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為什麽汽車急需輕量化?重點在哪裏?

在 汽車 所有部件中,底盤成為鋁合金材料發揮空間最大的壹個板塊。對於新能源 汽車 來說,要替代部分燃油車市場,輕量化的需求更加緊迫,電池包作為新增輕量化市場,殼體的降重又顯得尤其重要。

《節能與新能源 汽車 技術路線圖2.0》關於燃油車的油耗,提出了明確的要求,2025、2030、2035三個階段,乘用車(不含新能源車)新車平均油耗分別需要達到百公裏5.6、4.8和4.0L。

對於燃油車來說,降油耗是必然的,但是隨著油耗標準愈發收緊,下降空間越來越小,依靠傳統動力模塊降耗的難度也越來越大。

另壹方面,補貼政策對於新能源 汽車 續航門檻也在提高,動力電池作為新增部件對整車續航影響也比較大。

所以不管是出於油耗,還是續航、成本等各種因素的考量,輕量化無疑是壹件很緊迫的事情。

上汽大眾工程師沈衛東在《2021中國 汽車 鋁合金開發者論壇》上明確表示,有實驗證明,傳統 汽車 整車重量每降低 10%,油耗降低 6%-8%,整車重量降重100kg,CO2排放量可以減少約5g/km;新能源 汽車 降重100kg,續航可提升10%-11%,還可以減少20%的電池成本及20%的日常損耗成本。

輕量化帶來的正面影響顯而易見。相較於設計、工藝的輕量化方式,材料帶來的輕量化效果是最立竿見影的。

鋁合金成為 汽車 輕量化的關鍵材料 底盤發揮空間大

“鋁成為近年來 汽車 輕量化設計的關鍵替代材料。”上汽大眾工程師沈衛東表示。

預計到2025年熱成型高強度鋼和鋁合金在 汽車 輕量化市場的占比將達到75%左右,其中鋁合金占比60%。

汽車 輕量化主要集中在車身、底盤、動力系統和內外飾件四個部分。從部件來看,白車身、動力總成和底盤總成基本上占整個 汽車 重量的比例在80%以上。

動力總成中,輕量化的方式主要有兩種,壹種是利用拓撲優化分析來對零部件進行尺寸和形狀優化,二是通過不同零件的組合,提高模塊通用性來進行減重,三是提升鋁合金的使用率,燃油車裏面有發動機、氣缸蓋、制動卡鉗等,新能源 汽車 裏面有電池殼。

車身板塊,由於某些部件需要考慮強度、安全等因素,比如應用在車身如A柱、B柱、C柱、車門防撞梁、前後保險杠等核心安全結構件上,所以主要的輕量化的材料為熱成型高強度鋼。

底盤應該是鋁合金材料發揮空間最大的壹個板塊,鋁制控制臂、副車架、轉向節、制動鉗輕量化產品滲透率正在大幅提升。

根據華西證券、銀保監會的預測,2025年這四個部分鋁合金滲透率將分別達到40%、25%、60%和20%。

綜合看下來,車身輕量化耗材量大、成本高,短時間內鋁合金滲透率難以明顯提升,動力系統比較早開始用鋁合金,滲透率已然很高,內外飾輕量化由於材料與環保性的限制還需要進壹步發展,所以底盤目前被認為是用鋁合金進行輕量化性價比最高的壹部分。

根據東吳證券的預測,到2025年鋁合金底盤的滲透率大概在35.3%左右,市場空間大概在332.4億元左右,2019年這個數量只有138億元左右,市場空間非常值得期待。

當然,除了材料上的輕量化,工藝和設計也能幫助 汽車 實現輕量化。

設計輕量化是在保證性能和安全的前提下,利用各種優化分析、仿真計算等方式,實現零件重量、結構和數量優化。

工藝輕量化中,目前主流的工藝技術有熱成型沖壓制造工藝、激光拼焊板工藝、輥壓成型工藝、激光焊、液壓等等,其中熱成型技術已經開始廣泛應用。

新能源 汽車 輕量化需求更加緊迫 電池包殼體市場空間可期

相比於燃油車,新能源 汽車 普遍偏重,新能源 汽車 要替代部分燃油車市場,必須在成本和續航等各要素上更有優勢,所以輕量化的需求更加緊迫。

新能源 汽車 每降重100kg,續航可提升10%-11%,還可以減少20%的電池成本及20%的日常損耗成本。

新能源 汽車 上,動力電池系統是全新的輕量化市場。整個電池包中,除了最重的電芯本體,其次就是電池包殼體,占整個電池包重量約10%-20%。

圍繞電池包輕量化的重點自然落到了電池殼上。

電池包殼體分為上蓋和下殼體,其中下殼體是電池包殼體中最主要的組成部分。電池下殼體材料目前以鋁合金為主,上蓋主要材質有沖壓鋼板、沖壓鋁板、SMC和碳纖維復合材料。

江淮iEV 5動力總成箱體、比亞迪騰勢的電池組外殼、大眾集團MEB平臺電池盒,都替換成了鋁合金的材料。

蔚來與德國西格裏碳素公司就碳纖維增強型塑料電池外殼的研發已經達成了合作,比傳統的鋁或鋼制外殼輕40%。

有數據測算, 汽車 鋁制電池盒單車配套價值量在3000元以上,到2025年可能會成長為180億元的市場,遠超底盤系統中其他部件的市場規模。

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