汽车轻量化是指在满足汽车使用要求、安全性和成本控制的条件下,将结构轻量化设计技术与多种轻量化材料、轻量化制造技术集成应用所实现的产品减重,从而提高汽车的动力性,降低燃料消耗,减少排气污染。尤其是“碳达峰”和“碳中和”被提出后,对汽车节能减排的需求更为迫切。
减轻整车质量也有助改善汽车的操控性能并提升汽车的安全性,可在较低的牵引负荷下达到更好的操控目的,刹车制动距离相应减小,由此让车辆获得更好的动态响应。由于节能、环保、性能的需要,汽车轻量化已经成为全球汽车产业发展的重要方向之一,是国内外汽车厂商应对能源环境挑战的共同选择,也是汽车产业可持续发展的必经之路。
1、汽车轻量化是行业发展的必然趋势
低碳经济时代逐渐来临,世界各国或地区制定了更加严格的汽车排放和燃油经济性标准。2021 年生效的欧洲汽车排放标准规定,到 2021 年欧盟地区的新车平均排放量不得高于 95 克/千米。
美国环保署和交通部于 2011 年 7 月 29 日发布的《美国新轻型车2017年至2025年温室气体排放和燃油经济性标准补充意向书》,规定 2025 年平均新轻型车温室气体排放要从 2016 年的 250 克/英里减低至 163克/英里。我国《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》即“国六”标准 2016 年 12 月 23 日正式发布,计划分别于 2020 年和 2023 年分步实施,“国六”标准比“国五”标准整体加严 50%以上。
从国际上看,解决汽车节能减排问题主要通过以下三种途径:一是大力发展新能源汽车,通过推广使用新燃料和电动汽车来减少对石油资源的依赖;二是大力发展先进发动机技术,通过一系列电子技术的应用,改善燃油经济性;三是大力发展汽车轻量化技术,在保障汽车安全性和其他基本性能的前提下,通过减轻汽车自身重量来实现节能减排。综合考虑以上三种技术途径的潜力和制约因素,大力发展并推进汽车轻量化技术将是节能减排现实可行的重要途径。
2、新能源汽车的快速发展对汽车轻量化提出更为迫切的需求
新能源汽车是指采用新型动力系统,完全或主要依靠新型能源驱动的汽车,主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。2020 年 10 月,国务院常务会议通过了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》,目标到 2025年新能源汽车销量在每年汽车总销量中占比 20%。新能源汽车相关鼓励政策将进一步推进铝合金等新材料在汽车轻量化中的应用。
目前,新能源汽车面临的一大问题是笨重的电池增加了汽车重量和体积,从而制约了续航里程和操控性能。因此,若电池技术短期内未有重大突破,新能源汽车迫切需要轻量化来降低汽车整体质量,以减轻电池增重的压力。
这将极大推动轻量化材料应用技术的发展,为以铝合金等轻合金为主的压铸企业提供更广阔的发展空间。铝合金材料具备质量轻、制造复杂和薄壁铸件时尺寸稳定性高,耐腐蚀性强,机械性能好,高导热以及导电性,高温下强度依然很高等特点,实现汽车轻量化较为理想的选择。
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