新能源汽车不能忽视车身轻量化
By www.carbonfiber.com.cn
国内油价近日全面破“８”，高油价时代，插电式混合动力、纯电动车等可以“淡定”面对油价的新能源选择，再次成为汽车业关注的焦点。
轻量化BMWi8
值得关注的一个问题是，在我国目前对新能源汽车重点技术“抓手”的规划中，对电机、电控、电池三大部分比较重视，然而在车身轻量化方面尚无大的突破，这急需引起各方注意，并尽早统筹规划。
车身轻量化对于传统内燃机汽车节约能源、减少废气排放十分重要。资料显示，若整车重量降低１０％，燃油效率可提高６％－８％；车辆每减重１００公斤，二氧化碳排放可减少约５克／公里。
记者曾经在２００４年参观柏林一家顶级豪华车的展厅。展厅负责人指着一辆当时价格上百万欧元的豪车车门告诉我，仅每个黄铜质地的车门把手就有１．５公斤重，车内的空调出风口也是沉重的纯金属件。无疑，沉重的车门把手会带来厚重的关门声和稳重的质感，但是也会使车重上升、油耗增加。
以当时的眼光看，这种不计车重、油耗带来的豪华玩得就是“范儿”。然而，在汽车业越来越注重节能减排的今天和未来，这种“沉重的范儿”已经越来越不适合消费者理性的需求和各国日益严苛的排放法规。
前不久，记者在慕尼黑参观了宝马兰茨胡特工厂。兰茨胡特工厂作为电动交通和轻质车身结构的技术支持中心，在宝马集团生产网络中发挥着重要的作用。该工厂的碳纤维强化塑料（ＣＦＲＰ）车间从事材料、工艺开发以及高科技超轻碳纤维强化塑料材料的制造。
实际上，碳纤维强化塑料在汽车零部件生产方面的应用可以追溯到大约１０年前。但是由于成本居高不下，仅仅在传统内燃机高性能车的车顶等部位使用。而随着电动汽车对车身轻量化提出更高的要求，以平衡增加的几百公斤电池包的重量，碳纤维强化塑料逐渐有了从不起眼的配角变成主角的可能。它在整个车身上的使用将从根本上改变传统内燃机汽车对钢板和镁、铝等轻质金属的依赖。
据宝马负责ＣＦＲＰ项目的相关部门负责人介绍，常规材料难以与碳纤维强化塑料相比。这种特殊的复合材料结合了许多独特的优点，它由塑料基体（树脂）包围的碳纤维组成，坚固又非常轻巧，比钢轻约５０％，但表现出同等或更好的性能，而且这种材料还具有耐腐蚀性。
安全性方面，ＣＦＲＰ有着出众的能量吸收能力，因此非常耐碰撞。它是车身制造中，在不影响安全性的前提下可以使用的最轻质的材料。这种高强度的秘密在于碳纤维特殊的抗撕裂性能，使其在沿着纤维的方向上具有巨大的韧性。这一特殊性能意味着它可以调整到符合其负荷的最佳形态。正如在自然界中动物骨骼或植物只在需要的地方形成较厚的结构，专家只需在需要重点防护的地方调整纤维的方向和用量，就能实现更好的安全保护。因此，碳纤维组件能够精准的符合使用需求，并保持非常轻的重量。与车用钢板不同，这种特殊材料还可以在某一个方向表现出与钢板一样的强度，另一个方向却有很好的可弯曲性。
值得关注的是，在使用这种材料的过程中，宝马已发展出将分离的生产废料回收成工业等级质量原材料的做法，这个系统在世界上尚属首次使用，可以将相当大比例的碳纤维废料返回到生产中。通过特殊的提炼工艺，这种材料甚至可以被用来作为主要原料的替代品。
在ＣＦＲＰ材料领域，可持续发展措施不仅包括回收利用，还贯穿于整个生产过程当中。位于美国华盛顿摩西湖的西格里碳纤维汽车有限公司是ＳＧＬ集团与宝马集团的合资企业，这家工厂使用的电力完全来自可再生的能源――水利资源。而在摩西湖生产的碳纤维在西格里公司位于德国Ｗａｃｋｅｒｓｄｏｒｆ的分厂进行加工，制造出轻质碳纤维织物，这也是宝马兰茨胡特工厂制造ＣＦＲＰ组件的起点。而２０１３年，宝马全新电动汽车ｉ３碳纤维车身的组装则会在莱比锡工厂完成。ｉ家族电动车型将是首批实现量产的采用碳纤维车身的车型。
宝马集团董事长雷瑟夫博士近日在集团年会上表示：“汽车工业正在经历一场技术变革。在这场变革当中，我们要做先驱和推进力量。因此，我们正在实施两种看似不同却又互补的方针：进化和革命。我们把对高效内燃机和混合动力的进一步发展称为进化，把零排放个体交通出行与生产、创新材料的应用、创新服务等称为革命。”
记者认为，展望未来的电动汽车时代，碳纤维车身技术不仅仅是一个小范围应用的材料，更是一种重要的车身轻量化的前瞻技术，也是将影响到未来汽车设计的前沿技术，将为车身材料的进化带来革命性的影响。下一步，需要观察其在量产后应用中的表现以及维修成本等，而其价格伴随产量扩大带来的摊薄效应到底有多大，将影响到这项前瞻技术的普及速度。
记者注意到，目前，国内一些自主品牌企业已经认识到车身轻量化课题的重要性。例如，奇瑞汽车已经联合德国拜耳材料科技（中国）有限公司，联手创建了汽车轻量化联合实验室，共同研发前沿材料技术。下一步，还应当充分发挥国内研究机构、汽车协会等的作用，在车身轻量化技术研发、应用方面加速突破。
国内油价近日全面破“８”，高油价时代，插电式混合动力、纯电动车等可以“淡定”面对油价的新能源选择，再次成为汽车业关注的焦点。
轻量化BMWi8
值得关注的一个问题是，在我国目前对新能源汽车重点技术“抓手”的规划中，对电机、电控、电池三大部分比较重视，然而在车身轻量化方面尚无大的突破，这急需引起各方注意，并尽早统筹规划。
车身轻量化对于传统内燃机汽车节约能源、减少废气排放十分重要。资料显示，若整车重量降低１０％，燃油效率可提高６％－８％；车辆每减重１００公斤，二氧化碳排放可减少约５克／公里。
记者曾经在２００４年参观柏林一家顶级豪华车的展厅。展厅负责人指着一辆当时价格上百万欧元的豪车车门告诉我，仅每个黄铜质地的车门把手就有１．５公斤重，车内的空调出风口也是沉重的纯金属件。无疑，沉重的车门把手会带来厚重的关门声和稳重的质感，但是也会使车重上升、油耗增加。
以当时的眼光看，这种不计车重、油耗带来的豪华玩得就是“范儿”。然而，在汽车业越来越注重节能减排的今天和未来，这种“沉重的范儿”已经越来越不适合消费者理性的需求和各国日益严苛的排放法规。
前不久，记者在慕尼黑参观了宝马兰茨胡特工厂。兰茨胡特工厂作为电动交通和轻质车身结构的技术支持中心，在宝马集团生产网络中发挥着重要的作用。该工厂的碳纤维强化塑料（ＣＦＲＰ）车间从事材料、工艺开发以及高科技超轻碳纤维强化塑料材料的制造。
实际上，碳纤维强化塑料在汽车零部件生产方面的应用可以追溯到大约１０年前。但是由于成本居高不下，仅仅在传统内燃机高性能车的车顶等部位使用。而随着电动汽车对车身轻量化提出更高的要求，以平衡增加的几百公斤电池包的重量，碳纤维强化塑料逐渐有了从不起眼的配角变成主角的可能。它在整个车身上的使用将从根本上改变传统内燃机汽车对钢板和镁、铝等轻质金属的依赖。
据宝马负责ＣＦＲＰ项目的相关部门负责人介绍，常规材料难以与碳纤维强化塑料相比。这种特殊的复合材料结合了许多独特的优点，它由塑料基体（树脂）包围的碳纤维组成，坚固又非常轻巧，比钢轻约５０％，但表现出同等或更好的性能，而且这种材料还具有耐腐蚀性。
安全性方面，ＣＦＲＰ有着出众的能量吸收能力，因此非常耐碰撞。它是车身制造中，在不影响安全性的前提下可以使用的最轻质的材料。这种高强度的秘密在于碳纤维特殊的抗撕裂性能，使其在沿着纤维的方向上具有巨大的韧性。这一特殊性能意味着它可以调整到符合其负荷的最佳形态。正如在自然界中动物骨骼或植物只在需要的地方形成较厚的结构，专家只需在需要重点防护的地方调整纤维的方向和用量，就能实现更好的安全保护。因此，碳纤维组件能够精准的符合使用需求，并保持非常轻的重量。与车用钢板不同，这种特殊材料还可以在某一个方向表现出与钢板一样的强度，另一个方向却有很好的可弯曲性。
值得关注的是，在使用这种材料的过程中，宝马已发展出将分离的生产废料回收成工业等级质量原材料的做法，这个系统在世界上尚属首次使用，可以将相当大比例的碳纤维废料返回到生产中。通过特殊的提炼工艺，这种材料甚至可以被用来作为主要原料的替代品。
在ＣＦＲＰ材料领域，可持续发展措施不仅包括回收利用，还贯穿于整个生产过程当中。位于美国华盛顿摩西湖的西格里碳纤维汽车有限公司是ＳＧＬ集团与宝马集团的合资企业，这家工厂使用的电力完全来自可再生的能源――水利资源。而在摩西湖生产的碳纤维在西格里公司位于德国Ｗａｃｋｅｒｓｄｏｒｆ的分厂进行加工，制造出轻质碳纤维织物，这也是宝马兰茨胡特工厂制造ＣＦＲＰ组件的起点。而２０１３年，宝马全新电动汽车ｉ３碳纤维车身的组装则会在莱比锡工厂完成。ｉ家族电动车型将是首批实现量产的采用碳纤维车身的车型。
宝马集团董事长雷瑟夫博士近日在集团年会上表示：“汽车工业正在经历一场技术变革。在这场变革当中，我们要做先驱和推进力量。因此，我们正在实施两种看似不同却又互补的方针：进化和革命。我们把对高效内燃机和混合动力的进一步发展称为进化，把零排放个体交通出行与生产、创新材料的应用、创新服务等称为革命。”
记者认为，展望未来的电动汽车时代，碳纤维车身技术不仅仅是一个小范围应用的材料，更是一种重要的车身轻量化的前瞻技术，也是将影响到未来汽车设计的前沿技术，将为车身材料的进化带来革命性的影响。下一步，需要观察其在量产后应用中的表现以及维修成本等，而其价格伴随产量扩大带来的摊薄效应到底有多大，将影响到这项前瞻技术的普及速度。
记者注意到，目前，国内一些自主品牌企业已经认识到车身轻量化课题的重要性。例如，奇瑞汽车已经联合德国拜耳材料科技（中国）有限公司，联手创建了汽车轻量化联合实验室，共同研发前沿材料技术。下一步，还应当充分发挥国内研究机构、汽车协会等的作用，在车身轻量化技术研发、应用方面加速突破。
