第一電動(dòng)沙龍，再次齊聚一堂，這次的主題是輕量化。

第一電動(dòng)網(wǎng)對未來汽車有四個(gè)關(guān)鍵詞來描述：電動(dòng)、智能、輕量、共享。在上周五深入討論了智能駕駛之后，本周五討論了輕量化。

其實(shí)，相比其他幾個(gè)關(guān)鍵詞來說，輕量化無疑是個(gè)更專業(yè)的領(lǐng)域，更不太容易被消費(fèi)者關(guān)注，甚至是長期被消費(fèi)者誤解的一個(gè)領(lǐng)域。比如，有多少人在買車的時(shí)候，會(huì)認(rèn)為車越重越安全，這樣的車主可能還真的不少。

本次沙龍邀請的嘉賓，有來自整車廠的代表：北汽新能源新技術(shù)部副部長——楊宇威，有專門研究碳纖維復(fù)合材料的代表：中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司副總經(jīng)理——李宏運(yùn)，還有新材料領(lǐng)域的代表：北京羲源創(chuàng)新科技有限公司項(xiàng)目經(jīng)理——羅娟。大家從材料和整車廠的不同的領(lǐng)域和視角，討論了輕量化的過去、現(xiàn)在和未來。

輕量化始于社會(huì)責(zé)任和排放法規(guī)

楊宇威：

截止到21 世紀(jì)的前十年，整個(gè)汽車的重量其實(shí)是在增加的。為什么呢？因?yàn)榕渲迷诓粩嗟厣仙覀円悄芑?，我們要自?dòng)化，更新CD 機(jī)，藍(lán)牙接口，我們什么都要。我們要把車建得跟房子一樣舒適。配置的逐步增加，讓重量也在逐步增加，用的燃油就會(huì)越來越多。

大家既然關(guān)注汽車行業(yè)，應(yīng)該都聽過“咖啡法則”，那就是到2015 年，整個(gè)汽車廠生產(chǎn)的車的平均油耗要求是6.9 L/100km，到2020年第四階段的油耗，“咖啡法則”要求燃油消耗量到多少呢？5L/100km。這是中國的情況，歐盟的法規(guī)更嚴(yán)苛。那么汽車企業(yè)怎么辦？要節(jié)能要減排。

節(jié)能減排有什么樣的方式呢？比如說燃油效率的提升，還有一些怠速起停，當(dāng)然還有一塊就是輕量化。業(yè)界做了一個(gè)相關(guān)的分析，對于傳統(tǒng)燃油車來講，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化應(yīng)該說對節(jié)能減排的貢獻(xiàn)是最大的，輕量化大致能排在前三位，大概占到20%到30%左右，所以這個(gè)已經(jīng)很了不得了。以前有一些非定量的說法，減重10%，平均減少燃油量大概6%到8%，對于電動(dòng)車的電耗也差不多。

輕量化絕不止是材料

李宏運(yùn)：

其實(shí)汽車不是現(xiàn)在才開始輕量化，它是一直在做輕量化。汽車的輕量化，也不止是材料，它包括三個(gè)部分：設(shè)計(jì)、材料、工藝。

第一位還是設(shè)計(jì)，你發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在很多的汽車鋼質(zhì)車身，大家去分析，那已經(jīng)沒有什么余地可挖了，實(shí)際上把材料的性能已經(jīng)用到非常極限了，而且布局上也非常合理。

第二位，我覺得才是材料。因?yàn)椴牧媳旧?，它有自身不同的特點(diǎn)，尤其是比強(qiáng)度，比剛度，還有一些耐久性方面，不同的材料有不同的特點(diǎn)。如果離開了設(shè)計(jì)，你說單獨(dú)用輕質(zhì)材料去用，是用不出效果的，所以說材料和設(shè)計(jì)是必須緊密地結(jié)合起來。

當(dāng)然這個(gè)設(shè)計(jì)還對制造工藝有影響，你之前設(shè)計(jì)成什么樣，才能夠選擇什么樣的制造工藝。制造工藝來講，也會(huì)從加工精度、制造精度這方面去控制這個(gè)重量。但是貢獻(xiàn)率肯定沒有前兩個(gè)貢獻(xiàn)率高。

輕量化的努力卻常常換來誤解

楊宇威：

比如，使用強(qiáng)度更高的鋼材，就可以在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上做到更輕更薄，但，有些業(yè)余的車主或媒體，就開始說車子不安全了，車子不防撞了。其實(shí)應(yīng)該明白，為什么有的車鋼板厚呢？如果設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求一樣，鋼板強(qiáng)度越低才會(huì)用的越厚，因?yàn)樗诒〉那闆r下無法滿足要求，所以它厚。

其實(shí)，輕量化和安全平衡最極致的，就是F1了，那么輕的車，運(yùn)用大量碳纖維材料，以200km/h的速度發(fā)生碰撞，賽手經(jīng)常都能免受惡性傷害。

還有，人們有時(shí)候會(huì)覺得汽車表面的材料不結(jié)實(shí)，其實(shí)這種覆蓋件沒有任何承重的作用，它用鋼板或用塑料幾乎也沒什么區(qū)別，重要的是里面的那些防撞梁。

比如說大家覺得smart那個(gè)車，全部用的是塑料件，它是便宜了還是貴了呢？肯定是貴了。我們開發(fā)一些車，為了減重使用一些工程塑料，這樣去用反而它貴了。

李宏運(yùn)：

其實(shí)從主動(dòng)安全性來講，降低車的重量也會(huì)提升一些主動(dòng)安全性方面的性能，比如說剎車的距離、操控性能這些方面也都會(huì)有所改善。

把合適的材料用在合適的地方

楊宇威：

每個(gè)材料都有自己的優(yōu)點(diǎn)，也有它的缺點(diǎn)。當(dāng)然這個(gè)不光是從材料來講，從金屬材料和非金屬材料來對比，非金屬材料有一點(diǎn)，叫做各向異性，金屬材料一般是各向同性。我們一般強(qiáng)調(diào)復(fù)合材料有可設(shè)計(jì)性，來決定我們需要在哪個(gè)方向上讓它的強(qiáng)度更高，我可以設(shè)計(jì)它，這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

李宏運(yùn)：

尺有所短，寸有所長。像鋼材是最常用的，它最好的是什么？就是非常容易加工成型，這個(gè)非常成熟了，做了上百年了，成熟得不得了。再加上現(xiàn)在鋼材的一些新的材料出現(xiàn)，尤其高強(qiáng)鋼或者超強(qiáng)鋼，強(qiáng)度也上來了，超過1000的現(xiàn)在都在用了，所以鋼依然會(huì)成為輕量化發(fā)展的一個(gè)方向。但畢竟它的密度確實(shí)是比較高，從發(fā)展方向來講，還是要向輕質(zhì)材料的發(fā)展。

比如從飛機(jī)來講，飛機(jī)是為減輕每一克重量而奮斗的?，F(xiàn)在在飛機(jī)上盡管復(fù)合材料用到了50%以上，但它還是大量地使用鋁合金。鋁合金大概也使用到30%到40%的樣子。還有鋼，所有飛機(jī)的起落架永遠(yuǎn)是鋼，到現(xiàn)在為止都無法替代。

全鋁車身的門檻在成本而非技術(shù)

楊宇威：

全鋁車身從難度來講不是說多難，像北汽新能源，現(xiàn)在應(yīng)該說年底有一款要上市的新能源車，就會(huì)出現(xiàn)在市面上了，就是全鋁車身。我說的這個(gè)全鋁主要指是車身框架，換幾個(gè)外板四門兩蓋就說自己是全鋁車身那是騙人的。

我認(rèn)為從技術(shù)上來講，自主品牌是能夠掌握。但它主要的困難在哪兒呢？就是成本。一般鋼質(zhì)的車身，一個(gè)車身的成本大致是在5000 到7000，如果用鋁合金的話，一般是會(huì)翻三到五倍。成本和技術(shù)性能的一個(gè)平衡，是最主要的一個(gè)原因。

李宏運(yùn)：

剛才楊總也講了，技術(shù)上應(yīng)該不是太大問題。但是我覺得如果大批量生產(chǎn)的話，可能工業(yè)配套是有問題的。就像復(fù)材要大批量生產(chǎn)一樣，整個(gè)工業(yè)的配套包括上游的材料和材料不同品種的規(guī)格，這些都需要有配套的。然后成型、加工設(shè)備都要配套。相當(dāng)于從傳統(tǒng)鋼的生產(chǎn)線過渡到鋁車身的生產(chǎn)線，整個(gè)裝備都要做很大的調(diào)整。

除了做技術(shù)方面的工作以外，可能還要整個(gè)的工業(yè)配套，就這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上各個(gè)方面的各家都得共同努力，光靠材料，光靠汽車也很難達(dá)到！這是個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，汽車是靠產(chǎn)業(yè)鏈生存的，這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈所有的技術(shù)突破和投資都和這個(gè)車緊密相關(guān)，所以說鋁車身很難現(xiàn)在大量地用，跟這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈配套不是很完整，也是緊密相關(guān)的。同樣對復(fù)合材料的車身也一樣，這是一模一樣的問題。

當(dāng)然，這個(gè)調(diào)整除了技術(shù)上的原因以外，可能還有投資上的問題，所以這塊可能需要進(jìn)一步去降低成本。

新能源車的里程焦慮

楊宇威：

我之前做過一個(gè)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，對于同級別的車，這個(gè)新能源車比傳統(tǒng)大致是再重30%以內(nèi)，一般如果重5%，這就是國際先進(jìn)水平了。重到15%、10%就是一般水平，如果20%以上就是不太好的水平。

新能源車面臨最重要的困擾，就是一個(gè)里程焦慮，還有充電樁的基礎(chǔ)配置。里程焦慮通過輕量化來解決是一個(gè)非常重要的手段，應(yīng)該說把我們的消費(fèi)者和主機(jī)廠拉到一個(gè)共同的陣營，這對新能源車的輕量化是個(gè)好的地方。

碳纖維復(fù)材的應(yīng)用發(fā)展

李宏運(yùn)：

碳纖維復(fù)材在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)該說是已經(jīng)有大概五、六十年的歷史，，現(xiàn)在汽車行業(yè)也有嚴(yán)重的需求?，F(xiàn)在最高級別的碳纖維，像T1100 的拉伸強(qiáng)度就可以到6600 個(gè)兆帕，普通的碳纖維大概3500，它可以到6600。

從現(xiàn)在來看，主要用的部位，也是從表面的覆蓋件開始，就是剛才說的四門兩蓋。這塊用復(fù)材其實(shí)一開始也不是用它的性能，很多在覆蓋件上的應(yīng)用，是看它的外觀。

但在有了新能源車之后，碳纖材料開始應(yīng)用中在主結(jié)構(gòu)上。最典型的就是寶馬i3，它整個(gè)的乘員倉全部以碳纖維復(fù)合材料來制造，現(xiàn)在應(yīng)該說也算是量產(chǎn)的一個(gè)車型了，每年現(xiàn)在它的設(shè)計(jì)產(chǎn)能是14 萬輛，汽車行業(yè)不是大批量，對于復(fù)材領(lǐng)域來講已經(jīng)是一個(gè)非常大的量了。

再進(jìn)一步的應(yīng)用，就是在一些動(dòng)部件，像傳動(dòng)軸。其實(shí)傳動(dòng)軸這個(gè)事情已經(jīng)有很多驗(yàn)證，但是現(xiàn)在還沒有真正地大批量生產(chǎn)?？赡茉谌毡居幸豢詈篁?qū)的車，號稱是給很多廠家供貨，一年有個(gè)十幾萬根傳動(dòng)軸的需求。還有一個(gè)是輪轂，改裝車上用的很多，但是現(xiàn)在也面臨生產(chǎn)裝備和成本這塊的挑戰(zhàn)。但在動(dòng)部件上的應(yīng)用，是下一個(gè)應(yīng)用的方向。

看好多材料的混合應(yīng)用

楊宇威：

我認(rèn)為i3 的技術(shù)路線最大的問題就是貴，所以它不可持續(xù)。擺在我們面前的技術(shù)路線就是多材料，像寶馬7系這種，B 柱、側(cè)圍用碳纖維。

涉及到多材料混用的時(shí)候，工藝就是特別受關(guān)注的熱門話題，也是非常關(guān)鍵的話題。舉例來講，以前鋼板之間可以大部分進(jìn)行點(diǎn)焊，鋁合金和鋼板之間就不能點(diǎn)焊，就得選用其他的方式。像復(fù)合材料和金屬之間也是，我們做了很多這方面的儲(chǔ)備和研究。舉個(gè)例子，我們現(xiàn)在準(zhǔn)備用的這個(gè)就是全鋁框架的車體，我們現(xiàn)在正在開發(fā)的，就有很多技術(shù)，比如鉚接就有唆鉚、拉鉚，還有粘接。

再就焊接，鋁合金之間的焊接方式，也是屬于在摸索和探索，處在應(yīng)用前期的過程中。這個(gè)不光我們自己在研究，也不是閉門造車，我們會(huì)引入一些國際先進(jìn)的合作方來幫助我們進(jìn)行這個(gè)分析。

逆勢納米材料要把電池做成車身

羅娟：

這是一種復(fù)合材料，是一種多孔的納米材料，比表面積非常大。我們就是通過比表面積大的原理，根據(jù)能量守恒定律，很大的比表面積就提供了一個(gè)能量轉(zhuǎn)化的平臺。把這個(gè)材料用在汽車上，把碰撞時(shí)候的能量轉(zhuǎn)化掉，通過這種技術(shù)原理來提高汽車的一個(gè)安全性。

把電池封裝成結(jié)構(gòu)件，是我們下一步的想法。我們這個(gè)逆式納米顆粒直接添加到電池的正負(fù)極材料里面去，這樣提高電池的安全性。因?yàn)樵趪鴥?nèi)設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車，目前電池放置的位置都是放在非常安全的地方，即便發(fā)生側(cè)碰，也不會(huì)碰到電池。我們現(xiàn)在的目標(biāo)把這個(gè)電池設(shè)計(jì)得更安全以后，不用再考慮碰撞的時(shí)候會(huì)不會(huì)碰到它。

已經(jīng)有一個(gè)項(xiàng)目在這樣操作了，他是把我們的電池放在車門和前面的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋那個(gè)部位了，這樣的話，整個(gè)電池就占據(jù)了車體60%的重量，續(xù)航里程就提高了大概100%。但是這個(gè)目前在國內(nèi)還沒有這么去實(shí)施。

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