電動(dòng)車發(fā)展倒逼輕量化技術(shù)推進(jìn)
時(shí)間:2015-05-15 14:02來源:第一電動(dòng)網(wǎng) 作者:崔鳳嬌
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【文/專欄作家 冰封之城】當(dāng)下，以奇瑞、力帆、眾泰、吉利等為代表的傳統(tǒng)汽車廠家開始進(jìn)軍小型電動(dòng)車領(lǐng)域，以往的小型電動(dòng)車廠家在為這種趨勢得到汽車行業(yè)肯定而更堅(jiān)定方向的同時(shí)，也開始憂心忡忡的喊“狼來了”！是的，看起來這些廠家的平臺、實(shí)力、資金、品牌、渠道等確實(shí)具有壓倒性的優(yōu)勢，但事實(shí)真的是這樣嗎？又將如何面對這種局面，并找到一條自己的道路呢？本文將做一個(gè)系列性的探討，本期重點(diǎn)討論輕量化技術(shù)應(yīng)用帶來的生產(chǎn)模式的改變。
一、輕量化帶來的生產(chǎn)模式改變
傳統(tǒng)汽車經(jīng)過100多年的發(fā)展進(jìn)化，形成了以發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)和鋼板沖壓結(jié)構(gòu)為核心技術(shù)壁壘的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。其研發(fā)方向、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)方式都是圍繞這一核心展開的。傳統(tǒng)汽油車的鋼板結(jié)構(gòu)決定當(dāng)下工廠的生產(chǎn)流程——沖壓、焊裝、涂裝和總裝，并相對應(yīng)建立起強(qiáng)大的四大工藝裝備技術(shù)和生產(chǎn)能力。
眾所周知，未來的電動(dòng)車發(fā)展中，電機(jī)、電池供應(yīng)商將迎來更大的機(jī)遇，這也意味著傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱領(lǐng)域的技術(shù)壁壘趨零。而以鈑金沖壓結(jié)構(gòu)為核心的生產(chǎn)模式，或許又將被輕量化的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用徹底改變。
汽車的輕量化，就是在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少能量消耗。實(shí)驗(yàn)證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。
輕量化的主要途徑如下：
a.新材料在汽車上的應(yīng)用
輕金屬的應(yīng)用
高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用
非金屬材料的應(yīng)用
b.結(jié)構(gòu)小型化
c.先進(jìn)特種成形工藝的應(yīng)用
d.CAD/CAE在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用
其中最重要的是新材料的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)的小型化，這將徹底改變傳統(tǒng)汽車的生產(chǎn)模式和工藝路線。
1. 輕金屬在汽車上的應(yīng)用
鋁、鎂、鈦合金材料是所有現(xiàn)用金屬材料中密度較低的輕金屬材料(鎂合金約1.74g/cm3, 鋁合金約2.7g/cm3，鈦合金約4.51g/cm3。而鋼的密度約7.8g/cm3)，因而成為汽車減輕自重，提高節(jié)能性和環(huán)保性的首選材料。
2. 非金屬材料的應(yīng)用
非金屬材料的種類劃分
非金屬材料的種類劃分
汽車塑料使用量趨勢
每100kg的塑料可替代其它材料200～300kg，可減少汽車自重，增加有效載荷；
柔韌性較好，耐磨，避震，單位質(zhì)量的塑料的抗沖擊性不遜于金屬；
復(fù)雜的制品可一次成型，生產(chǎn)效率高，成本較低，經(jīng)濟(jì)效益顯著，如果以單位體積計(jì)算，生產(chǎn)塑料制件的費(fèi)用僅為有色金屬的1/10 ；
車身部件按照功能可以大致分為兩種：車身覆蓋件和結(jié)構(gòu)件。 所謂覆蓋件就是覆蓋在車身表面的部件，基本上從車外看到的部分都屬于覆蓋件，如車門、車頂、翼子板等等，通常起到美觀和遮風(fēng)擋雨的作用，一般都用厚度不超過1毫米的鋼板沖壓而成。平時(shí)所說的某輛車鋼板的薄厚就是指這些部位。實(shí)際上這些部位對于車身強(qiáng)度的影響很有限，所以不能從車身覆蓋件的薄厚來判斷一輛車的碰撞安全性了。車身結(jié)構(gòu)件隱藏在車身覆蓋件之下，對車身起到支撐和抗沖擊的作用，分布在車身各處的鋼梁是車身結(jié)構(gòu)件的一種。
今后的車用材料，正由金屬向塑料方向轉(zhuǎn)化，可以預(yù)料，塑料在汽車工業(yè)上的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛，開發(fā)并使用全塑汽車已不是夢想，一個(gè)塑化的汽車工業(yè)時(shí)代即將到來。對于小型電動(dòng)車來說，小型輕金屬立體框架車身結(jié)構(gòu)加非金屬材料覆蓋件的組合，將是未來的技術(shù)發(fā)展方向。同時(shí)也決定了，其工藝模式和生產(chǎn)路線將不需要傳統(tǒng)的四大工藝和高度集中的大規(guī)模化生產(chǎn)方式。
傳統(tǒng)汽車為什么不輕量化
傳統(tǒng)汽車不輕量化的主因在于成本平衡問題。汽油車每增加一公里續(xù)航里程，只需要加大油箱容積，其成本也就是在在油箱上增加一點(diǎn)鐵皮，或者一圈塑料，幾乎是可以忽略不計(jì)。如果通過輕量化來實(shí)現(xiàn)，則要付出不成比例的成本，比如，一臺為了輕量化的汽車，成本可能增加了10萬元，這就是成本與收益的不平衡問題。 另外，在這種技術(shù)路徑下，原來在四大工藝越完善，生產(chǎn)能力越強(qiáng)的廠家越難以發(fā)生改變。一是改變現(xiàn)有體系所付出的成本大，二是固有思維也難以改變。
同樣應(yīng)用新材料，但與傳統(tǒng)車相比，小型電動(dòng)車的輕量化更為重要，因?yàn)殡妱?dòng)車變輕省的是在一定續(xù)航里程下的電池，也就是可以減少電池的量。而電池正是電動(dòng)車?yán)镒畎嘿F的成本部分，因此，使用替代鋼板的新材料和新技術(shù)所增加的成本，可以用大幅度地減少電池的用量來平衡，那就是劃算的。
現(xiàn)在傳統(tǒng)汽車廠的電動(dòng)車產(chǎn)品，大部分是用傳統(tǒng)車，拆掉發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱，來做一個(gè)電氣化改造。且不說，這并不是一個(gè)專用的電動(dòng)車車身結(jié)構(gòu)，也不要講是按電動(dòng)車的客戶需求來設(shè)計(jì)的，車身及電池的成本就必然很高，這就導(dǎo)致車的市場價(jià)格難以降低。
輕量化技術(shù)應(yīng)用帶來的電動(dòng)車生產(chǎn)模式改變，將是未來與傳統(tǒng)車廠家競爭中，第一個(gè)要抓住的核心問題。
本文作者是電動(dòng)汽車行業(yè)一名資深的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)專家。
(責(zé)任編輯：王杰)
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