車身輕量化對節能減排大有益處
2012-03-28 894 中國節能服務網 編輯:sam
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國內(nei)油價(jia)近日全面(mian)破“8”,高(gao)油價(jia)時代,插(cha)電式混合動力、純電動車等可(ke)以“淡定”面(mian)對油價(jia)的(de)新能源選擇,再次成為汽車業關(guan)注的(de)焦點(dian)。
值得(de)關注的一個問(wen)題是,在我國目前對新(xin)能源汽車重點技術(shu)“抓(zhua)手”的規劃中,對電(dian)機、電(dian)控、電(dian)池三大部分比較重視,然(ran)而在車身輕量化方面(mian)尚無(wu)大的突(tu)破,這急需引(yin)起各方注意,并(bing)盡早統籌(chou)規劃。
車(che)身(shen)輕量化對(dui)于傳統內燃機(ji)汽車(che)節約能源、減(jian)少廢氣排(pai)放十(shi)分重要。資料顯示,若整車(che)重量降低(di)10%,燃油效(xiao)率可(ke)提高6%-8%;車(che)輛每(mei)減(jian)重100公(gong)斤(jin),二(er)氧化碳排(pai)放可(ke)減(jian)少約5克/公(gong)里。
在2004年參(can)觀柏林(lin)一家頂(ding)級豪華車(che)(che)(che)的(de)展廳。展廳負責人指著一輛(liang)當時價格上百萬歐(ou)元的(de)豪車(che)(che)(che)車(che)(che)(che)門(men)(men)告訴我,僅每個黃銅質(zhi)地的(de)車(che)(che)(che)門(men)(men)把(ba)手就有1.5公(gong)斤重,車(che)(che)(che)內的(de)空調出風(feng)口也是(shi)沉(chen)重的(de)純金屬(shu)件。無疑,沉(chen)重的(de)車(che)(che)(che)門(men)(men)把(ba)手會帶來厚重的(de)關門(men)(men)聲和穩重的(de)質(zhi)感,但(dan)是(shi)也會使車(che)(che)(che)重上升、油耗(hao)增加。
以當時的(de)(de)(de)眼光看,這種不計(ji)車(che)重(zhong)、油耗(hao)帶來(lai)的(de)(de)(de)豪華玩得就(jiu)是“范(fan)兒”。然而,在汽車(che)業(ye)越來(lai)越注(zhu)重(zhong)()的(de)(de)(de)今天和未來(lai),這種“沉重(zhong)的(de)(de)(de)范(fan)兒”已經(jing)越來(lai)越不適合消費者理性的(de)(de)(de)需求(qiu)和各國(guo)日益嚴苛的(de)(de)(de)排放法規。
蘭茨胡特工(gong)(gong)廠(chang)作為電動交通和(he)輕質(zhi)車身結(jie)構的(de)技(ji)術支持(chi)中(zhong)心,在寶馬集團生產網(wang)絡中(zhong)發揮著(zhu)重要的(de)作用。該工(gong)(gong)廠(chang)的(de)碳纖(xian)維強化(hua)塑料(liao)(CFRP)車間從事材(cai)料(liao)、工(gong)(gong)藝開發以及高科技(ji)超輕碳纖(xian)維強化(hua)塑料(liao)材(cai)料(liao)的(de)制造。
實際上,碳纖(xian)維(wei)強(qiang)(qiang)化(hua)塑(su)料(liao)在(zai)汽車(che)零部件生產方面(mian)的應(ying)用(yong)可(ke)以追溯到(dao)大約10年前。但是由于成本居高(gao)不(bu)下,僅僅在(zai)傳(chuan)統內(nei)(nei)燃(ran)機高(gao)性能車(che)的車(che)頂等(deng)部位使用(yong)。而隨著電動(dong)汽車(che)對(dui)車(che)身輕量(liang)化(hua)提(ti)出更高(gao)的要(yao)求,以平衡增加(jia)的幾百公斤電池(chi)包的重量(liang),碳纖(xian)維(wei)強(qiang)(qiang)化(hua)塑(su)料(liao)逐漸有了從不(bu)起眼的配(pei)角變(bian)成主角的可(ke)能。它(ta)在(zai)整個車(che)身上的使用(yong)將從根(gen)本上改變(bian)傳(chuan)統內(nei)(nei)燃(ran)機汽車(che)對(dui)鋼板和鎂、鋁等(deng)輕質金屬(shu)的依賴。
據寶馬負(fu)責CFRP項目的(de)(de)相關部門負(fu)責人介紹(shao),常規材料(liao)難以與碳(tan)纖(xian)維強化塑(su)料(liao)相比。這種特殊的(de)(de)復(fu)合材料(liao)結合了許多獨特的(de)(de)優點,它(ta)由塑(su)料(liao)基體(樹脂(zhi))包圍的(de)(de)碳(tan)纖(xian)維組成(cheng),堅固(gu)又非常輕(qing)巧,比鋼輕(qing)約50%,但表現出(chu)同等或更(geng)好的(de)(de)性能,而且這種材料(liao)還(huan)具(ju)有(you)耐(nai)腐蝕性。
安(an)全(quan)(quan)性方面,CFRP有(you)著(zhu)出眾的(de)(de)(de)能(neng)量吸收(shou)能(neng)力,因(yin)此(ci)非(fei)(fei)常耐碰(peng)撞。它(ta)是車身制造中,在(zai)不(bu)影響安(an)全(quan)(quan)性的(de)(de)(de)前提下可以使用的(de)(de)(de)最(zui)輕質的(de)(de)(de)材料。這種高強度的(de)(de)(de)秘密(mi)在(zai)于(yu)碳纖(xian)(xian)維(wei)特殊的(de)(de)(de)抗撕裂(lie)性能(neng),使其在(zai)沿著(zhu)纖(xian)(xian)維(wei)的(de)(de)(de)方向(xiang)上具(ju)有(you)巨大的(de)(de)(de)韌性。這一特殊性能(neng)意味著(zhu)它(ta)可以調整到符(fu)合(he)其負荷(he)的(de)(de)(de)最(zui)佳形態。正如在(zai)自然界(jie)中動物(wu)骨骼或(huo)植物(wu)只在(zai)需(xu)(xu)要的(de)(de)(de)地方形成(cheng)較厚的(de)(de)(de)結構,專(zhuan)家只需(xu)(xu)在(zai)需(xu)(xu)要重點防護(hu)的(de)(de)(de)地方調整纖(xian)(xian)維(wei)的(de)(de)(de)方向(xiang)和(he)用量,就能(neng)實現(xian)更好(hao)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)(quan)保護(hu)。因(yin)此(ci),碳纖(xian)(xian)維(wei)組件能(neng)夠精準的(de)(de)(de)符(fu)合(he)使用需(xu)(xu)求,并(bing)保持非(fei)(fei)常輕的(de)(de)(de)重量。與車用鋼(gang)板(ban)不(bu)同,這種特殊材料還(huan)可以在(zai)某一個方向(xiang)表現(xian)出與鋼(gang)板(ban)一樣的(de)(de)(de)強度,另(ling)一個方向(xiang)卻有(you)很好(hao)的(de)(de)(de)可彎(wan)曲性。
值得關注的是,在(zai)使用這種(zhong)材料(liao)(liao)(liao)的過程中(zhong),寶馬已發展(zhan)出將(jiang)分離的生產廢(fei)料(liao)(liao)(liao)回(hui)收成(cheng)工(gong)業等級質量(liang)原材料(liao)(liao)(liao)的做(zuo)法,這個系統在(zai)世界上尚屬首次使用,可以(yi)將(jiang)相當大比(bi)例的碳(tan)纖(xian)維(wei)廢(fei)料(liao)(liao)(liao)返(fan)回(hui)到生產中(zhong)。通(tong)過特(te)殊的提(ti)煉工(gong)藝,這種(zhong)材料(liao)(liao)(liao)甚至可以(yi)被用來(lai)作為(wei)主要原料(liao)(liao)(liao)的替(ti)代(dai)品。
在(zai)(zai)CFRP材料領域,可持續(xu)發展措施不僅包括(kuo)回收利(li)用(yong),還(huan)貫穿(chuan)于(yu)整個生(sheng)產(chan)過(guo)程當(dang)中。位(wei)于(yu)美(mei)國華(hua)盛頓摩西(xi)湖的(de)(de)西(xi)格里碳(tan)素纖維(wei)汽車(che)(che)有限(xian)公(gong)司是SGL集團(tuan)與(yu)寶(bao)馬(ma)集團(tuan)的(de)(de)合資企業,這家(jia)工廠使用(yong)的(de)(de)電力(li)完(wan)全來(lai)自可再(zai)生(sheng)的(de)(de)能(neng)源――水(shui)利(li)資源。而(er)在(zai)(zai)摩西(xi)湖生(sheng)產(chan)的(de)(de)碳(tan)纖維(wei)在(zai)(zai)西(xi)格里公(gong)司位(wei)于(yu)德國Wackersdorf的(de)(de)分廠進(jin)行加工,制造出輕質碳(tan)纖維(wei)織物,這也是寶(bao)馬(ma)蘭茨胡特工廠制造CFRP組(zu)件的(de)(de)起點。而(er)2013年,寶(bao)馬(ma)全新電動(dong)汽車(che)(che)i3碳(tan)纖維(wei)車(che)(che)身的(de)(de)組(zu)裝則會在(zai)(zai)萊比錫工廠完(wan)成。i家(jia)族電動(dong)車(che)(che)型(xing)(xing)將是首批實現(xian)量產(chan)的(de)(de)采用(yong)碳(tan)纖維(wei)車(che)(che)身的(de)(de)車(che)(che)型(xing)(xing)。
寶馬集團(tuan)董事長雷瑟夫博士近日在(zai)集團(tuan)年會上表示:“汽車工(gong)業(ye)正在(zai)經歷一場技術變(bian)革。在(zai)這場變(bian)革當中(zhong),我們(men)要做先驅和(he)(he)(he)推進力(li)量(liang)。因(yin)此,我們(men)正在(zai)實施兩種(zhong)看(kan)似不同(tong)卻(que)又互補的方針:進化和(he)(he)(he)革命(ming)。我們(men)把對高效(xiao)內燃機和(he)(he)(he)混合動力(li)的進一步發展(zhan)稱為進化,把零排放個體(ti)交通出(chu)行與生產、創(chuang)新(xin)材(cai)料的應用、創(chuang)新(xin)服務等稱為革命(ming)。”
展望未來(lai)的(de)(de)(de)(de)電動(dong)汽車時代,碳纖維車身(shen)(shen)技(ji)術不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)一個小范圍應用的(de)(de)(de)(de)材料(liao),更是(shi)一種重要(yao)的(de)(de)(de)(de)車身(shen)(shen)輕量(liang)化的(de)(de)(de)(de)前(qian)瞻(zhan)技(ji)術,也(ye)是(shi)將影響到未來(lai)汽車設計的(de)(de)(de)(de)前(qian)沿技(ji)術,將為(wei)車身(shen)(shen)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)進化帶(dai)來(lai)革(ge)命性(xing)的(de)(de)(de)(de)影響。下一步,需要(yao)觀察其在量(liang)產(chan)后(hou)應用中(zhong)的(de)(de)(de)(de)表現以(yi)及維修(xiu)成本等,而其價格伴隨產(chan)量(liang)擴(kuo)大帶(dai)來(lai)的(de)(de)(de)(de)攤薄(bo)效應到底有多大,將影響到這項前(qian)瞻(zhan)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)普及速度(du)。
目(mu)前(qian),國(guo)(guo)內一(yi)些(xie)自主品(pin)牌企業已經(jing)認識到(dao)車(che)(che)身輕量(liang)化課(ke)題的重要(yao)性。例如,奇瑞汽車(che)(che)已經(jing)聯(lian)合(he)(he)德國(guo)(guo)拜耳材料(liao)科技(中國(guo)(guo))有限(xian)公司,聯(lian)手(shou)創建(jian)了汽車(che)(che)輕量(liang)化聯(lian)合(he)(he)實驗室,共同研發(fa)前(qian)沿材料(liao)技術(shu)。下一(yi)步,還應當充(chong)分發(fa)揮國(guo)(guo)內研究機構、汽車(che)(che)協會等的作用,在車(che)(che)身輕量(liang)化技術(shu)研發(fa)、應用方面(mian)加(jia)速突破。