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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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        國內油(you)價(jia)近(jin)日全面破“8”,高油(you)價(jia)時代,插電(dian)式混合動(dong)力、純電(dian)動(dong)車等可以(yi)“淡定”面對油(you)價(jia)的新能源選擇,再次成為汽車業關注(zhu)的焦點。

  值得關注的(de)一個問題是,在(zai)我國目前對新能(neng)源汽車重點技術“抓手(shou)”的(de)規(gui)劃(hua)(hua)中,對電(dian)機、電(dian)控、電(dian)池(chi)三大部分比較(jiao)重視,然而在(zai)車身輕量化方面尚無(wu)大的(de)突破,這(zhe)急需引(yin)起各(ge)方注意,并(bing)盡早(zao)統籌規(gui)劃(hua)(hua)。

  車(che)身輕量化對于傳(chuan)統內(nei)燃機汽車(che)節約能源、減少(shao)廢(fei)氣排(pai)放十分(fen)重(zhong)(zhong)要。資料顯示,若整車(che)重(zhong)(zhong)量降低10%,燃油效率可提高(gao)6%-8%;車(che)輛每減重(zhong)(zhong)100公斤,二氧化碳排(pai)放可減少(shao)約5克/公里。

  在2004年(nian)參(can)觀(guan)柏林一家頂級豪(hao)華車(che)的(de)(de)展(zhan)廳。展(zhan)廳負(fu)責(ze)人指著一輛(liang)當時價格上百萬歐元的(de)(de)豪(hao)車(che)車(che)門(men)告訴(su)我,僅每個黃銅質地的(de)(de)車(che)門(men)把手就(jiu)有(you)1.5公斤重(zhong),車(che)內的(de)(de)空(kong)調出風口也是沉重(zhong)的(de)(de)純金屬(shu)件。無疑,沉重(zhong)的(de)(de)車(che)門(men)把手會帶來厚重(zhong)的(de)(de)關門(men)聲(sheng)和穩重(zhong)的(de)(de)質感,但是也會使車(che)重(zhong)上升(sheng)、油耗增加。

  以當時(shi)的(de)(de)眼光看,這(zhe)種不(bu)計車重(zhong)、油耗帶來(lai)的(de)(de)豪華玩得(de)就是“范(fan)兒”。然而,在汽車業越來(lai)越注(zhu)重(zhong)()的(de)(de)今天和未來(lai),這(zhe)種“沉重(zhong)的(de)(de)范(fan)兒”已經越來(lai)越不(bu)適合消費者理性的(de)(de)需求和各國日(ri)益(yi)嚴(yan)苛的(de)(de)排放法規。

  蘭(lan)茨胡(hu)特工廠作(zuo)為電動交通和輕質(zhi)車身結構的技(ji)術支持中心(xin),在(zai)寶馬(ma)集團生(sheng)產網(wang)絡中發揮著重要的作(zuo)用(yong)。該工廠的碳纖(xian)維強化塑料(CFRP)車間從事材料、工藝開發以(yi)及高科技(ji)超(chao)輕碳纖(xian)維強化塑料材料的制(zhi)造。

  實際上(shang),碳(tan)纖(xian)維(wei)強(qiang)化塑料(liao)在汽(qi)車零部件生產方(fang)面的(de)(de)應用可以(yi)追溯到大約10年前。但是由于成(cheng)本(ben)居高(gao)不(bu)下,僅僅在傳(chuan)統內(nei)燃機高(gao)性能(neng)車的(de)(de)車頂等部位使(shi)用。而隨著電(dian)動(dong)汽(qi)車對車身輕(qing)(qing)量(liang)化提(ti)出更高(gao)的(de)(de)要(yao)求,以(yi)平衡增(zeng)加的(de)(de)幾百公斤電(dian)池包的(de)(de)重量(liang),碳(tan)纖(xian)維(wei)強(qiang)化塑料(liao)逐漸有了從不(bu)起眼(yan)的(de)(de)配角變(bian)成(cheng)主(zhu)角的(de)(de)可能(neng)。它在整(zheng)個車身上(shang)的(de)(de)使(shi)用將從根本(ben)上(shang)改變(bian)傳(chuan)統內(nei)燃機汽(qi)車對鋼板(ban)和鎂、鋁等輕(qing)(qing)質金屬的(de)(de)依(yi)賴(lai)。

  據寶馬負責CFRP項目的(de)相關部門負責人介紹(shao),常(chang)規材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)難以與(yu)碳(tan)纖(xian)維強(qiang)化塑料(liao)(liao)(liao)相比(bi)。這種特(te)殊的(de)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)結合(he)了許(xu)多(duo)獨特(te)的(de)優點,它由塑料(liao)(liao)(liao)基體(樹脂)包圍的(de)碳(tan)纖(xian)維組成,堅固又非(fei)常(chang)輕巧,比(bi)鋼輕約(yue)50%,但(dan)表現出同等或更(geng)好的(de)性(xing)能,而且(qie)這種材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)還具有(you)耐腐(fu)蝕性(xing)。

  安(an)全性方(fang)面(mian),CFRP有(you)著出眾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量吸收能(neng)(neng)力,因(yin)此非常耐碰撞。它是車(che)身制造(zao)中(zhong),在(zai)(zai)不(bu)影(ying)響(xiang)安(an)全性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前提(ti)下可(ke)以使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最輕質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料。這種(zhong)高強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)秘密在(zai)(zai)于碳(tan)纖維特殊(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗撕(si)裂(lie)性能(neng)(neng),使其在(zai)(zai)沿著纖維的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向上具有(you)巨大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)韌性。這一特殊(shu)(shu)(shu)性能(neng)(neng)意(yi)味著它可(ke)以調整到符(fu)合其負荷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最佳形態(tai)。正如在(zai)(zai)自然界中(zhong)動物骨骼或植物只在(zai)(zai)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地方(fang)形成較(jiao)厚的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構,專家只需在(zai)(zai)需要(yao)重點防(fang)護的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地方(fang)調整纖維的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向和用量,就能(neng)(neng)實(shi)現(xian)更好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全保護。因(yin)此,碳(tan)纖維組件能(neng)(neng)夠精準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)符(fu)合使用需求,并保持非常輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重量。與車(che)用鋼板不(bu)同,這種(zhong)特殊(shu)(shu)(shu)材料還可(ke)以在(zai)(zai)某一個方(fang)向表現(xian)出與鋼板一樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度,另一個方(fang)向卻有(you)很好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)彎曲性。

  值得(de)關注(zhu)的是,在(zai)使用這種材(cai)料的過(guo)程中,寶馬(ma)已(yi)發展出將分離的生產廢料回(hui)收成工業等級質量(liang)原材(cai)料的做法,這個系統(tong)在(zai)世界上尚屬首次使用,可(ke)以(yi)將相當大比例的碳纖維廢料返回(hui)到生產中。通過(guo)特(te)殊的提煉工藝,這種材(cai)料甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)被用來(lai)作為主要原料的替代品(pin)。

  在CFRP材料領域,可持續發展措施(shi)不僅包括回收利(li)用,還貫穿于(yu)(yu)整(zheng)個生(sheng)產過(guo)程當中(zhong)。位于(yu)(yu)美國華盛頓摩西(xi)(xi)湖(hu)的(de)(de)(de)(de)西(xi)(xi)格里碳(tan)素纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)汽車(che)有限公(gong)司是(shi)SGL集團(tuan)與寶馬(ma)集團(tuan)的(de)(de)(de)(de)合資(zi)企業,這家工廠使(shi)用的(de)(de)(de)(de)電(dian)力完(wan)全(quan)來自可再生(sheng)的(de)(de)(de)(de)能源――水(shui)利(li)資(zi)源。而在摩西(xi)(xi)湖(hu)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)在西(xi)(xi)格里公(gong)司位于(yu)(yu)德國Wackersdorf的(de)(de)(de)(de)分廠進行(xing)加(jia)工,制造出輕質碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)織物,這也是(shi)寶馬(ma)蘭茨胡特(te)工廠制造CFRP組件(jian)的(de)(de)(de)(de)起點。而2013年,寶馬(ma)全(quan)新電(dian)動汽車(che)i3碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)車(che)身的(de)(de)(de)(de)組裝則會在萊比錫工廠完(wan)成。i家族電(dian)動車(che)型將是(shi)首批實現量產的(de)(de)(de)(de)采用碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)車(che)身的(de)(de)(de)(de)車(che)型。

  寶馬集(ji)團(tuan)董事長雷瑟夫博士近(jin)日在集(ji)團(tuan)年會上表示(shi):“汽(qi)車工業正(zheng)在經歷一場技術(shu)變(bian)革(ge)。在這場變(bian)革(ge)當中(zhong),我們(men)要做先驅(qu)和推進力(li)量。因此,我們(men)正(zheng)在實施兩種看似不同卻又互補的(de)(de)方針:進化和革(ge)命(ming)。我們(men)把(ba)對高(gao)效內燃機和混合動(dong)力(li)的(de)(de)進一步發(fa)展(zhan)稱為進化,把(ba)零排放個體交(jiao)通出行(xing)與(yu)生產、創新材料的(de)(de)應(ying)用(yong)、創新服務等稱為革(ge)命(ming)。”

  展(zhan)望未來的(de)電動汽(qi)車(che)時代,碳(tan)纖維車(che)身(shen)(shen)技術(shu)不僅僅是(shi)(shi)一個小范(fan)圍應用(yong)的(de)材料(liao),更是(shi)(shi)一種重要(yao)的(de)車(che)身(shen)(shen)輕(qing)量化的(de)前瞻技術(shu),也是(shi)(shi)將(jiang)影響到未來汽(qi)車(che)設計的(de)前沿技術(shu),將(jiang)為車(che)身(shen)(shen)材料(liao)的(de)進化帶來革命(ming)性的(de)影響。下(xia)一步,需要(yao)觀察(cha)其在量產后(hou)應用(yong)中(zhong)的(de)表(biao)現以及維修成本等,而其價格(ge)伴(ban)隨產量擴大帶來的(de)攤薄(bo)效應到底(di)有多大,將(jiang)影響到這(zhe)項前瞻技術(shu)的(de)普(pu)及速度。

  目前,國內一(yi)些(xie)自主品(pin)牌企業已(yi)(yi)經(jing)認識到(dao)車身(shen)輕(qing)量化課題的重(zhong)要性。例(li)如,奇瑞汽車已(yi)(yi)經(jing)聯(lian)合(he)德國拜耳(er)材(cai)(cai)料(liao)科技(中國)有限公司(si),聯(lian)手創建了汽車輕(qing)量化聯(lian)合(he)實驗室,共同研發前沿材(cai)(cai)料(liao)技術(shu)。下一(yi)步,還應當充分發揮(hui)國內研究機構、汽車協會等的作用,在車身(shen)輕(qing)量化技術(shu)研發、應用方面加速突破(po)。

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