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新能源汽车不能忽视车身轻量化
新华网北京3月25日电 (记者 南辰)国内油价近日全面破“8”,高油价时代,插电式混合动力、纯电动车等可以“淡定”面对油价的新能源选择,再次成为汽车业关注的焦点。

值得关注的一个问题是,在我国目前对新能源汽车重点技术“抓手”的规划中,对电机、电控、电池三大部分比较重视,然而在车身轻量化方面尚无大的突破,这急需引起各方注意,并尽早统筹规划。

车身轻量化对于传统内燃机汽车节约能源、减少废气排放十分重要。资料显示,若整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%;车辆每减重100公斤,二氧化碳排放可减少约5克/公里。

记者曾经在2004年参观柏林一家顶级豪华车的展厅。展厅负责人指着一辆当时价格上百万欧元的豪车车门告诉我,仅每个黄铜质地的车门把手就有1.5公斤重,车内的空调出风口也是沉重的纯金属件。无疑,沉重的车门把手会带来厚重的关门声和稳重的质感,但是也会使车重上升、油耗增加。

以当时的眼光看,这种不计车重、油耗带来的豪华玩得就是“范儿”。然而,在汽车业越来越注重节能减排的今天和未来,这种“沉重的范儿”已经越来越不适合消费者理性的需求和各国日益严苛的排放法规。

前不久,记者在慕尼黑参观了宝马兰茨胡特工厂。兰茨胡特工厂作为电动交通和轻质车身结构的技术支持中心,在宝马集团生产网络中发挥着重要的作用。该工厂的碳纤维强化塑料(10835,100.00,0.93%)(CFRP)车间从事材料、工艺开发以及高科技超轻碳纤维强化塑料材料的制造。

实际上,碳纤维强化塑料在汽车零部件生产方面的应用可以追溯到大约10年前。但是由于成本居高不下,仅仅在传统内燃机高性能车的车顶等部位使用。而随着电动汽车对车身轻量化提出更高的要求,以平衡增加的几百公斤电池包的重量,碳纤维强化塑料逐渐有了从不起眼的配角变成主角的可能。它在整个车身上的使用将从根本上改变传统内燃机汽车对钢板和镁、铝等轻质金属的依赖。

据宝马负责CFRP项目的相关部门负责人介绍,常规材料难以与碳纤维强化塑料相比。这种特殊的复合材料结合了许多独特的优点,它由塑料基体(树脂)包围的碳纤维组成,坚固又非常轻巧,比钢轻约50%,但表现出同等或更好的性能,而且这种材料还具有耐腐蚀性。

安全性方面,CFRP有着出众的能量吸收能力,因此非常耐碰撞。它是车身制造中,在不影响安全性的前提下可以使用的最轻质的材料。这种高强度的秘密在于碳纤维特殊的抗撕裂性能,使其在沿着纤维的方向上具有巨大的韧性。这一特殊性能意味着它可以调整到符合其负荷的最佳形态。正如在自然界中动物骨骼或植物只在需要的地方形成较厚的结构,专家只需在需要重点防护的地方调整纤维的方向和用量,就能实现更好的安全保护。因此,碳纤维组件能够精准的符合使用需求,并保持非常轻的重量。与车用钢板不同,这种特殊材料还可以在某一个方向表现出与钢板一样的强度,另一个方向却有很好的可弯曲性。

值得关注的是,在使用这种材料的过程中,宝马已发展出将分离的生产废料回收成工业等级质量原材料的做法,这个系统在世界上尚属首次使用,可以将相当大比例的碳纤维废料返回到生产中。通过特殊的提炼工艺,这种材料甚至可以被用来作为主要原料的替代品。

在CFRP材料领域,可持续发展措施不仅包括回收利用,还贯穿于整个生产过程当中。位于美国华盛顿摩西湖的西格里碳素纤维汽车有限公司是SGL集团与宝马集团的合资企业,这家工厂使用的电力完全来自可再生的能源――水利资源。而在摩西湖生产的碳纤维在西格里公司位于德国Wackersdorf的分厂进行加工,制造出轻质碳纤维织物,这也是宝马兰茨胡特工厂制造CFRP组件的起点。而2013年,宝马全新电动汽车i3碳纤维车身的组装则会在莱比锡工厂完成。i家族电动车型将是首批实现量产的采用碳纤维车身的车型。

宝马集团董事长雷瑟夫博士近日在集团年会上表示:“汽车工业正在经历一场技术变革。在这场变革当中,我们要做先驱和推进力量。因此,我们正在实施两种看似不同却又互补的方针:进化和革命。我们把对高效内燃机和混合动力的进一步发展称为进化,把零排放个体交通出行与生产、创新材料的应用、创新服务等称为革命。”

记者认为,展望未来的电动汽车时代,碳纤维车身技术不仅仅是一个小范围应用的材料,更是一种重要的车身轻量化的前瞻技术,也是将影响到未来汽车设计的前沿技术,将为车身材料的进化带来革命性的影响。下一步,需要观察其在量产后应用中的表现以及维修成本等,而其价格伴随产量扩大带来的摊薄效应到底有多大,将影响到这项前瞻技术的普及速度。

记者注意到,目前,国内一些自主品牌企业已经认识到车身轻量化课题的重要性。例如,奇瑞汽车已经联合德国拜耳材料科技(中国)有限公司,联手创建了汽车轻量化联合实验室,共同研发前沿材料技术。下一步,还应当充分发挥国内研究机构、汽车协会等的作用,在车身轻量化技术研发、应用方面加速突破。

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