汽車電動(dòng)化智能化革命沒(méi)鋁寸步難行

    隨著全球汽車排放法規(guī)日益嚴(yán)苛,實(shí)現(xiàn)車輛輕量化的目標(biāo)對(duì)于一眾跨國(guó)車企而言仍是頭等大事.眾所周知,油耗、二氧化碳排放量與車身重量成正比,而鋁的重量只有鋼重量的1/3.為了達(dá)到汽車減重的目的,車企紛紛將目光轉(zhuǎn)向鋁材,希望以此提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性、降低二氧化碳排放量.當(dāng)前,以自動(dòng)駕駛和電動(dòng)汽車為主要方向的新技術(shù)革命正在席卷汽車業(yè),這將進(jìn)一步推動(dòng)全球車用鋁材需求增長(zhǎng).

    近日,全球知名鋁材生產(chǎn)商諾貝麗斯預(yù)測(cè),由于中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)量不斷攀升,今年亞洲汽車業(yè)鋁材需求將增長(zhǎng)20%——25%.鋁材在安全性、耐久性、靈活性、環(huán)保性等方面的綜合優(yōu)勢(shì),獲得越來(lái)越多汽車業(yè)內(nèi)人士和消費(fèi)者的認(rèn)可.但與此同時(shí),鋁材成本高、強(qiáng)度低和焊接性能差等缺點(diǎn)也不容忽視.如何善用鋁材來(lái)推進(jìn)汽車電動(dòng)化和智能化的發(fā)展,仍是擺在眾多汽車制造商面前的一道難題.

    鋁材助電動(dòng)汽車減重

    近日,德國(guó)零部件供應(yīng)商大陸集團(tuán)公布了一項(xiàng)最新研究成果,一款專門為電動(dòng)汽車研發(fā)的新概念車輪.大陸集團(tuán)對(duì)車輪及輪軸進(jìn)行全新設(shè)計(jì),其中輪胎外圈采用的就是鋁質(zhì)行星齒輪架,采用螺栓連接方式將該設(shè)備牢牢地固定到輪轂上,剎車盤也采用了鋁材.大陸集團(tuán)表示,該設(shè)計(jì)通過(guò)減輕輪胎重量,優(yōu)化了電動(dòng)汽車的制動(dòng),同時(shí)消除了可能遭受腐蝕的傳統(tǒng)制動(dòng)轉(zhuǎn)子的不良制動(dòng)性能.與此同時(shí),該設(shè)計(jì)也有利于降低汽車的維護(hù)成本,延長(zhǎng)汽車的使用壽命.

    當(dāng)前,新能源汽車的快速發(fā)展,將大大帶動(dòng)車用鋁材的需求.與傳統(tǒng)燃油汽車相比,在有限電池容量的前提下,為了最大程度地增加續(xù)駛里程,解決電動(dòng)汽車的輕量化問(wèn)題顯得更為迫切.對(duì)于電動(dòng)汽車而言,消費(fèi)者最大的訴求就是保證續(xù)駛里程.在單體電池容量不變的情況下,增加續(xù)駛里程就必須安裝更多電池,而電池是電動(dòng)汽車最主要的成本之一,安裝更多電池不僅會(huì)顯著增加成本,而且車身重量增加也會(huì)消耗更多電能.因此,讓電動(dòng)汽車"瘦身"的緊迫性遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)燃油汽車,而使用鋁材可以有效減輕車身整體重量.

    鋁合金在新能源汽車中應(yīng)用可以提升效率、降低油耗和節(jié)能減排,因此,全鋁車身是新能源汽車輕量化的發(fā)展方向之一.特斯拉旗下代表車型——Model S采用了全鋁車身.今年上半年,特斯拉Model S榮膺美國(guó)市場(chǎng)最受歡迎的豪華車型,銷量碾壓奔馳、寶馬.除了其充滿科技感的設(shè)計(jì)和構(gòu)造,Model S最引人注目的特點(diǎn)之一就是采用了鋁合金作為車身框架材料,使得整體車身重量大幅降低,同時(shí)為消費(fèi)者帶來(lái)了更好的駕駛體驗(yàn).

    采用鋁材作為車身材料,可以有效減輕車身重量,并降低制造成本.歐洲鋁業(yè)協(xié)會(huì)的一項(xiàng)研究表明,以大眾高爾夫電動(dòng)版為例,在相同續(xù)駛里程的情況下,鋁制版車身攜帶的電池重量小于鋼制版,全鋁車身比鋼制車身需要的電池容量減少了9%.雖然全鋁車身成本較高,但由于車身減重節(jié)約的電池成本比采用全鋁車身而增加的成本還要多,平均下來(lái)每輛鋁制電動(dòng)車比傳統(tǒng)鋼制電動(dòng)車便宜635歐元.

    自動(dòng)駕駛不畏鋁價(jià)高

    未來(lái),自動(dòng)駕駛汽車將發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用.行業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),到2035年,全球具備不同自動(dòng)駕駛水平的汽車總量將達(dá)到3000萬(wàn)輛.業(yè)內(nèi)專家指出,自動(dòng)駕駛汽車數(shù)量的快速增長(zhǎng)也將帶動(dòng)鋁材消費(fèi)的大幅提升.據(jù)美國(guó)密歇根大學(xué)近日發(fā)布的一項(xiàng)研究報(bào)告,未來(lái),由自動(dòng)駕駛汽車承擔(dān)的總行駛里程預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)75%以上,這勢(shì)必要求自動(dòng)駕駛汽車采用更加節(jié)能和輕量化的產(chǎn)品設(shè)計(jì),以提升能源效率.

    目前,由于成本較高,鋁材還無(wú)法在汽車業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用.但自動(dòng)駕駛車輛的價(jià)格不菲,車企可以在自動(dòng)駕駛汽車上使用鋁材,再將成本分?jǐn)偨o終端用戶.未來(lái),自動(dòng)駕駛汽車行駛的里程將大大超過(guò)普通家用車輛,而且由于人為因素導(dǎo)致的事故發(fā)生率較低,未來(lái)大量應(yīng)用鋁材的自動(dòng)駕駛汽車很可能會(huì)被提供汽車共享服務(wù)的運(yùn)營(yíng)商及出租車公司所采用.而且,自動(dòng)駕駛汽車能夠晝夜不停地提供服務(wù).因此,自動(dòng)駕駛汽車可以采用更多鋁材以實(shí)現(xiàn)車輛的輕量化,進(jìn)而提升鋁材在汽車業(yè)的應(yīng)用.

    今年7月,首款具備3級(jí)自動(dòng)駕駛水平的量產(chǎn)車奧迪新A8正式發(fā)布,這款"解放駕駛員雙手"的產(chǎn)品,采用的就是鋁制車身,用實(shí)踐證明了鋁材是自動(dòng)駕駛汽車不可或缺的"好伙伴".對(duì)于車企而言,在自動(dòng)駕駛和電動(dòng)汽車中采用大量鋁材,有助于抵消鋰離子電池的整體成本.隨著電動(dòng)汽車以及自動(dòng)駕駛汽車的進(jìn)一步發(fā)展,未來(lái)鋁材也將得到更廣泛的應(yīng)用.

    成本仍是一大攔路虎

    據(jù)法國(guó)達(dá)科研究機(jī)構(gòu)最近發(fā)布的一份調(diào)研報(bào)告,未來(lái)十年,鋁材在汽車行業(yè)中的應(yīng)用將激增42%,但增幅明顯低于之前的預(yù)期.該機(jī)構(gòu)分析師迪克·舒爾茨表示:"未來(lái),鋁材在汽車材料中的占比可能不會(huì)有現(xiàn)在這么高.以福特F150為例,雖然該車在采用鋁材后減重700磅,但制造成本卻增加了1000美元."他認(rèn)為,為了平衡成本,未來(lái)福特F-150可能會(huì)傾向于增加其他材料的使用,鋁材用量將會(huì)減少.

    的確,上一代奧迪A8的車身采用了92%的鋁合金,但新一代產(chǎn)品卻使用了鋁合金、高強(qiáng)度鋼、鎂合金以及碳纖維復(fù)合材料來(lái)打造車身,鋁合金的比例降至58%.對(duì)此,奧迪德國(guó)輕量化設(shè)計(jì)中心工程部經(jīng)理亞歷山大·科比爾克表示,現(xiàn)在法規(guī)提高了對(duì)電池保護(hù)的強(qiáng)度要求,因此加入高強(qiáng)度、熱成型的鋼材勢(shì)在必行.與上一代產(chǎn)品相比,新一代奧迪A8的扭轉(zhuǎn)剛度提升了24%.而且,鋼材的隔音特性更好,能有效降低車內(nèi)噪聲.換言之,全鋁車身目前仍存在強(qiáng)度低、扭轉(zhuǎn)剛度不足以及隔音效果差等缺點(diǎn),難以滿足汽車安全及舒適性能的高標(biāo)準(zhǔn)和高要求.

    此外,全鋁車身的維修和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用也比較高.豐田汽車負(fù)責(zé)采購(gòu)和供應(yīng)商的副總裁羅伯特·楊坦言,在日本汽車制造商眼中,為了提升產(chǎn)品的燃油經(jīng)濟(jì)性,采用較輕的鋁材代替鋼材也許是必要的.但在面臨鋁材和鋼材之間的抉擇時(shí),他們?nèi)孕枰诔杀?、可靠性、涂料相容性、?qiáng)度和質(zhì)量等方面進(jìn)行權(quán)衡.