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采用轻量化技术破解新能源汽车产业化

2017-08-16

2011年4月20日,中国汽车报记者陈建文关于新能源汽车轻量化的问题采访了江苏奥新新能源汽车有限公司的史践总经理,相关报道刊登在中国汽车报第3219期C8零部件专栏,相关报道如下:

 

新能源汽车“减肥”方可跑更远

www.cnautonews.com    2011-04-20 14:51    来源:汽车网-中国汽车报    作者:陈建文

    工信部副部长苏波3月26日在“2011年经济形势与电力发展分析预测会”上透露,工信部牵头制定的节能与新能源汽车产业发展规划,已会同国家发改委、财政部等多部门联合上报国务院,不日将批复公布。

  我国中央和地方政府已推出一系列政策,鼓励引导新能源汽车消费。但是,新能源汽车在产业化和商业化过程中遇到很大困难,除汽车质量、国家政策等诸多因素外,技术瓶颈是阻碍新能源汽车产业化的重要因素。

  新能源汽车生产成本较高,国内新能源汽车尚未实现规模化生产,无法降低成本。专家认为,采用轻量化技术是破解新能源汽车产业化的重要路径。

  新能源汽车轻量化,是节能降本不可忽视的一条途径。江苏奥新新能源汽车有限公司总经理史践认为,在高性能电池技术没有重大突破前,新能源汽车轻量化可能是降低成本的*佳途径。汽车轻量化是改善燃油经济性、减少污染物和碳排放的重要措施,汽车企业为此作出了诸多努力,取得很多轻量化技术的成果。但是,相比传统汽车,电动汽车对于轻量化的要求更为迫切。

  “电动汽车目前能使用的动力电池系统通常占整车总质量的30%-40%。这就决定电动汽车在与传统汽车同等单位能耗下,不能像传统汽车那样靠一次补充能量实现长距离行驶。因此,电动汽车必须在电气化的同时采取比传统意义上的轻量化技术更先进的方法和措施。”史践表示。

  不少汽车界人士和电池业界人士持有相同的观点,即新能源汽车价格昂贵(主要是电池昂贵),如能将电池价格降下来,新能源汽车价格会随之下降。降低电池成本,是整个电动汽车成本降低的核心。降低电池成本,意味着使用更少的电池组和更**的电池。

  材料专家蒋鼎丰认为,必须提高电池性能,特别是电池单位重量的能量密度。能量密度是指每1千克电池存储的能量数量,单位计量为Wh/kg。现在比较成熟和先进的锂电池,平均只有100Wh/kg,有的能达到180Wh/kg。

  要使新能源汽车在动力电池充满电后能与汽油发动机汽车具有同样的续驶里程,据计算,一辆电动汽车的电池能量密度至少需要700Wh/kg。还有专家指出,电池能量密度要达到现在锂电池水平的8~10倍。这在现有电池材料和技术没有取得重大突破前,无法做到。

  “从能效来看,减重前电动汽车行驶450公里至少需要700Wh/Kg的能量密度,才能满足需求。减重后,同样行驶450公里,锂电池仅需要250Wh/Kg的能量密度,这使我们研究开发高能量密度电池的难度门槛大大降低。”蒋鼎丰说。

  专家认为,破解我国新能源汽车发展技术难题,一方面,要抓高性能、低成本电池技术的突破;另一方面,应抓新能源汽车的轻量化,特别是抓全复合材料车身的轻量化。蒋鼎丰认为,在电池技术还没有大突破的前提下,开展全复合材料轻量化车身的研究,在某种意义上讲,能起到事半功倍的效果。

  据蒋鼎丰介绍,国外汽车企业对新能源汽车研发采取两条路并进的方式。一方面,提高电池性能,开发具有高能量、高比功率、快速充电和深度放电的电池,并要求成本低、使用寿命长;另一方面,追求车身结构、传动结构轻量化。其中,采用复合材料车身是减重的重要方向,应引起重视,以真正降低新能源汽车生产成本,满足市场需求。

  史践认为,在钢制材料基础上采用的所有产品、工艺技术手段和措施,*多能减轻质量10%~12%,不能满足电动汽车减重的需要。相对传统汽车的轻量化,电动汽车整车的轻量化重点应放在轻量化材料的应用上。采用复合材料为车身材料和以轻质金属或碳纤维为车体,并辅以相应的结构设计、制造技术为核心的轻量化技术,目前是现实的选择。

蒋鼎丰说,如果使用复合材料生产大部分结构件,尤其是应用碳纤维增强塑料,可降低汽车50%左右的重量,行使距离可延长近1.5倍;电池的重量可降低到250公斤,大概是钢制电动汽车电池重量的55%。这说明,轻量化的同时可降低电池重量,从而降低新能源汽车的制造成本。

 

 

电动车轻量化需解决系统集成技术

www.cnautonews.com    2011-04-20 14:51    来源:汽车网-中国汽车报    作者:陈建文

    业内专家认为,汽车轻量化有很多方法,是一个系统工程。就电动汽车轻量化而言,要从车身、底盘、发动机等各子系统进行轻量化开发并系统集成。

  在车身轻量化方面,从事轻量化电动车自主开发的江苏奥新新能源汽车有限公司总经理史践认为,电动汽车车身轻量化的重点,应放在新材料的应用及结构设计、模具设计和相应的工艺制造技术上。

  史践提出,高强度、低密度轻质车身材料有很多,*适合电动汽车的应该是复合材料。

  据介绍,碳纤维车身比钢质车身可减轻50%的重量,比铝车身轻约30%。碳纤维作为汽车材料,重量轻、强度大,重量仅相当于钢材的20%~30%,硬度却是钢材的10倍以上。汽车制造采用碳纤维材料,可使汽车轻量化取得突破性进展,整车减重可达到50%以上。

  史践表示,碳纤维复合材料在下个阶段的发展,将瞄准传统汽车和电动汽车,通过采用碳纤维零部件减轻车身重量,可使汽车拥有更长的续驶里程。

  电动汽车电池减重的技术途径,要从提高现有电池的比能量或开发更先进的电池(电源)考虑。电池的质量比能量和体积比能量,是决定电动汽车性能的关键指标。从电动汽车长远的发展要求来说,提高电池比能量是必须尽快解决的问题。

  史践认为,现有的电池,包括铅酸电池、镍电池、锂电池,实际比能量与理论比能量还有不小的差距,说明还有提升空间。如电池结构设计、工艺方法、电解质等方面,均有可改善的地方,需加以突破。同时,电池管理系统的优化也是重点改善方向之一。

  国际上,业界正在研发新电池。金属燃料电池与其他电池相比,具有效率高、机动灵活的优点。国外很多机构在研究锂、铝、镁及锌电池等金属燃料电池。

  金属燃料电池可能比氢燃料电池更早商品化,同时,在制造、使用成本以及安全等方面,甚至比锂电池更具优势。金属燃料电池的开发和应用,极有可能是电动汽车轻量化的*重要方向之一。


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