技術創新,始終是推動新能源汽車發展的核心引擎。當前,以整車技術為依托、三電核心技術為牽引的新能源汽車核心技術體系,正全面朝著智能化、網聯化邁進,緊密圍繞安全、續航、充電、動力、體驗等消費核心需求,正推動新能源汽車快速向前,既解決產品當前存在的問題,也引領產品的前瞻性發展,助推汽車工業的轉型與汽車社會的變革。
一、輕量化
汽車整備質量的大小對于汽車的能耗起著重要作用,汽車的質量會影響汽車的滾動阻力、坡度阻力和加速阻力,這些阻力都會影響能耗。據有關數據統計,對于傳統燃油汽車,汽車整備質量每減少100kg,每百公里可節約0.3-0.6L燃油;對于新能源汽車,整車質量每減少100kg,續航里程可提高6%-11%。能耗已經成為新能源汽車發展目前面臨的關鍵指標之一,輕量化是優化新能源汽車能耗水平的重要措施之一,目前受到廣泛關注,行業和企業紛紛加大投入。
車身的輕量化,就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下,盡可能地降低汽車的整備質量,主要途徑包括:1. 采用輕量化材料,如高強鋼、鋁合金、鎂合金、工程塑料、玻璃纖維或碳纖維復合材料等;2、輕量化結構設計,如計算機有限元分析、局部加強設計等;3.輕量化生產工藝。其中,當前主要車身輕量化措施是采用輕量化材料。
作為傳統材料,普通鋼鐵材料在汽車上占有統治地位,但高強鋼、鋁、鎂合金,碳纖維等材料與普通鋼鐵材料相比具有天然的優勢。
材料 | 特性與優勢 |
高強鋼 | 在碰撞性能、制造成本方面較鋁、鎂合金具有明顯的優勢,能夠在降低汽車整備質量的基礎上有效控制造車成本。 |
鋁合金 | 兼具易成形、比強度高、耐腐蝕等優勢,采用鋁合金制造的汽車零件,與傳統鋼鐵材料相比,可減重30%-50%。 |
鎂合金 | 減重效果更加明顯,最高可達70%,但鎂的化學性質活潑,存在質量不穩定、價格昂貴且不耐腐蝕等不利因素,制約了其在汽車上的大規模應用。 |
碳纖維復合材料 | 密度低、強度高、耐腐蝕等優秀特性,是未來汽車材料的主要發展方向。 |
汽車輕量化的發展需要汽車零部件材料的整體協同升級,高強鋼較長時間內依然會占據較大的比例,隨著工藝的升級,比如熱成形工藝的推廣,高強鋼仍舊值得關注。目前鋁合金材料的應用主要集中在車身、底盤、發動機和車輪四個系統,涉及的零件包括:車身結構件、車身覆蓋件、車門、底盤支架、發動機缸體缸蓋、輪轂等。新能源汽車領域,鋁合金車身目前也已部分實現產業化。特斯拉、捷豹、蔚來、奇瑞等均有相關產品推出。目前鎂合金發展最快是美國三大汽車公司,某些車型上已經實現了單車使用20-40kg鎂合金的水平,而歐洲和日本也在加快鎂合金在汽車零件上的應用。碳纖維復合材料在車身上的應用目前還較少,寶馬公司在汽車行業內的先行者,2014年量產上市的i3和i8系列純電動汽車成功地應用了碳纖維復合材料。
中國汽車輕量化起步較晚,目前我國鋁合金、鎂合金、碳纖維等材料在車身上的運用落后于歐美日等汽車大國,提升空間很大。新能源汽車作為汽車產品轉型升級的重要承載,輕量化是大勢所趨,未來在先進輕量化車身材料的助推下,新能源汽車有望在能耗、動力、安全性等方面實現新的突破。
新能源汽車的創新技術遠不止以上所述。新能源汽車作為融合汽車、能源、信息通信、軟件、大數據、人工智能等多領域創新技術的集大成者,技術是其生命力。技術創新,包括原始技術創新和集成技術創新,其根本,仍來源于消費需求。未來,圍繞消費核心需求,基于安全、續航、充電、動力、智能、體驗等多個維度,新能源汽車的技術將不斷進化,推動行業快速向前。
(本文摘自由中國汽研、汽車之家及CEVE規程聯合出版的《2019中國汽車技術發展與消費者洞察研究報告 新能源汽車篇》一書)