汽車電動(dòng)化智能化革命沒(méi)鋁寸步難行

隨著全球汽車排放法規(guī)日益嚴(yán)苛，實(shí)現(xiàn)車輛輕量化的目標(biāo)對(duì)于一眾跨國(guó)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(dá)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(jì)性、降低二氧化碳排放量。當(dāng)前，以自動(dòng)駕駛和電動(dòng)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(jìn)一步推動(dòng)全球車用鋁材需求增長(zhǎng)。

近日，全球知名鋁材生產(chǎn)商諾貝麗斯預(yù)測(cè)，由于中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)量不斷攀升，今年亞洲汽車業(yè)鋁材需求將增長(zhǎng)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(shì)，獲得越來(lái)越多汽車業(yè)內(nèi)人士和消費(fèi)者的認(rèn)可。但與此同時(shí)，鋁材成本高、強(qiáng)度低和焊接性能差等缺點(diǎn)也不容忽視。如何善用鋁材來(lái)推進(jìn)汽車電動(dòng)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(dòng)汽車減重

近日，德國(guó)零部件供應(yīng)商大陸集團(tuán)公布了一項(xiàng)最新研究成果，一款專門為電動(dòng)汽車研發(fā)的新概念車輪。大陸集團(tuán)對(duì)車輪及輪軸進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，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(tuán)表示，該設(shè)計(jì)通過(guò)減輕輪胎重量，優(yōu)化了電動(dòng)汽車的制動(dòng)，同時(shí)消除了可能遭受腐蝕的傳統(tǒng)制動(dòng)轉(zhuǎn)子的不良制動(dòng)性能。與此同時(shí)，該設(shè)計(jì)也有利于降低汽車的維護(hù)成本，延長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)汽車的輕量化問(wèn)題顯得更為迫切。對(duì)于電動(dòng)汽車而言，消費(fèi)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(dòng)汽車最主要的成本之一，安裝更多電池不僅會(huì)顯著增加成本，而且車身重量增加也會(huì)消耗更多電能。因此，讓電動(dòng)汽車“瘦身”的緊迫性遠(yuǎn)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(guó)市場(chǎng)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(jì)和構(gòu)造，Model S最引人注目的特點(diǎn)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(shí)為消費(fèi)者帶來(lái)了更好的駕駛體驗(yàn)。

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(huì)的一項(xiàng)研究表明，以大眾高爾夫電動(dòng)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(lái)每輛鋁制電動(dòng)車比傳統(tǒng)鋼制電動(dòng)車便宜635歐元。

自動(dòng)駕駛不畏鋁價(jià)高

未來(lái)，自動(dòng)駕駛汽車將發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。行業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2035年，全球具備不同自動(dòng)駕駛水平的汽車總量將達(dá)到3000萬(wàn)輛。業(yè)內(nèi)專家指出，自動(dòng)駕駛汽車數(shù)量的快速增長(zhǎng)也將帶動(dòng)鋁材消費(fèi)的大幅提升。據(jù)美國(guó)密歇根大學(xué)近日發(fā)布的一項(xiàng)研究報(bào)告，未來(lái)，由自動(dòng)駕駛汽車承擔(dān)的總行駛里程預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)75％以上，這勢(shì)必要求自動(dòng)駕駛汽車采用更加節(jié)能和輕量化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以提升能源效率。

目前，由于成本較高，鋁材還無(wú)法在汽車業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。但自動(dòng)駕駛車輛的價(jià)格不菲，車企可以在自動(dòng)駕駛汽車上使用鋁材，再將成本分?jǐn)偨o終端用戶。未來(lái)，自動(dòng)駕駛汽車行駛的里程將大大超過(guò)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(lái)大量應(yīng)用鋁材的自動(dòng)駕駛汽車很可能會(huì)被提供汽車共享服務(wù)的運(yùn)營(yíng)商及出租車公司所采用。而且，自動(dòng)駕駛汽車能夠晝夜不停地提供服務(wù)。因此，自動(dòng)駕駛汽車可以采用更多鋁材以實(shí)現(xiàn)車輛的輕量化，進(jìn)而提升鋁材在汽車業(yè)的應(yīng)用。

今年7月，首款具備3級(jí)自動(dòng)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(shí)踐證明了鋁材是自動(dòng)駕駛汽車不可或缺的“好伙伴”。對(duì)于車企而言，在自動(dòng)駕駛和電動(dòng)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(dòng)汽車以及自動(dòng)駕駛汽車的進(jìn)一步發(fā)展，未來(lái)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(guó)達(dá)科研究機(jī)構(gòu)最近發(fā)布的一份調(diào)研報(bào)告，未來(lái)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(jī)構(gòu)分析師迪克·舒爾茨表示：“未來(lái)，鋁材在汽車材料中的占比可能不會(huì)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(rèn)為，為了平衡成本，未來(lái)福特F-150可能會(huì)傾向于增加其他材料的使用，鋁材用量將會(huì)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(qiáng)度鋼、鎂合金以及碳纖維復(fù)合材料來(lái)打造車身，鋁合金的比例降至58％。對(duì)此，奧迪德國(guó)輕量化設(shè)計(jì)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(duì)電池保護(hù)的強(qiáng)度要求，因此加入高強(qiáng)度、熱成型的鋼材勢(shì)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(qiáng)度低、扭轉(zhuǎn)剛度不足以及隔音效果差等缺點(diǎn)，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(hù)費(fèi)用也比較高。豐田汽車負(fù)責(zé)采購(gòu)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(jì)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(shí)，他們?nèi)孕枰�在成本、可靠性、涂料相容性、�?qiáng)度和質(zhì)量等方面進(jìn)行權(quán)衡。