不学宝马i3 日本车企消极使用碳纤维

日经技术在线 大西孝弘

宝马(BMW)推出的纯电动汽车在量产车中率先采用了碳纤维车体,而日本车企对采用这种新材料仍表现消极,与钢铁企业过于紧密的交易关系反而可能会阻碍材料的转型,使日本车企在轻量化竞争中处于落后地位。

宝马4月份开始在日本销售大量采用尖端材料的EV(纯电动汽车)“i3”,宣传口号是“碳纤维电动”。该车使用碳纤维取代了车体材料中过去最常用的钢铁。

碳纤维以仅有钢铁4分之1的重量,实现了足够的强度和耐久性。对于充电一次驾驶距离嫌短的EV等环保车,轻量化是最重要的课题,采用碳纤维的优势十分明显。

宝马i3电动汽车使用碳纤维车身

宝马i3电动汽车使用碳纤维车身

宝马I3上使用的轻量化材料

日本车尚未正式采用

碳纤维一直有着汽车轻量化撒手锏之美誉,东丽、帝人、三菱丽阳三大日本化学企业占据着全球碳纤维份额的大半壁江山,但这种材料在日本车中至今还没有被正式采用。为何宝马能拔得头筹?

使用碳纤维会大幅提高成本,这是碳纤维在汽车材料用途普及的最大障碍。i3在日本的售价为499万日元(约30.4万元人民币)起,在宝马的产品线中不算高价。这款车之所以成功压缩了成本的增幅,实现了碳纤维的全面采用,靠的是宝马与日本化学企业的合作关系。

德国大型材料厂商西格里(SGL)与宝马的合资公司使用三菱丽阳开发的碳纤维原纱,利用树脂等材料将其加工成CFRP(碳纤维增强树脂基复合材料),提供给宝马的EV。

CFRP的成型要耗费大量的人工和成本,因此之前仅被用于单价高达数千万日元的跑车。这一次,在三家公司的合作下,成型的时间缩短到10分钟之内,使成本降低到了实用水平。

合资公司董事总经理Joerg Pohlman说:“通过改进碳纤维的叠加方式等,对成型技术进行了革新。”

此外,i3的底盘也下了很大功夫。以前的EV基本都直接沿用现有汽油发动机车的底盘,只是把驱动系统改为电气系统。宝马i3在使大量使用碳纤维成为现实的同时,还开发了适合碳纤维车身的专用底盘。

只要将i3与日本代表性环保车进行比较,就可以清楚看到i3的轻量化取得了相当大的成功。

相对于i3的1260kg,日产的EV“LEAF(聆风)”为1440kg,丰田的插电式混合动力车“普锐斯PHV”为1420kg。在这三款汽车中,i3的马达最高输出功率最大,因为配备了大量会增加重量的电池。但尽管如此,i3的重量也远低于另两款车。

继i3之后,宝马在2014年内即将推出的插电式混合动力车“i8”也将采用CFRP车身,今后还会不断增加采用CERP的车型。

三菱丽阳的执行董事小野贵弘说:“向宝马供应的碳纤维总量预计将达到全球市场的8%。”宝马已经成为能影响到世界碳纤维市场发展的存在。

积极采用碳纤维的汽车企业不只是宝马一家。戴姆勒与东丽、通用汽车(GM)与帝人也展开了合作。现在,这些公司都在为扩大碳纤维在车体中的采用进行技术开发。

另一方面,日本车企对采用碳纤维则表现得比较消极。这从世界顶尖的日本三大碳纤维企业的合作伙伴都是欧美车企这一点就能看出来。

对于其中的原因,一位汽车行业人士指出,这是因为日本车企与钢铁企业的关系很密切的缘故。在发达国家,很少有国家的钢铁企业会像日本这样,在工业领域拥有崇高的地位。以丰田与新日铁住金的关系为代表,日本车企与日本钢铁企业象“两人三脚”般相互扶持,有着领先世界开发出更轻、更坚固的汽车用钢材的历史。

通过采用最尖端的钢铁材料,日本车建立起了轻量省油、安全耐用的品牌形象。

出于这样的成功经验,日本车企的开发和生产人员总是更喜欢使用钢铁材料。而且,如果选用钢铁以外的材料,以使用钢铁为前提的汽车开发方法和冲压等生产设备也必须更换。还有一点不能忘记的是,把面向汽车的业务作为收入来源的钢铁企业也一直在“阻止”汽车改换成其他材料。

铃木“全面使用钢铁”

在日本,就连高档车都难以换成碳纤维等尖端材料,普通车就更是如此。

铃木4月份发布了新一代底盘。新底盘从根本上调整结构,通过改进形状,使重量比过去减轻了15%左右。但是,该公司强调,“底盘并没有采用会增加成本的替代材料,而是贯彻了全面使用钢铁的方针”。铃木在新兴市场国家的产量很大,在该公司看来,要想维持成本竞争力,像过去一样以钢铁为中心是最佳选择。

今后,在环保节能、行驶性能等方面,汽车轻量化将成为越来越重要的课题。而不容否认的是,使钢铁更轻无疑是解决这个课题的一大支柱。

不过,面对思路灵活、把目光投向钢铁以外领域的欧美企业,日本车企单靠钢铁的轻量化,恐怕无法确保在轻量化竞争中取胜。从2013财年(截至14年3月)的财报来看,日本各大车企取得了不俗的战绩,但他们存在的死角,或许正是公认的日本的强项——材料。

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