汽車電動化、輕量化、智能化、分享性一直被行業(yè)看做是未來汽車的發(fā)展方向。其中,電動化是其它三化的基礎,輕量化則又是助力電動化發(fā)展的重要因素。近兩年,越來越多的整車企業(yè)和零部件企業(yè)開始關注、研究輕量化技術,也取得了一定的成績。那么,為什么要輕量化、輕量化的技術發(fā)展趨勢是什么,以及如何評價輕量化?在2016年國際電動汽車及關鍵部件測評研討會上,北汽新能源新技術部副部長楊宇威做了如下分享。
為什么要輕量化
輕量化是節(jié)能減排的一個有效的措施,國外的相關評價表示,輕量化對于節(jié)能減排的貢獻排在第二和第三位左右。對于傳統(tǒng)車的作用,就是幫助燃油汽車減少排放;對于電動汽車方面,好處較多:電量的節(jié)省、經濟性的增加、電池成本的降低、續(xù)航里程增加等等。
因為電池的原因,電動汽車重量比傳統(tǒng)汽車增加很多,所以在業(yè)界有一個共識,電動汽車相比于同級別的傳統(tǒng)車增重5%就算領先水平、5%到10%是先進水平、10%到20%是一般水平、20%到30%是低水平,再后面就沒有價值。我國的情況是乘用車普遍重15%到30%,商用車10%到15%。這就伴隨著能耗和調控難度增加。
輕量化的技術及重點發(fā)展趨勢
輕量化主要包含三個方面,輕量化的設計、輕量化的材料和輕量化的制造,也就是輕量化的工藝。只有把這三方面進行一個系統(tǒng)的結合,才能真正說做到了輕量化。車身的輕量化,不管是國內還是國際都研究的比較多。從汽車發(fā)展的角度,全鋼車身是最多的,接下來的發(fā)展路徑是從全鋼車身到應用很多的高強鋼,再發(fā)展到鋼鋁混合,發(fā)展到多材料。
例如碳纖維,寶馬經過不斷的驗證,綜合考慮成本和產業(yè)化,最終選擇復合材料的車身,代表的就是寶馬7系。目前國內處于什么樣的水平呢?基本上還是處在一個鋼鋁混合車身的研發(fā)階段,我國的輕量化的水平和國外還是有一定的差距。
對輕量化的評價
對輕量化的評價可以總結為兩大方面,一方面是輕量化水平,一方面是輕量化效果。目前,輕量化的水平評價指標很多,給行業(yè)造成了一些困擾,到底以哪個為基準,輕量化的系數還是整車密度等等。
當前業(yè)界用的比較多的是輕量化系數,這個標準主要針對車身,是由寶馬首先提出來的。優(yōu)點再于結合了車身尺寸和性能綜合評價,但也有一定的局限性,例如只針對車身,如果考慮別就不適用。
國內也做了一些工作,在2014年9月,中國汽車學會輕量化聯盟制訂了一個規(guī)范,但是僅僅也是只針對了承載式車身,非承載式車身,越野車計算起來就是不一樣的,最終沒有一個統(tǒng)一的規(guī)定。
所以,綜上所述,整體業(yè)界應該說缺乏一個對輕量化水平評價的完整系統(tǒng)的基礎,這個也是現在需要通過對測試大量數據積累達成指導業(yè)界的統(tǒng)一標準,這不光是主機廠要做的,也是需要全行業(yè)一塊來做的事情。
在輕量化的效果方面,北汽利用速騰進行測驗,發(fā)現每減重10%,對新能源汽車來講,百公里加速提升6%左右(這個后面會通過大量的數據驗證)。
對制動的影響,整車質量和制動性能關系不是很大,也是根據速騰滿載和空載情況的實驗,基本制動的距離是一樣的,主要原因在于我在制動的過程中首先是動能轉化為熱能,摩擦產生的熱能,通過摩擦使他停下,在第一階段的時候,與它相關的只有制動系統(tǒng)這塊的質量,而在第二階段克服摩擦這塊是和質量沒關系的,所以要提升制動性,我們更多要關注制動系統(tǒng),就是剎車盤、輪轂、輪胎系統(tǒng)的輕量。再看能耗的對比分析,可以分為兩個部分簧上和簧下,根據測試,簧上減重100kg,百公里能耗將減少0.48kwh,而簧下重量減輕的效果則是簧上的5倍左右。
總體來說,輕量化的技術現在不是簡單意義上的替代,而是走向了一個綜合性發(fā)展的方向,就是向整車的集成設計,全系統(tǒng)的集成進行發(fā)展,而對于輕量化的評價,由于輕量化是性能的影響各不相同,所以如果要掌握對各種性能的影響,來指導設計工作,輕量化的評價、輕量化的測試是必不可少的。
此外,行業(yè)要正視現實,對于輕量化的評價,相對來講研究尚淺,這應該是大家以后研究的方向,通過研究得到一個整體的方法論來指導產品的設計。