隨著全球汽車排放法規(guī)日益嚴苛,實現(xiàn)車輛輕量化的目標(biāo)對于一眾跨國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)濟性、降低二氧化碳排放量.當(dāng)前,以自動駕駛和電動汽車為主要方向的新技術(shù)革命正在席卷汽車業(yè),這將進一步推動全球車用鋁材需求增長.

    近日,全球知名鋁材生產(chǎn)商諾貝麗斯預(yù)測,由于中國電動汽車產(chǎn)量不斷攀升,今年亞洲汽車業(yè)鋁材需求將增長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,獲得越來越多汽車業(yè)內(nèi)人士和消費者的認可.但與此同時,鋁材成本高、強度低和焊接性能差等缺點也不容忽視.如何善用鋁材來推進汽車電動化和智能化的發(fā)展,仍是擺在眾多汽車制造商面前的一道難題.

    鋁材助電動汽車減重

    近日,德國零部件供應(yīng)商大陸集團公布了一項最新研究成果,一款專門為電動汽車研發(fā)的新概念車輪.大陸集團對車輪及輪軸進行全新設(shè)計,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.大陸集團表示,該設(shè)計通過減輕輪胎重量,優(yōu)化了電動汽車的制動,同時消除了可能遭受腐蝕的傳統(tǒng)制動轉(zhuǎn)子的不良制動性能.與此同時,該設(shè)計也有利于降低汽車的維護成本,延長汽車的使用壽命.

    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,解決電動汽車的輕量化問題顯得更為迫切.對于電動汽車而言,消費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,而電池是電動汽車最主要的成本之一,安裝更多電池不僅會顯著增加成本,而且車身重量增加也會消耗更多電能.因此,讓電動汽車"瘦身"的緊迫性遠大于傳統(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榮膺美國市場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)計和構(gòu)造,Model S最引人注目的特點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,同時為消費者帶來了更好的駕駛體驗.

    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)會的一項研究表明,以大眾高爾夫電動版為例,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,平均下來每輛鋁制電動車比傳統(tǒng)鋼制電動車便宜635歐元.

    自動駕駛不畏鋁價高

    未來,自動駕駛汽車將發(fā)揮著越來越重要的作用.行業(yè)機構(gòu)預(yù)測,到2035年,全球具備不同自動駕駛水平的汽車總量將達到3000萬輛.業(yè)內(nèi)專家指出,自動駕駛汽車數(shù)量的快速增長也將帶動鋁材消費的大幅提升.據(jù)美國密歇根大學(xué)近日發(fā)布的一項研究報告,未來,由自動駕駛汽車承擔(dān)的總行駛里程預(yù)計將增長75%以上,這勢必要求自動駕駛汽車采用更加節(jié)能和輕量化的產(chǎn)品設(shè)計,以提升能源效率.

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

    今年7月,首款具備3級自動駕駛水平的量產(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,用實踐證明了鋁材是自動駕駛汽車不可或缺的"好伙伴".對于車企而言,在自動駕駛和電動汽車中采用大量鋁材,有助于抵消鋰離子電池的整體成本.隨著電動汽車以及自動駕駛汽車的進一步發(fā)展,未來鋁材也將得到更廣泛的應(yīng)用.

    成本仍是一大攔路虎

    據(jù)法國達科研究機構(gòu)最近發(fā)布的一份調(diào)研報告,未來十年,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.該機構(gòu)分析師迪克·舒爾茨表示:"未來,鋁材在汽車材料中的占比可能不會有現(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."他認為,為了平衡成本,未來福特F-150可能會傾向于增加其他材料的使用,鋁材用量將會減少.

    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、高強度鋼、鎂合金以及碳纖維復(fù)合材料來打造車身,鋁合金的比例降至58%.對此,奧迪德國輕量化設(shè)計中心工程部經(jīng)理亞歷山大·科比爾克表示,現(xiàn)在法規(guī)提高了對電池保護的強度要求,因此加入高強度、熱成型的鋼材勢在必行.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度低、扭轉(zhuǎn)剛度不足以及隔音效果差等缺點,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)護費用也比較高.豐田汽車負責(zé)采購和供應(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,他們?nèi)孕枰诔杀尽⒖煽啃?、涂料相容性、強度和質(zhì)量等方面進行權(quán)衡.