中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,在促進我國制造業(yè)發(fā)展和給人民生活帶來方便的同時,油耗帶來的資源消費問題和尾氣排放帶來的環(huán)境污染問題日益嚴重。隨著節(jié)能減排的大力推行,加之環(huán)保政策力度的進一步加強,2016年底至2017年上半年持續(xù)放緩的汽車輕量化推進有了回升的態(tài)勢。之前受阻于車用鋁材成本高昂的汽車輕量化,在政策扶持、大環(huán)境發(fā)展趨勢的雙重驅動下重新成為了汽車行業(yè)的焦點。新能源汽車的全面推廣為汽車輕量化的發(fā)展增加了動力,新能源汽車續(xù)航里程對輕量化車身的需求愈加強烈。按照目前的生產制造水平,純電動汽車每增加1km駛程需增加電池重量1kg,這就意味著如果汽車行駛里程200km,電池重量就需200kg。
1汽車輕量化的意義
汽車輕量化是在降低汽車的整備質量的同時保證汽車的強度和安全性能,并且提供汽車的動力性,減少燃料消耗,降低排氣污染。汽車在達到輕量化之后,能夠節(jié)油、減排、提升駕駛樂趣。(1)減重提效、節(jié)約油耗和降低尾氣排量。數據統(tǒng)計顯示,汽車重量每降低10%,燃油效率可提高6%~8%;滾動阻力每減小10%,燃油效率可提高3%;車橋、變速器等裝置的輕量化也能夠提高傳動效率,進而提高燃油效率。(2)提高汽車的行駛和安全性能。在駕駛方面,汽車輕量化后其加速性能和制動性能將得到提高,有美國鋁業(yè)協會報告指出:汽車重量每減輕25%,使汽車加速到96.56km/h所用時間從原來的10s減少到6s[1];汽車質量的減輕使汽車在較低牽引負荷下能夠表現出良好的性能。(3)提高新能源汽車的續(xù)航里程。新能源汽車輕量化的途徑主要包括車身輕量化、電池輕量化、零部件輕量化和電驅傳動輕量化等。新型輕質材料在輕量化進程中顯得越來越重要。目前可用來減輕汽車重量的新型材料主要有以下兩類:一種是高強度鋼,另外一種是輕質材料,如鋁合金、鎂合金、鈦合金、塑料、碳纖維等。高強度鋼主要是通過減薄鋼板厚度來實現輕量化,這就導致其在汽車減重上存在瓶頸,即到達一定程度時,高強度鋼無法滿足輕量化要求。在能源緊缺和環(huán)境污染嚴重的形勢下,新能源汽車的研發(fā)已成為汽車產業(yè)發(fā)展的必然趨勢。純電動汽車是目前最有價值大規(guī)模推廣應用的產品。對于純電動汽車而言,整備質量每減少100kg,增加續(xù)航里程可增加10%,電池成本可節(jié)約15%到20%。汽車輕量化可以幫助新能源汽車增加續(xù)航里程和降低成本。根據歐洲鋁業(yè)協會調查,如果在新能源汽車上使用輕量化技術,車身減重10%,電耗下降5.5%,續(xù)航里程可增加5.5%。在相同續(xù)航里程情況下,盡管全鋁車身成本較高,但由于節(jié)約電池成本,使全鋁電動車更具有價格優(yōu)勢。如大眾Golf電動車通過采用全鋁車身不僅可以減重187kg,因此,通過輕量化來提高能量使用效率對電動汽車來講尤為重要。
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