國際領先成果,乘用車車身高強度鋼應用達到國際領先水平。鋁合金的應用取得突破,多個“鋁合金為主”的輕量化車身量產車型相繼上市。同時對整車輕量化評價開展的深度研究,在全球率先發布了《乘用車整車輕量化系數計算方法》團體標準,為整車企業及消費者正確判斷乘用車輕量化水平提供理論依據。

在高強度鋼的應用上,我國已具備340MPa~2GPa各強度級別高強鋼的開發和生產能力。國內主流乘用車鋼制車身的高強度鋼比例均達到了50%,部分車型達到73%。2GPa熱成形鋼已率先在國際上實現產業化應用。

在鋁合金材料應用上,從傳統的車輪、動力系統殼體逐步向車身防撞梁、行李架和底盤轉向節、擺臂等領域應用,全車平均用量約在120-150kg左右。雖然鋁合金應用發展較快,但在提升性能、建立自主合金體系等方面仍有大量的工作要做。高性能鋁合金穩定化及規?;瘧萌匀淮嬖谝恍﹩栴}需要解決。

在中國品牌乘用車的用材結構中,塑料及復合材料的應用呈逐年上升趨勢,從2014年的8.5%增長到2018年的10.6%,到2020年用量在12%以上。應用領域目前應用主要集中在前端模塊、門護板、儀表板骨架及面板、翼子板、發動機罩蓋、后尾門、車頂、新能源電池箱體上蓋和蓄電池托盤等,部分車型在車門、后背門開始采用先進工程塑料。目前我國在工程塑料低密度、微發泡、薄壁化等方面的研究工作已經取得了重要進展,技術水平與國外基本相當。碳纖維、玻纖和生物基可降解纖維增強復合材料已經在寶馬、豐田等車型上批量化生產。寶馬i3的推出,讓全球汽車界看到了碳纖維應用的前景。但寶馬在i3之后推向市場的幾款產品中,碳纖維的應用發生了明顯變化,“恰當使用碳纖維”成為后續幾款產品的主要特征。

綜合輕量化技術以及輕量化材料的發展現狀,《輕量化路線圖2.0》提出未來輕量化技術發展的幾個趨勢:

首先輕量化的實現途徑并沒有發生變化,依然包含結構優化設計,輕質材料及與其相關的各種成形工藝技術,其發展將更加聚焦于優化設計和多材料混合應用。其次,隨著產品設計技術、成形技術和連接技術的更加成熟,將出現多種技術和多種技術路線并存的格局,“恰當的選擇輕量化路線”是未來企業的核心要求。最后,整車企業來說,在確定所采用的輕量化技術路線時,將更加注重綜合考慮車輛的市場定位、用戶需求、性能與成本、產品效益和供應鏈體系等因素的綜合平衡。

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