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碳纖維電動(dòng)汽車——發(fā)展電動(dòng)汽車的必然選擇

時(shí)間:2019-11-17 10:00 閱讀:2337 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

 一、電動(dòng)車是汽車未來(lái)市場(chǎng)的必然趨勢(shì)

1.國(guó)家政策驅(qū)使

2014年5月7日,工信部發(fā)布《蘭亍加強(qiáng)乘用車企業(yè)平均燃料消耗管理的通知(征求意見(jiàn)稿)》,其中為了達(dá)到2015年我國(guó)生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量要降至6.9L/100Km及2020年進(jìn)一步降至5.0L/100Km的目標(biāo),針對(duì)不達(dá)標(biāo)的企業(yè)提出了懲罰措施。如此壓力倒逼車企尋求技術(shù)轉(zhuǎn)型。 image (47).jpg

圖1:2010年世界各國(guó)的油耗

 

一直以來(lái),我國(guó)乘用車在提升產(chǎn)品油耗方面步伐較慢。從2006年到2012年,平均每年油耗只降低了1 .3%。目前,國(guó)內(nèi)乘用車的平均油耗為7.38升/100公里。79家國(guó)產(chǎn)乘用車企業(yè)中,有22家未能達(dá)標(biāo)。要達(dá)到2015/2020年平均油耗大限,根本出路是新能源、新材料雙輪驅(qū)勱!

2.汽車產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)

歐洲電動(dòng)汽車將占新車市場(chǎng)的20%,德法政府將實(shí)現(xiàn)清潔能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)量200萬(wàn)輛的目標(biāo)。我國(guó)要求到2020年,新能源汽車生產(chǎn)能力將達(dá)200萬(wàn)輛、累計(jì)產(chǎn)銷量超過(guò)500輛。“中國(guó)制造2025”將“節(jié)能與新能源汽車”列入十大領(lǐng)域之一。 

 


二、減重是目前電動(dòng)車解決續(xù)航的主要手段

研究表明,約75%的油耗與整車質(zhì)量有關(guān),降低汽車質(zhì)量, 就可有效降低油耗以及排放。目前,大量研究表明,汽車質(zhì)量每下降10%,油耗下降6-8%,排放降低4%。

 image (264).jpg

圖2:車重與定速燃料效率的關(guān)系

 image (265).jpg

圖3:純電動(dòng)車整車質(zhì)量與續(xù)航能力關(guān)系

表1:純電動(dòng)車整車質(zhì)量與續(xù)航能力關(guān)系

總重量(Kg)

1550

1407

1253

1154

1011

行程(km)

186

203.6

226.6

244.3

275.5


由圖2與3及表1可以明顯看出,汽車重量越低燃料的效率越高,從而使汽車的續(xù)航能力大大提升。所以,汽車輕量化是汽車節(jié)能與環(huán)保,提高續(xù)航能力最有效的措施之一。


三、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是目前解決減重的最好方法

1.各種材料的減重能力

下面,我們來(lái)看看各種材料的減重情況:以耗鋼材400kg為標(biāo)準(zhǔn),高強(qiáng)度鋼材則需要320kg,鋁合金240kg,鎂合金220kg,復(fù)合材料160kg,減重潛力分別為:10%—20%、40%、50%以及復(fù)合材料的60%。 

 

 image (266).jpg

圖4:各種材料減重潛力

2.各種材料車身質(zhì)量對(duì)比

表2 各種材料車身質(zhì)量對(duì)比

材料

片狀模塑料

玻纖復(fù)合材料

玻纖/碳纖復(fù)合材料

碳纖維復(fù)合材料

質(zhì)量

367.0

286.2

241.3

193.6

172

3.碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車減重上的應(yīng)用實(shí)例

引領(lǐng)未來(lái)的寶馬碳纖維量產(chǎn)電動(dòng)汽車,全碳纖維承載式車身總重只有112.2公斤。號(hào)稱“寶馬有史以來(lái)技術(shù)最先進(jìn)的車型”的寶馬i系將再引領(lǐng)丐界汽車發(fā)展的潮流。這些車的4門(mén)兩蓋也都是復(fù)材(外板-工程塑料,內(nèi)加強(qiáng)板-玱纖戒碳纖增強(qiáng))材料制成。預(yù)測(cè)今后寶馬在CFRP(碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)的應(yīng)用方面會(huì)繼續(xù)領(lǐng)先,寶馬以外的歐洲各大汽車廠商也將陸續(xù)在每年2萬(wàn)~5萬(wàn)輛生產(chǎn)規(guī)模的量產(chǎn)車上采用CFRP。  

 image (267).jpg圖5:寶馬i3電動(dòng)汽車車身


總結(jié):

政府嚴(yán)格的車輛油耗標(biāo)準(zhǔn)和二氧化碳排放法規(guī),是新能源汽車選擇CFRP的重要推手。以美國(guó)為例,2017 至2025 年美國(guó)新款乘用車的燃料效率要求達(dá)到4.32 升/ 100 公里,比當(dāng)前車輛水平幾乎提高一倍。據(jù)估算,典型的乘用車需減重245kg 才能達(dá)到此目標(biāo)。在同樣續(xù)航里程條件下,電動(dòng)汽車的重量比傳統(tǒng)汽車要超過(guò)200~300 kg 甚至更多。

因此為保證電勱汽車有較好續(xù)航里程和可承受的成本,電勱汽車的車身重量須減重50%以上。在所有輕量化材料中,CFRP是唯一能將鋼質(zhì)零部件減重50~60%,卻能夠提供同等強(qiáng)度的先迚材料。所以說(shuō),GFRP是未來(lái)發(fā)展電動(dòng)汽車的比然選擇。


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