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復(fù)合材料在新能源汽車上的應(yīng)用與挑戰(zhàn)

[復(fù)制鏈接]
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發(fā)表于 2015-10-5 10:16:37 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
電動(dòng)化、智能化、輕量化——汽車三大趨勢(shì)中,前二者是熱點(diǎn)話題,輕量化相對(duì)冷清,產(chǎn)業(yè)進(jìn)展也不為外界熟知。日前,中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司(下稱中航工業(yè)復(fù)材)副總經(jīng)理李宏運(yùn)在公開課上介紹了復(fù)合材料的特性及應(yīng)用前景,以及在汽車特別是新能源汽車上的應(yīng)用與挑戰(zhàn)。: o0 s: h& c2 V/ }  o
李宏運(yùn)認(rèn)為,復(fù)合材料是推廣新能源汽車應(yīng)用的一把金鑰匙。復(fù)合材料的技術(shù)和工藝已經(jīng)足以規(guī)模化應(yīng)用,并且輕量化能彌補(bǔ)動(dòng)力電池能量密度的不足,續(xù)航里程得以延長(zhǎng),因此復(fù)合材料與新能源汽車的結(jié)合是大有裨益的。' A7 p  ~7 \- e0 v6 l; v' [# F# P
復(fù)合材料破解里程難題
" v$ G) K* q; {; ]' j5 ?在中航工業(yè)復(fù)材官網(wǎng)的產(chǎn)品列表中,最大個(gè)的一個(gè)是電動(dòng)大巴整體車身。
# D+ g. P( y: b! z7 E: W這是中航工業(yè)復(fù)材目前在汽車輕量化上集大成的一個(gè)樣板——電動(dòng)大巴車身。采用復(fù)合材料之后,大巴純車身減重2.4噸,如果再與有輕量化的電機(jī)、電控、電池的整車廠家合作,整車能減重5噸多,達(dá)到8.5噸左右。只裝載3噸左右的電池,一次充電的行駛里程就可以到500公里。. J7 P' |- ]4 k2 u+ s5 F$ h
當(dāng)前電動(dòng)大巴里程不足,解決之道往往是加電池,這就造成了死循環(huán):里程不夠——加裝電池——車重增加——續(xù)航變短。李宏運(yùn)認(rèn)為,復(fù)合材料的應(yīng)用能夠平衡各種約束,是打破上述循環(huán)的利器。
$ v+ \+ _8 k+ n% ]“以12米電動(dòng)大巴為例,整備質(zhì)量13.87噸,動(dòng)力電池質(zhì)量3.2噸,純電續(xù)航里程300公里?!崩詈赀\(yùn)說,“如果要做500公里的車,要再裝上五六噸的電池,一是車變重了,電耗更大;二是車內(nèi)空間全占了。但我現(xiàn)在的車身,減了2噸電池,續(xù)航里程也是500公里,空間也出來了——低地板或者是很大的行李艙,都沒問題。”
* N' m& k9 s" _& e1 W% V" X3 W那么成本會(huì)不會(huì)急劇上升?李宏運(yùn)說,車身造價(jià)肯定會(huì)增加,復(fù)合材料車身可能會(huì)比鋁合金車身要翻一倍,但是整車的成本并不一定增長(zhǎng)很多。因?yàn)殡姵爻杀敬蠓陆?,“電池一噸起碼要20萬吧?!?/font>
/ u# e! t/ d& M- G3 v6 C李宏運(yùn)透露,應(yīng)用這一車身的一款電動(dòng)大巴目前在中國(guó)汽車研究中心測(cè)試,也會(huì)爭(zhēng)取上工信部公告。2 X+ p6 I' D: T& b
與航空復(fù)合材料技術(shù)同源
% }1 E1 e1 F8 t" v5 ]) v) d  Q0 q用復(fù)合材料替代鋼材、合金鋼,從而降低車輛的質(zhì)量,提高效率節(jié)約能源,但前提是:復(fù)合材料能夠替代鋼材嗎?: V; j- D( G2 \; j% k; r
李宏運(yùn)介紹說,碳纖維和樹脂復(fù)合到一起的時(shí)候,樹脂是基體,碳纖維是增強(qiáng)體,強(qiáng)度、輕量化表現(xiàn)都好很多?!拔覀僒300級(jí)的碳纖維復(fù)合材料,是標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的,不是最高檔的,拉伸強(qiáng)度為3500 MPA,是鋼的7-9倍。”' ^/ c% V4 P- I5 a! m# Z# P
與此同時(shí),碳纖維材料的密度是1.7g/cm3,做成復(fù)合材料以后的密度為1.5 g/cm3左右。而鋼的密度一般要到7.8 g/cm3?!皩?duì)汽車的減重效果非常明顯,和一般鋼件相比,減重超過50%以上。和鋁合金相比,減重也要達(dá)到30%以上?!?/font>
1 O2 Y" n! R1 [2 O' c" E李宏運(yùn)介紹,復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用是一個(gè)漸進(jìn)的過程。“首先是在覆蓋件上,四門兩蓋(四個(gè)車門,引擎蓋和后備箱蓋),是非承力結(jié)構(gòu)。第二步要往次承力結(jié)構(gòu),像現(xiàn)在的寶馬i3的車身結(jié)構(gòu)。再往下發(fā)展就要用到主承力結(jié)構(gòu),包括傳動(dòng)軸、底盤,還有輪轂等?!?/font>
2 S; \2 `7 |7 E6 k李宏運(yùn)透露,該公司已經(jīng)向某些國(guó)內(nèi)知名車企交付了碳纖維前艙蓋,也在和一汽、北汽等設(shè)計(jì)開發(fā)覆蓋件,除了發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、后備箱蓋,還有裝飾板、尾翼、前圍、后圍等。* u& `; u0 Q" M/ {
中航工業(yè)復(fù)材的汽車用復(fù)合材料,并非無緣之木。此前,該公司在航空復(fù)合材料的研究應(yīng)用上,已經(jīng)多年。中航工業(yè)復(fù)材是中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司所屬企業(yè),整合中航工業(yè)北京航空材料研究院(621所)和北京航空制造工程研究所(625所)復(fù)合材料專業(yè)后組建。該公司制造的航空復(fù)合材料,已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于中國(guó)的航空領(lǐng)域。李宏運(yùn)此前長(zhǎng)期擔(dān)任621所的技術(shù)帶頭人,是碳纖維材料航空應(yīng)用研究的學(xué)術(shù)帶頭人之一。( Q* D. y1 @+ Y) i; F1 u: g* A
復(fù)合材料汽車應(yīng)用需“一條龍”! D2 W; A8 A6 W/ X, I
2013年7月,寶馬正式發(fā)布首款量產(chǎn)電動(dòng)車i3,除了電力驅(qū)動(dòng),大量運(yùn)用的碳纖維材料也讓世人一驚。其乘員座艙模塊由全碳纖維復(fù)合材料制造,艙內(nèi)也大量運(yùn)用碳纖維復(fù)合材料,使得這款電動(dòng)車的整備質(zhì)量?jī)H為1195公斤,續(xù)航里程可達(dá)160公里,百公里加速僅需7.2秒。" m  |! U) G, |: z" |
那么中國(guó)的車企能否也采用類似的材料和工藝來造車?李宏運(yùn)表示,要如此大規(guī)模的使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,涉及產(chǎn)業(yè)鏈上的各家企業(yè)。“必須是整車的制造商牽引,從設(shè)計(jì)開始,統(tǒng)籌考慮這個(gè)事情,后面像零部件制造領(lǐng)域的、材料領(lǐng)域的企業(yè)都得配合起來。”# X# y% D  _# G) G
“從設(shè)計(jì)技術(shù)、材料技術(shù)、制造和工藝裝備以及考核驗(yàn)證上,中國(guó)的復(fù)合材料應(yīng)用都存在很多的差距。傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)能力基本是以金屬材料為基礎(chǔ)的,對(duì)復(fù)合材料怎么去設(shè)計(jì)怎么應(yīng)用,沒有太多的概念。而復(fù)合材料的構(gòu)件制造廠商,目前都不是批量化的水平,很多都是手工作坊式的在做。”
$ C! Y, w4 D4 k5 P3 G4 H$ P. c" f更大的問題是產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系?!皬?fù)合材料制造和設(shè)計(jì)結(jié)合不起來。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上的銜接非常松散,各做各的。碳纖維想從材料一直做到車。做復(fù)合材料的企業(yè)也想恨不得全吃了。做汽車行業(yè)也想什么都做,但是產(chǎn)業(yè)鏈中間的結(jié)合,沒有人做。”
* E3 E  }6 P# h- C/ X中航工業(yè)復(fù)材目前具備零部件的設(shè)計(jì)能力,也有材料的研發(fā)和制造工藝。如果與汽車整車廠結(jié)合起來,能把這條產(chǎn)業(yè)鏈串起來。“如果說是一條龍的話,整車廠是龍頭,復(fù)材公司要起到龍身的作用,下游的碳纖維廠家作為龍尾支撐,這樣一條龍才舞得起來?!?/font>9 z. {9 f* q7 ^0 @
中航工業(yè)復(fù)材目前已準(zhǔn)備好了一個(gè)商業(yè)模式。李宏運(yùn)介紹,“整車廠只需要將總體要求告訴我們,我們做設(shè)計(jì),推薦材料,研發(fā)工藝,包括技術(shù)文件開發(fā)——這都是解決方案了。小批生產(chǎn)時(shí),就在中航工業(yè)復(fù)材組建示范線,供幾萬件級(jí)的零部件。將來真的需要量產(chǎn),比如說十萬輛的車,就在示范線的基礎(chǔ)上做成一套大的生產(chǎn)線。車企可以選擇入股,或者購(gòu)買外遷。”+ z- r6 @( k& j9 _* P; A
目前中航工業(yè)復(fù)材已經(jīng)在設(shè)計(jì)建設(shè)這樣的生產(chǎn)線。該公司在復(fù)合材料中間材料上,已經(jīng)有了產(chǎn)能準(zhǔn)備,預(yù)浸料可年產(chǎn)300萬平米,樹脂可年產(chǎn)600噸。預(yù)浸料是樹脂和纖維復(fù)合結(jié)合而成,是碳纖維部件的中間材料。
% V% a" Y8 H0 I& \- `李宏運(yùn)觀察,中國(guó)車企對(duì)碳纖維復(fù)合材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)能力及成本比較擔(dān)憂。對(duì)此,中航復(fù)材要扮演復(fù)合材料的高端技術(shù)研發(fā)領(lǐng)頭人,推動(dòng)復(fù)合材料應(yīng)用,同時(shí)創(chuàng)新經(jīng)營(yíng)管理模式,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)跨越發(fā)展?!皬?fù)合材料應(yīng)用,不推是不進(jìn)的。所以我們一定幫著應(yīng)用行業(yè)解決技術(shù)問題,解決產(chǎn)業(yè)鏈上下游的銜接問題,解決產(chǎn)能問題,這是我們這個(gè)公司的一個(gè)戰(zhàn)略?!?/font>
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發(fā)表于 2015-10-5 10:22:30 | 只看該作者
大神好,俺最近在看PDCPD,,聚雙環(huán)戊二烯。輕量化,想代理呢,比較猶豫,再看相關(guān)資料,翻墻也翻不出去
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發(fā)表于 2016-3-26 17:52:53 | 只看該作者
續(xù)航最重要

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