电动车市场竞争越来越激烈,充电续航里程越远越好
目前,能够真正做到并满足“充电站密度高、补电方便”、“充电速度快、补充动能耗时少”等要求的车厂,才是消费者最关心的车厂。购买电动车时,当潜在客户愿意购买电动汽车来满足“出行”的便捷需求时,自然会选择这些最为消费者着想的汽车厂商下单购车。
同时,除了充电站密度高、充电速度快,有利于整体电动汽车市场的扩大,车辆的“轻量化”还有助于充电后延长行驶距离,有利于提高消费者对电动汽车的驾驶体验感。移动的便利性需要经常充电,远的续航里程会增加消费者购买电动汽车的意愿,从而也有利于电动汽车在全球市场的产销量不断扩大。
电动汽车的“轻量化”转型升级可以通过“车身”、“电池”、“内饰”、“底盘”等减重的改造过程来实现,电动汽车可以进一步延伸。 “一次充电,续航里程”自然有利于提高消费者的购车意愿。
由于目前世界上主流的汽车制造方式,基于制造成本、安全性、外观造型等因素,大多采用加工成本相对较低但重量较重的金属原材料。因此,要实现“减轻车身重量”的目标,就需要改变制造车身使用的主流且相对较重的金属原材料——镀锌钢板和钢管,并进一步改变更轻的铝合金和超高强度金属材料。钢铁、玻璃纤维、碳纤维,甚至是高科技、重量轻、具有相同抗应力和变形能力的先进塑料和复合材料,都可以作为建造整体车身、车顶、前部和车身的替代材料。包括后挡泥板和引擎盖。这些确实达到了“减轻汽车重量”的目的。
根据美国铝业协会的报告,车身使用0.45公斤的铝可以使汽车减重1公斤。理论上,与钢制汽车相比,铝制汽车可以减轻多达40%的重量。对于一辆重1300kg的汽车,如果车重可以减轻10%,油耗可以降低8%。
镁合金较常用于制造气缸体、气缸盖、进气歧管、仪表板骨架、方向盘、变速器壳体、轮毂、车身零件、门框等。一辆车中镁合金的总量约为5.8公斤至 26.3 公斤。目前,钛及钛合金可用于制造底盘零件、发动机进排气系统部件、曲轴连杆机构,如连杆、气门、气门弹簧、凸轮轴等。此外,钛合金板材和管材还可仍用于制造消声器和车轮(车架)。钛合金材料在汽车制造中的应用范围已从赛车领域逐渐扩大到工业化量产汽车。
超高强度钢,可用于制造汽车的大部分车身部件。无论是从成本的角度,还是从性能提升的角度,高强度钢板都是目前能够满足车身轻量化和提高碰撞防护安全性要求的最佳金属材料。预计未来高强度钢的使用将日益增加,以适应和遵守各国更严格的车辆安全法规。
硼合金超高强钢的强度可以达到1500MPa,是铝合金的5倍,但密度只有铝合金的3倍,所以减重效益(应该)比铝合金好。例如,如果全铝合金车身可以减轻30%的重量,硼合金钢可以减轻33%的车身重量,但汽车制造成本比铝制车身降低30%,碰撞安全等级提升至最高等级,可同时满足车辆对轻量化和安全性的双重要求。
当钢板厚度分别减少0.05、0.10和0.15毫米时,车身重量可分别减少6%、12%和18%。使用更先进的高强度钢制造车辆,不仅可以有效提高安全性,还可以进一步降低车厢噪音和振动不适,同时还可以减轻车辆的总重量,提高燃油效率。它不会增加成本,但可以提高加速和驾驶性能的应用优势。
先进的复合材料轻量化内饰可进一步减轻车身和内饰的重量
塑料及其复合材料是另一种重要的汽车轻量化材料,可将部件重量减轻40%左右。与现有通用汽车制造中使用的通用塑料相比,工程塑料具有耐热、耐磨、耐化学腐蚀、尺寸稳定、机械性能优良等特点,同类型消耗的能量更少。
1970年代以来,由软质PVC和聚氨酯增塑材料制成的泡沫塑料、缓冲材料、坐垫等塑料在全球主流汽车工业中得到广泛应用。福特汽车研发的LTD试验车在塑化后车身轻量化方面取得了显著成效,整车重量减轻了300多公斤。
复合材料主要用于车身的外饰件和板材件,如:挡泥板、车门、车顶板、发动机罩、整流罩、后车厢隔板等,甚至车身也采用全复合材料。塑料在汽车制造过程中的应用范围正逐渐从内饰件扩展到车身、结构件、外板件。未来汽车车身应用的重点发展方向是扩大和加快塑料、结构件、外饰件等高性能树脂材料和增强塑料复合材料的发展,并将更加关注汽车的可回收性- 制造材料以改善环境效益。
从不同原料的优势和应用前景来看,聚烯烃材料由于密度低、性能好、成本低等特点,有望显着增长。预计未来聚丙烯和聚氯乙烯将分别保持8%和4%的年增长率。
另一方面,通过使用轻质布料和塑料材料,作为车辆内饰、座椅、中控台、顶篷、侧门饰板、后车厢分隔板等,不同车身的“内饰”也可以实现一定程度上“减轻身体重量”的“轻量化”效果。
此外,减轻“电池”的重量还有助于减轻车身重量,延长单次充电后的行驶距离。现有电动汽车动力电池的能量密度仍然不高,仍有提升空间。与传统燃油汽车相比,电动汽车的动力系统(主要以电池为主)通常占整车重量的30%~40%,一般可达500~800公斤。因此,通过使用更多的活性电池正负极材料,或者减少电池隔膜的厚度来提高锂电池的能量密度,可以减少动力锂电池的用量,自然有利于减轻车重,延长电池寿命和一次充电后行驶的距离。
除了减轻“车身”、“内饰”等的重量,可以达到整车轻量化改造的目的,减轻“减震弹簧”的重量还可以帮助减轻整车重量。有利于降低车辆行驶时的“后拖阻力”,有助于降低车辆行驶时电池的动能消耗,自然也有助于延长电动车单车行驶距离,减少了司机和乘客在旅途中停车和等待的需要。有助于扩大电动汽车整体市场。