如何解決新能源乘用車的“里程焦慮”,車身輕量化提高續(xù)航里程正成為解決之道。
研究表明,汽車質(zhì)量減輕10%,油耗可降低6%-8%,燃油效率提高5.5%,噪音也可以降低2個分貝。對于電動汽車來說,車身輕量化則顯得更為迫切并具有現(xiàn)實意義。
“電動汽車電池一次性充電能力的局限性限制了其續(xù)航里程,而通過車身輕量化可以有效提高能源的使用效率,從而提高其續(xù)航里程。”日前,山東省科學(xué)院新材料研究所輕質(zhì)高強(qiáng)金屬材新團(tuán)隊主任周吉學(xué)接受經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報記者采訪時說。
世界第一輛全鎂車身骨架電動客車示范車的問世,實現(xiàn)了客車車身骨架(底盤除外)的鎂合金輕量化,油耗大大降低。這輛電動客車由山東省科學(xué)院新材料研究所科研人員研制,并與臨沂沂星電動汽車有限公司簽署委托協(xié)議進(jìn)行了鎂合金輕量化電動客車示范車加工制造。
整車骨架只有226Kg
這輛電動客車車身長8.3米,共24座,從外觀上看與普通客車無異。可是,它的車身材質(zhì)卻非同一般。
據(jù)介紹,眼前的這輛車整車骨架用鎂合金材料,只有226Kg左右,相對于鋼鐵材料,車身骨架減重約780Kg,達(dá)70%以上;相對鋁合金材料,車身骨架減重約110Kg,達(dá)30%以上。
輕巧的身材也決定了其優(yōu)越的節(jié)能特點,“整車運行期間耗電量343Wh/km(開空調(diào),乘坐7人),相對于純鋁車身電動客車,續(xù)航里程由255公里提高到270公里,提高5%左右,制動距離降低27%左右。并且車外噪音降低約7%,車內(nèi)噪音降低約13%。”指著這輛標(biāo)有“山東省科學(xué)院創(chuàng)新工程鎂鋁合金輕量化電動客車”字樣的電動客車,周吉學(xué)對經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報記者介紹說。
汽車輕量化并非單純減重那么簡單,而是需要保證強(qiáng)度和安全性作為前提。“所以,即使是一個很小的零部件輕量化,也往往需要經(jīng)過研發(fā)人員數(shù)年的反復(fù)論證和實驗。”周吉學(xué)說。這輛車則充分考慮了安全性和強(qiáng)度,通過了多項安全性和抗撞擊測試,對乘車人而言,無需擔(dān)心身輕不耐撞。
其實,輕量化減重的也只是車架,底盤是不受影響的。“底盤還有好幾噸重呢,不會頭重腳輕。”周吉學(xué)對經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報記者關(guān)于乘車安全的擔(dān)憂解釋說。
為解決制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)問題,2013年省科學(xué)院新材料研究所設(shè)立了院創(chuàng)新團(tuán)隊,開展電動客車用鎂合金材料輕量化基礎(chǔ)研究工作,2015年山東省科學(xué)院設(shè)立院重大創(chuàng)新專項“純電動汽車關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”,并結(jié)合山東省鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求和省內(nèi)電動客車發(fā)展基礎(chǔ),首次提出了電動客車鎂合金輕量化的項目,建有“山東省輕質(zhì)高強(qiáng)金屬材料重點實驗室”和“山東省汽車用鎂合金輕量化材料示范工程技術(shù)研究中心”。
今年5月23日,該項成果獲得國際鎂業(yè)協(xié)會評出的“2017年國際鎂業(yè)卓越產(chǎn)品大獎”,是該年度中國鎂業(yè)科研院所高校及企業(yè)獲得的唯一一項大獎。
2020年量產(chǎn)首期投放市場100輛
在能源緊缺、環(huán)境污染越來越嚴(yán)重的今天,新能源汽車(尤其是電動汽車)已成為汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的方向,被列為國家“十二五”“十三五”重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)之一。
汽車輕量化始于發(fā)達(dá)國家,最早由傳統(tǒng)汽車巨頭引領(lǐng),經(jīng)過發(fā)展已形成一定規(guī)模。中國汽車輕量化起步雖然不足10年,但借助新能源汽車崛起的契機(jī),對發(fā)達(dá)國家呈現(xiàn)趕超之勢。
新能源車輕量化已成為行業(yè)發(fā)展的重要路徑。2016年中國汽車工程學(xué)年會發(fā)布了節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖,對2020-2030年新能源車能耗、續(xù)航里程以及制造材料等因素進(jìn)行規(guī)劃,輕量化將是未來新能源汽車發(fā)展的重點方向。
作為國內(nèi)電動汽車生產(chǎn)大省,山東省共獲批5個新能源汽車示范城市。臨沂市作為國家2014年獲批的新能源汽車示范城市之一,擁有山東沂星電動汽車有限公司、新大洋電動車有限公司等國家工信部汽車產(chǎn)品公告內(nèi)企業(yè),電動汽車產(chǎn)業(yè)在臨沂得到長足發(fā)展。
經(jīng)測算,我國在未來3年汽車輕量化材料市場規(guī)模將逼近5000億元,其中僅在新能源汽車領(lǐng)域?qū)碛?50億元市場規(guī)模。對于鋁合金和鎂合金,上述中國汽車工程學(xué)年會中給出的規(guī)劃是,至2020年單車用量分別達(dá)到190kg和15kg。按照鋁合金4萬元/噸、鎂合金10萬元/噸的市場價格計算,2020年金屬合金的市場空間超過2700億元,其中新能源汽車領(lǐng)域達(dá)到180億元。
“鎂合金材料是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,密度只有鋁合金材料的2/3左右,鋼鐵材料的2/9左右,具有優(yōu)良的綜合性能,是減重、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)異材料,通過鎂合金零部件的使用,是實現(xiàn)車輛輕量化目標(biāo)的理想選擇。”周吉詳說。
鎂合金做材料,會不會使得成本大幅增加?據(jù)了解,此款鎂合金車身電動客車較同等車型的成本增加在2%左右,相比之下,長期的節(jié)能性還是優(yōu)勢明顯。
值得關(guān)注的是,山東省具有豐富的鎂資源和良好的鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ),鎂產(chǎn)業(yè)是我國也是山東省主力發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè),同時山東省是新能源汽車產(chǎn)業(yè)大省。
據(jù)周吉學(xué)透露,在繼首輛全鎂車身骨架電動客車示范車之后,新材料研究所將聯(lián)合臨沂沂星電動汽車有限公司、中通客車控股股份有限公司等國內(nèi)15家單位,重點推進(jìn)全鎂車身骨架電動客車的量產(chǎn),并將于2020年實現(xiàn)量產(chǎn),首期投放市場100輛。