小型电动车突围“狼群”(一)轻量化技术改变生产模式

冰封之城

【第一电动网】(专栏作家 冰封之城)当下,以奇瑞、力帆、众泰、吉利等为代表的传统汽车厂家开始进军小型电动车领域,以往的小型电动车厂家在为这种趋势得到汽车行业肯定而更坚定方向的同时,也开始忧心忡忡的喊“狼来了”!是的,看起来这些厂家的平台、实力、资金、品牌、渠道等确实具有压倒性的优势,但事实真的是这样吗?又将如何面对这种局面,并找到一条自己的道路呢?本文将做一个系列性的探讨,本期重点讨论轻量化技术应用带来的生产模式的改变。

一、轻量化带来的生产模式改变

传统汽车经过100多年的发展进化,形成了以发动机技术、传动技术和钢板冲压结构为核心技术壁垒的产业结构。其研发方向、结构设计、生产方式都是围绕这一核心展开的。传统汽油车的钢板结构决定当下工厂的生产流程——冲压、焊装、涂装和总装,并相对应建立起强大的四大工艺装备技术和生产能力。众所周知,未来的电动车发展中,电机、电池供应商将迎来更大的机遇,这也意味着传统发动机、变速箱领域的技术壁垒趋零。而以钣金冲压结构为核心的生产模式,或许又将被轻量化的技术发展和应用彻底改变。

汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少能量消耗。实验证明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%;汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3—0.6升;汽车重量降低1%,油耗可降低0.7%。

轻量化的主要途径如下:

a.新材料在汽车上的应用

轻金属的应用

高强度钢的应用

非金属材料的应用

b.结构小型化

c.先进特种成形工艺的应用

d.CAD/CAE在汽车结构设计上的应用

其中最重要的是新材料的应用和结构的小型化,这将彻底改变传统汽车的生产模式和工艺路线。

1. 轻金属在汽车上的应用

铝、镁、钛合金材料是所有现用金属材料中密度较低的轻金属材料(镁合金约1.74g/cm3, 铝合金约2.7g/cm3,钛合金约4.51g/cm3。而钢的密度约7.8g/cm3),因而成为汽车减轻自重,提高节能性和环保性的首选材料。

2. 非金属材料的应用

非金属材料的种类划分

非金属材料的种类划分

汽车塑料使用量趋势

每100kg的塑料可替代其它材料200~300kg,可减少汽车自重,增加有效载荷;

柔韧性较好,耐磨,避震,单位质量的塑料的抗冲击性不逊于金属;

复杂的制品可一次成型,生产效率高,成本较低,经济效益显著,如果以单位体积计算,生产塑料制件的费用仅为有色金属的1/10 ;

车身部件按照功能可以大致分为两种:车身覆盖件和结构件。 所谓覆盖件就是覆盖在车身表面的部件,基本上从车外看到的部分都属于覆盖件,如车门、车顶、翼子板等等,通常起到美观和遮风挡雨的作用,一般都用厚度不超过1毫米的钢板冲压而成。平时所说的某辆车钢板的薄厚就是指这些部位。实际上这些部位对于车身强度的影响很有限,所以不能从车身覆盖件的薄厚来判断一辆车的碰撞安全性了。车身结构件隐藏在车身覆盖件之下,对车身起到支撑和抗冲击的作用,分布在车身各处的钢梁是车身结构件的一种。

今后的车用材料,正由金属向塑料方向转化,可以预料,塑料在汽车工业上的应用将会越来越广泛,开发并使用全塑汽车已不是梦想,一个塑化的汽车工业时代即将到来。对于小型电动车来说,小型轻金属立体框架车身结构加非金属材料覆盖件的组合,将是未来的技术发展方向。同时也决定了,其工艺模式和生产路线将不需要传统的四大工艺和高度集中的大规模化生产方式。

传统汽车为什么不轻量化

传统汽车不轻量化的主因在于成本平衡问题。汽油车每增加一公里续航里程,只需要加大油箱容积,其成本也就是在在油箱上增加一点铁皮,或者一圈塑料,几乎是可以忽略不计。如果通过轻量化来实现,则要付出不成比例的成本,比如,一台为了轻量化的汽车,成本可能增加了10万元,这就是成本与收益的不平衡问题。 另外,在这种技术路径下,原来在四大工艺越完善,生产能力越强的厂家越难以发生改变。一是改变现有体系所付出的成本大,二是固有思维也难以改变。

同样应用新材料,但与传统车相比,小型电动车的轻量化更为重要,因为电动车变轻省的是在一定续航里程下的电池,也就是可以减少电池的量。而电池正是电动车里最昂贵的成本部分,因此,使用替代钢板的新材料和新技术所增加的成本,可以用大幅度地减少电池的用量来平衡,那就是划算的。

现在传统汽车厂的电动车产品,大部分是用传统车,拆掉发动机、变速箱,来做一个电气化改造。且不说,这并不是一个专用的电动车车身结构,也不要讲是按电动车的客户需求来设计的,车身及电池的成本就必然很高,这就导致车的市场价格难以降低。

轻量化技术应用带来的电动车生产模式改变,将是未来与传统车厂家竞争中,第一个要抓住的核心问题。

本文作者是电动汽车行业一名资深的产品设计与研发专家。

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