5-关于汽车轻量化技术路线的讨论

关于汽车轻量化技术路线的讨论

中国汽车工程学会

汽车轻量化技术创新战略联盟

陈一龙

2015年5月威海

主要内容

●重要背景

●乘用车轻量化的整备质量定位●乘用车轻量化的用材技术路线●碳纤维应用问题

重要背景

国内外对汽车轻量化的定位大幅提升

欧美日中乘用车CO 2排放限值（g CO 2/km ）

我国2013年乘用车平均油耗7.23L/100Km ，规划2015年新车6.9L/100Km ，2020年新车5.0L/100Km,商用车油耗降低30%。实现排放（油耗）限值的最有效的技术之一是汽车轻量化，目前各汽车企业均将轻量化纳入战略发展方向。

专家之言

重要背景

解决轻量化技术路线问题是促进汽车轻量化有效发展的关键正确的大小—正确的拓扑结构—正确的材料—正确的设计细节

建立适合自身能力的轻量化技术路线与实施途径，成为各企业的当务之急。

乘用车轻量化的整备质量定位

莲花公司按照车辆密度控制的整备质量

车的类型质量Kg 成本%整车材料构成（重量%）

软钢高强钢铝合金镁合金塑料玻璃其他基础车1699.891005115509415初步改进1336.1197.91548629416高级改进

1047.13

103

7

14

23

16

16

6

18

基础车

车辆密度9.15lb /ft3特征密度1.62

初步改进车

高级改进车车辆密度5.65lb /ft3特征密度1.0

乘用车轻量化的整备质量定位莲花公司车辆密度与特征密度的应用

表中整车可减重率29.1‐34.5%；车身可减重率34.6‐43.0%

乘用车轻量化的整备质量定位

按照重量比功率值大小区分的整备质量状态

重量比功率=整备质量÷发动机功率，图中比功率指合理比功率值。比功率值由小到大划分6个分布带，依次为领先、优秀、合理、超重、明显超重和严重超重。0.95‐1.05比功率为合理比功率值分布带（即质量与动力匹配合理）。

乘用车轻量化的整备质量定位

中国轿车市场整备质量状态统计（不含跑车共分析2159款轿车）

质量状态合理超重明显超重严重超重优秀领先样本数日系轿车30.87%44.59%18.20% 5.28% 1.06%0379

韩系轿车40.88%34.59%21.38%0% 3.15%0159

德系轿车29.04%19.60%9.80%26.68%12.52% 2.36%551

法系轿车11.19%45.96%13.04%29.81%00161

美系轿车9.93%36.52%33.69%10.64% 6.74% 2.48%282

自主品牌19.62%41.78%26.16%12.12%0.32%0627

中国SUV市场整备质量状态统计（不含越野车、MPV共分析777款SUV）

质量状态合理超重明显超重严重超重优秀领先样本数

合资品牌18.61%20.84%10.92%34.99% 5.96%8.68%403

自主品牌15.78%18.71%16.58%45.99% 2.94%0 %374

乘用车合理的整备质量=与排量对应的合理比功率值×实车相应发动机额定功率以达到合理整备质量为目标，乘用车整体

2020年相对2014年应平均减重15%以上。

乘用车轻量化的整备质量定位

与燃油汽车动力加速性能相当的电动汽车如何实现

重量比功率与0‐100Km/h加速时间

车型整备质量Kg峰值功率Kw比功率Kg/Kw0-100Km/h时间奥迪R85.2FSI quattro1655386 4.29 3.9s Gallardo LP570-4 STS1340419 3.20 3.4 s

宾利欧陆GT Speed 082320460 5.04 4.2.s

兰博基尼LP700-4敞篷1625515 3.16 3.0.s

奥迪RS5 Coupe 051829331 5.50 4.5 s

TESLA MODEL SP 852100310 (额定85)

相当功率387

6.8

相当5.44

4.37

注：相当功率=峰值功率×（电动车传动效率÷燃油车传动效率）

只有重量比功率相当才可能有动力加速性能相当；在电机峰值功率确定后，控制好整备质量才能实现重量比功率相当。而燃油汽车动力总成系统一般占整车质量的1/4，特斯拉的动力总成系统占整车质量的1/2,对车身、底盘系统的减重提出很高要求，轻量化成为电动汽车开发的头号挑战。

乘用车轻量化的用材技术路线

中国与欧洲轻量化用材发展专家预测

0%

5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%>80%

50%～80%

≤50%

您认为2020年，在中国市场，

钢制车身的汽车比例为

46.5%46.5%

7%

44%

39%

17%

中国专家的预测

欧洲专家的预测

乘用车轻量化的用材技术路线

中国与欧洲轻量化用材发展专家预测

0%

10%20%30%40%50%60%70%80%≤10%

10～20%

≥20%

您认为未来（2020年），中国市场，在白车身（不包括覆盖件和保险杠）中应用不同比例铝

合金的汽车比例为：

66%

26%

8%

75%

20%

5%

美国Ducker Worldwide LLC 预测2020年全铝白车身占9%，2025年占18%

中国专家的预测

欧洲专家的预测