新能源汽車

簡單分析新能源汽車輕量化材料發展趨勢

轉載 :  zhongte88183.cn   2018年03月15日

  毫無疑問,輕量化已經成為新能源汽車未來的發展趨勢。2016年10月份,國家強國戰略咨詢委員會、清華大學教授歐陽明高作為代表發布了備受關注的《節能與新能源汽車技術路線圖》,顯而易見,輕量化技術的發展已上升到國家層面。

  其中路線圖包括輕量化技術在内的節能汽車、純電動和混合動力汽車、燃料電池汽車、智能網聯汽車和汽車制造、動力電池技術、汽車制造技術7大方向,内容如下圖所示。

  

  輕量化技術領域的相關研究得出,重量的減輕直接意味着續航裡程的增加。如純電動汽車整車重量若降低 10kg,續駛裡程則可增加 2.5km,中國科學院楊院生教授在接受采訪時表示,同樣認同此結論,并補充到,提升電動汽車的續駛裡程,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。

  

  圖示:輕量化材料的選擇

  接下來,小編就對以下幾種輕量化材料的特性及應用做出梳理,供大家參考。

  1、輕量化材料——高強度鋼

  應用于新能源汽車領域的高強度鋼根據強化機理的不同,可分為普通高強度鋼(Conventional HSS)和先進高強度鋼(AHSS),先進高強度鋼延塑性更好,在滿足工藝性能的同時也具有更高的輕量化潛力。

  

  圖示:高強度鋼屈服強度情況

  目前,國際主流車型的高強度鋼占車身的比例已達70%以上,其中自主品牌中高強鋼的應用已達45%。據了解,中國是高強度鋼應用最普遍的國家,車身使用比例接近50%,預計未來可高達60-65%,但是超高強度和先進高強度鋼材大幅落後,目前使用比例僅有5%,預計未來将有3倍提升空間。

  

  圖示:高強度鋼車身

  業内專家認為,在抗碰撞性能、加工工藝和成本方面,高強度鋼相比鋁、鎂合金具有明顯的優勢,能夠滿足減輕汽車質量和提高碰撞安全性能的雙重需要,甚至從成本與性能角度來看,是目前滿足車身輕量化、提高碰撞安全性的最佳材料。

  2、輕量化材料——鋁合金

  鋁的密度僅有鋼鐵的 1/3,導熱性卻比鐵高出3倍有餘。最值得一提的是,鋁代鋼的結構設計優化可以實現二次減重,效果可直接減重50%-100%。相關研究表明,汽車使用1 kg鋁可替代自重2.25 kg鋼材,減重比例高達125%,整個使用壽命周期内可減少廢氣排放20 kg。由此可見,鋁合金憑借其高強度、可循環性、耐腐蝕、密度低等優質性能成為汽車減重首選材料,鋁材在汽車上的使用量将快速增長,汽車用鋁進入黃金期。

  

  而國内車企對鋁合金材料的應用中,就不得不提奇瑞新能源汽車,公司推出的新一代純電動微型車——小螞蟻(代号eQ1),在結構上采用了”全鋁空間結構+全複合材料外覆蓋件“的組合形式,很好的控制了車身重量,降低制造成本,實現了更好的車身輕量化。

  

  圖示:小螞蟻

  

  圖示:全鋁框架+複合材料外覆蓋件

  但全鋁身的不足同樣不容小觑,當車身受到碰撞損壞時,鋁合金材質整形難度較高,一旦操作不當,零部件則很可能會出現裂紋甚至斷裂,一般鋁合金部件損壞後,如果钣金工藝無法調整好,基本上就隻能整體更換。另外,鋁合金材質需要特殊的工藝才能焊接。因此,全鋁車身意味着後期的維修成本可能會更高。

  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。其标志性車型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鍊接。

  

  圖示:特斯拉MODEL 3全鋁車身

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