简单分析新能源汽车轻量化材料发展趋势

毫无疑问，轻量化已经成为新能源汽车未来的发展趋势。2016年10月份，国家强国战略咨询委员会、清华大学教授欧阳明高作为代表发布了备受关注的《节能与新能源汽车技术路线图》，显而易见，轻量化技术的发展已上升到国家层面。

其中路线图包括轻量化技术在内的节能汽车、纯电动和混合动力汽车、燃料电池汽车、智能网联汽车和汽车制造、动力电池技术、汽车制造技术7大方向，内容如下图所示。



轻量化技术领域的相关研究得出，重量的减轻直接意味着续航里程的增加。如纯电动汽车整车重量若降低 10kg，续驶里程则可增加 2．5km，中国科学院杨院生教授在接受采访时表示，同样认同此结论，并补充到，提升电动汽车的续驶里程，除了加强电池和驱动系统之外，与车身轻量化的程度也密不可分，而车身轻量化最明显的特征就是材料的选择。目前，应用于新能源汽车的轻量化材料主要有高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维等几种。



图示：轻量化材料的选择

接下来，小编就对以下几种轻量化材料的特性及应用做出梳理，供大家参考。

1、轻量化材料——高强度钢

应用于新能源汽车领域的高强度钢根据强化机理的不同，可分为普通高强度钢（Conventional HSS）和先进高强度钢（AHSS），先进高强度钢延塑性更好，在满足工艺性能的同时也具有更高的轻量化潜力。



图示：高强度钢屈服强度情况

目前，国际主流车型的高强度钢占车身的比例已达70％以上，其中自主品牌中高强钢的应用已达45％。据了解，中国是高强度钢应用最普遍的国家，车身使用比例接近50％，预计未来可高达60－65％，但是超高强度和先进高强度钢材大幅落后，目前使用比例仅有5％，预计未来将有3倍提升空间。



图示：高强度钢车身

业内专家认为，在抗碰撞性能、加工工艺和成本方面，高强度钢相比铝、镁合金具有明显的优势，能够满足减轻汽车质量和提高碰撞安全性能的双重需要，甚至从成本与性能角度来看，是目前满足车身轻量化、提高碰撞安全性的最佳材料。

2、轻量化材料——铝合金

铝的密度仅有钢铁的 1／3，导热性却比铁高出3倍有余。最值得一提的是，铝代钢的结构设计优化可以实现二次减重，效果可直接减重50％－100％。相关研究表明，汽车使用1 kg铝可替代自重2．25 kg钢材，减重比例高达125％，整个使用寿命周期内可减少废气排放20 kg。由此可见，铝合金凭借其高强度、可循环性、耐腐蚀、密度低等优质性能成为汽车减重首选材料，铝材在汽车上的使用量将快速增长，汽车用铝进入黄金期。



而国内车企对铝合金材料的应用中，就不得不提奇瑞新能源汽车，公司推出的新一代纯电动微型车——小蚂蚁（代号eQ1），在结构上采用了”全铝空间结构＋全复合材料外覆盖件“的组合形式，很好的控制了车身重量，降低制造成本，实现了更好的车身轻量化。



图示：小蚂蚁



图示：全铝框架＋复合材料外覆盖件

但全铝身的不足同样不容小觑，当车身受到碰撞损坏时，铝合金材质整形难度较高，一旦操作不当，零部件则很可能会出现裂纹甚至断裂，一般铝合金部件损坏后，如果钣金工艺无法调整好，基本上就只能整体更换。另外，铝合金材质需要特殊的工艺才能焊接。因此，全铝车身意味着后期的维修成本可能会更高。

特斯拉作为全球纯电动车的开拓者，在汽车轻量化的道路上也早已开始探索。其标志性车型Model S的车身就用到了大量的铝合金，并且通过特殊的焊接技术实现了铝合金构件与钢构件的链接。



图示：特斯拉MODEL 3全铝车身