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汽车轻量化的“舍”与“得”

2022-04-07 14:22:21 中国质量报

□ 胡立彪

汽车作为能耗和排放大户,是节能减排工作重点关注的对象。目前,从使用环节看,通过较为严格的政策手段加强管理,节能减排效果已经显现,但在生产环节,节能减排成效并不理想。比如,实现轻量化进展并不顺利,相比汽车发达国家还存在较大差距。

轻量化被认为是汽车节能减排最直观、最现实的有效途径。研究数据显示,就燃油车而言,汽车整备质量每减少10%,燃油效率可提高6%~8%,排放量减少3%~5%。;就电动汽车而言,车辆整备质量每减少10%,续航里程将提升5%~6%。不言而喻,广泛采用轻量化技术,能使汽车兼具更高效的动力和更好的用能经济性。而且,轻量化趋势下,整车的制动性能、加速性能及最大时速等动态数据也会有更好的表现。

汽车轻量化的第一选择是使用轻质材料。目前,许多汽车制造企业使用了先进的高强度钢材,相比使用传统钢材,可以减少车重25%~39%,这就使得车辆在全生命周期内可减少温室气体排放2—3吨。世界钢铁协会下属机构世界汽车用钢联盟曾搞过一个名为“未来钢质汽车”的研究项目,结果显示,高强度钢替代碳素钢可减重10%~60%;铝合金替代钢和铸铁可减重40%~60%;玻璃纤维增强材料替代钢可减重25%~35%;镁合金替代钢和铸铁可减重60%~75%,替代铝可减重25%~35%。

在实现轻量化的过程中,与“使用什么材料”同样重要的,是“怎样使用材料”。后一问题涉及的是汽车优化设计。事实上,从更完整的意义上理解,汽车轻量化是在满足汽车使用要求、安全性和成本控制要求的条件下,将结构轻量化设计技术与多种轻量化材料、轻量化制造技术集成应用实现的产品减重。比如,2021年3月,特斯拉率先在Model Y车型上采用一体压铸后底板技术,替代了传统的冲压焊接工艺,将原先的70多个零部件精简至两个,车辆后部基本重量减轻了30%,制造成本降低了40%。这一做法形成了示范效应,沃尔沃、奔驰等外资车企及蔚来、理想、小鹏等国内车企也陆续在自家的一些车型上采用了这一工艺。

正是考虑到轻量化对汽车产业实现绿色发展具有极其重要的意义,我国政府高度重视做好这一工作。2020年10月,由工业和信息化部指导、中国汽车工程学会主导修订的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》发布,路线图围绕产业总体布局制定了9个技术方向,其中之一就是轻量化。根据路线图,轻量化领域以完善高强度钢应用体系为重点,中期以形成轻质合金应用体系为方向,远期以形成多材料混合应用体系为目标。对于轻量化系数总体目标,要求2025年/2030年/2035年燃油乘用车轻量化系数分别降低10%/18%/25%,纯电动乘用车轻量化系数分别降低15%/25%/35%。

不过,目前我国汽车轻量化技术实力较弱,汽车轻量化材料的单车应用量也明显较小。特别是电动汽车领域,对标国外先进产品,还存在较大差距:我国电动乘用车普遍偏重10%~30%,电动商用车普遍偏重10%~15%。这对新能源汽车续航里程的增加和节能减排的预期形成一定制约。以现在的技术进度和政府推进情况看,实现路线图划定的目标,存在不小的难度。

造成目前不利局面的一个重要原因是企业动力不足。一方面,汽车轻量化更多体现为社会效益,而企业自身可获效益并不明显;另一方面,无论是寻找便宜且性能卓越的替代材料,还是通过创新设计优化结构提高材料利用率,均需要花费巨大成本。

要调动企业积极性,需要发挥“看得见的手”的作用。政府方面要根据汽车产业轻量化发展的趋势和特点,制定出台支持汽车轻量化的专项政策。将整车的能耗、能源类型、汽车生产与应用的全过程排放有机结合起来制定财政支持政策,并且区别对待新能源应用、清洁能源应用和传统能源应用,把部分社会效益转化为对在轻量化上取得成绩的企业的支持。只有这样才能调动汽车企业提升轻量化水平的积极性。

当然,实现汽车轻量化,最根本的还要靠汽车企业的努力。汽车企业要改变观念,突破固有思维,不断接受产品结构创新、新材料应用、新工艺及整个开发流程创新的变革理念,还要学会舍得辩证,敢于以下成本的投入研发之“舍”,换取轻量化技术之“得”。希望更多车企把眼光放长远,放下思想包袱,加快技术创新,在汽车轻量化的路上大胆前行。

《中国质量报》【车国春秋】

(责任编辑:水川)
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