最近,重慶長安汽車工程研究院副院長曹渡說,萬事開頭難,而對于汽車輕量化來說,卻是開頭容易后頭難。應(yīng)該再加上一句:新能源汽車輕量化是難上加難。
傳統(tǒng)汽車的輕量化有上百年的歷史。最近看到一個資料,1913年,納蘇公司(NSU奧迪的前身)就打造一輛Type8/24原型車,采用全鋁合金車身,十年后,AUDIType采用了流線型的輕量化車身。
上個世紀(jì)70年代,出現(xiàn)了第一次世界范圍的石油危機(jī),石油輸出國組織(OPEC)為了打擊對手以色列及支持以色列的西方國家,宣布石油禁運(yùn),全球油價(jià)暴漲,從1973年的每桶不到3美元漲到超過13美元,而這只是20世紀(jì)下半葉三大石油危機(jī)之一。
油價(jià)暴漲,迫使西方人選擇小型轎車,這對體積較大的乘用車生產(chǎn)企業(yè)是致命的打擊。開慣了大車的消費(fèi)者難以忍受小型車拘迫的空間,所以到80年代,油價(jià)一落,市場上大車又吃香了。但是從長遠(yuǎn)看,石油資源總歸有限,節(jié)油是必然的選擇。
汽車產(chǎn)業(yè)開始研究在保障原有汽車性能的前提下減少油耗。開發(fā)人員發(fā)現(xiàn),汽車的行駛阻力與車重成正比,車重增加,會使汽車的油耗大部分消耗在自重上,在100公里時(shí)速以下,重量因素決定80%的油耗;時(shí)速100公里以上,風(fēng)阻就成為油耗的主要因素。國際鋁業(yè)協(xié)會報(bào)告指出,汽車自重每減少10%,燃油消耗可降低6%~8%。因此,輕量化是節(jié)油的重要途徑。
從歷史上看,汽車輕量化主要有以下三種途徑:
首先是應(yīng)用高強(qiáng)度和輕質(zhì)材料,比如高強(qiáng)度鋼材、超高強(qiáng)度鋼板、鋁合金、鎂合金、工程塑料及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等。
其次是結(jié)構(gòu)的輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì),利用結(jié)構(gòu)解析和CAD、CAE等技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),以減少無用材料、減輕壁厚、減少零部件數(shù)量等。
第三是采用先進(jìn)的制造工藝技術(shù),如激光拼焊、輥壓成形、高強(qiáng)度鋼熱成形、內(nèi)高壓成形等先進(jìn)制造技術(shù),結(jié)構(gòu)膠粘接和異種材料鉚接等先進(jìn)連接技術(shù)。
近年來,NVH(即噪聲、振動與聲振粗糙度Noise、Vibration、Harshness的英文縮寫)成為國際汽車業(yè)各大整車制造企業(yè)和零部件企業(yè)關(guān)注的問題之一,它是衡量汽車制造質(zhì)量的一個綜合性問題,給汽車用戶的感受也是最直接的。有統(tǒng)計(jì)資料顯示,整車約有1/3的故障問題是與車輛的NVH問題有關(guān),而各大公司近20%的研發(fā)費(fèi)用投入到解決車輛的NVH問題。
傳統(tǒng)汽車在輕量化方面已經(jīng)做了大量的工作,在各方面進(jìn)行了不懈地探索,幾乎窮盡了各種可能的措施,但是面對日益嚴(yán)苛的油耗法規(guī),不斷高漲的油價(jià),企業(yè)還是面臨“更上一層樓”的要求。
新能源汽車一出世,由于電池的重量增加了數(shù)百公斤,需要針對車身的耐久性能做特殊設(shè)計(jì);由于使用了額外的高壓電,對其安全性要求更高、更苛刻,包括整車的密封、車身的結(jié)構(gòu)、更苛刻的防水要求等。所有這些要求都對新能源汽車的輕量化開發(fā)提出了巨大的挑戰(zhàn)。
另一方面,輕量化對新能源汽車是艱巨的任務(wù),只有輕量化才能減少昂貴的電池重量,降低整車成本,從而接近市場需求。
寶馬i3的總重是1224kg,比亞迪E6的總重是2295kg,整整多出一噸。兩者的差別是寶馬車身采用碳纖維,車架采用鋁合金,車身外覆蓋件基本采用工程塑料。i3的電池組總重量是233kg,E6配備96組200AH電池,總重超過500kg。碳纖維是材料界的新秀--“外柔內(nèi)剛”,質(zhì)量比金屬鋁輕,但強(qiáng)度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國防軍工和民用方面都是重要材料。但是其身價(jià)也不菲,10年前,它的價(jià)格是高強(qiáng)度鋼的40倍,現(xiàn)在也要高出20倍。碳纖維現(xiàn)在還是“王謝堂前燕”,并不“飛入尋常百姓家”。比亞迪E6的售價(jià)是31~33萬元,i3的價(jià)格是45~52萬元,i8的價(jià)格更高于80萬。
電池也貴,碳纖維也貴,但是發(fā)展輕量化是硬道理。
國內(nèi)汽車企業(yè)在輕量化方面的探索才剛剛開始,所以即使傳統(tǒng)汽車,輕量化還是具有潛力空間。以新科魯茲為例,整車減重達(dá)到130~150公斤,其中車身減重74公斤,油箱容積減了8升,續(xù)航歷程反而提高了100公里,這就說明在鋼材、塑料領(lǐng)域,還有大有可為的空間。
另一方面,要研究新能源汽車的整體結(jié)構(gòu)。工信部部長苗圩希望汽車企業(yè)認(rèn)真地考慮一下,在新的變革、新的革命到來時(shí),如何擺脫傳統(tǒng)思維定式,擺脫對傳統(tǒng)發(fā)展路徑的依賴。他在一次講話中提到,汽車產(chǎn)業(yè)要破除“思維定式”,“現(xiàn)在的電動車,不客氣地說是在傳統(tǒng)汽車上的改裝車,根本不是按照真正的電動車設(shè)計(jì)的,所以它的軸荷分布、自重、整車布置等都是不合理的。”
?。ㄗ髡邽橹袊嚵魍▍f(xié)會常務(wù)理事)