2022年全球新能源汽车市场销量突破1009.12万辆,占整体市场14%,我国新能源汽车突破1000万辆,预计2023突破1900万辆,未来新能源汽车在我国占比会越来越高。国家轻量化材料成形技术及装备创新中心的黄家奇表示,发展新能源汽车是实现汽车产业碳中和的主要途径。
(资料图片仅供参考)
国家级创新平台围绕国家对轻量化材料、成形制造工艺及装备的重大需求,开展轻量化材料生产制备技术、构件成形制造工艺、数字化成形装备/生产线等关键共性技术研究及成果转化工作;建立轻量化材料、成形工艺与装备设计、研发、试验、检测.中试一体化创新生态体系;打造世界一流的轻量化材料及成形制造技术与装备创新机构。
黄家奇 | 国家轻量化材料成形技术及装备创新中心
以下为演讲内容整理:
2022国内车市表现及未来政策趋势
首先是整个新能源市场的表现。
从工信部发布的第一季度新能源车市表现来看,国内新能源车辆在2023年一季度产销增长了三成,这对汽车行业来说是非常利好的消息。从2022年整体全年来看,全球新能源产销量达到1000多万辆,占整体市场14%。在国内整体保有量也突破了1000万辆,预计2023年能达到1900万辆,新能源仍然是汽车产业发展必争之地。同时全球新能源市场的渗透率达到14%,增长突破137%,进入了快速增长期。渗透率越高,未来新能源车辆的占比就会越来越高。
国内2022年新能源乘用车的销量688.7万辆,渗透率达到25%,这是非常高的比重。按照车型来看,纯电动汽车仍然是最主流的车型,占比81.9%,其次是插电式混动,占比不到17.9%,燃料电池相对来讲较小众,应用场景仅占比0.2%。
新能源商用车销量33.8万辆,也有一定增长,渗透率也达到10.2%。卡车渗透率较低,中大型客车渗透率达到50%,比如新能源车、大巴、公交车等等。氢燃料电池汽车主要为商用车,2022年销量为3367辆,保有量13367辆,其中销量排名比较靠前的是北汽,使用的车型以重卡、公交车为主。
发展新能源汽车的意义,第一是能源安全问题,2022年中国石油的对外依赖程度达到72%,这是非常高的数字,其中交通领域达到70%以上。未来终端需求仍然保持高增长态势,面对日益复杂的国际环境,发展新能源汽车可以大幅度减少对石油的依赖。第二是新能源汽车是实现碳中和、碳达峰的目标的主要途径,纯电动汽车比传统燃油汽车碳减的减排潜力更高。
发展新能源汽车的技术路径之一就是轻量化,但是在创新技术应用的同时,也要重视规范技术。进而有效的衔接主机厂、零配件商,以及对应的材料商,还有技术提供商,在遵守标准规则下,才能更好的创新对应的技术。
未来新能源汽车仍然要抓住十四五的机会。现阶段主机厂及其他厂商都在进行整合,如何在竞争的产品里面脱颖而出,进一步提升对应产品力,给客户带来更好的驾驶体验,这都需要进一步思考。
车辆先进复合材料及工艺应用
复合材料是由基材和对应的加强部分组成的,具有两种以上的核心材料。常见的有LFT、SMC、CFRP等等。
图源:嘉宾演讲材料
做产品更多是在做目标设定,要做好一个产品,从造型能力、材料应用能力、结构设计能力、仿真分析、样件制造、以及性能验证、质量保证、成本控制,项目运控和人员能力都是非常重要的要素,而不是简简单单的按照原有设计的边界条件进行替代。
以复合行李箱开发为实例,在材料选择上,基于碳纤维复合材料优异性能,采用RTM工艺并根据设计需求做铺层,最终完成开发;在结构设计上,对比原钣金设计方案,基于边界条件、孔位信息、成型性等设计约束,制定RTM工艺复合材料替代设计方案,满足产品性能需求的同时实现减重39%。在性能分析上,围绕模态、表面刚度、扭转刚度、弯曲刚度等方面进行CAE仿真,发现复合材料行李箱性能均能满足设计要求,其中模态、表面刚度性能对比原钣金件性能更优;在样件制备上,开发RTM简易模进行复合材料后行李箱样件制定,并进行整车主检装配验证,满足尺寸、精度、功能等均满足设计要求;在性能验证上,从材料、部件至整车,开展全面的性能验证,包括高低温、落球冲击、可靠性验证等,各项性能均检测合格。
图源:嘉宾演讲材料
根据实例可以看到,关于材料选择、结构设计、性能分析以及制作,都是非常短平快的产品开发案例。未来还会有更多具有减重空间产品,在保证强度和刚度的前提下,通过不同材料的选择以及材料工艺实现减重。
总结
中国机械科学研究总院集团有限公司是国资委直接监管的96家央企之一,目前累计取得各类科研成果7000余项,目前有两个国家级的牌子,第一个是国创中心,第二是先进技术与装备国家重点实验室,主要围绕国家对轻量化材料、成形制造工艺及装备的重大需求开展轻量化材料生产制备技术、构件成形制造工艺、数字化成形装备/生产线等关键共性技术研究及成果转化工作;建立轻量化材料、成形工艺与装备设计、研发、试验、检测、中试一体化创新生态体系;打造世界一流的轻量化材料及成形制造技术与装备创新机构。
(以上内容来自国家轻量化材料成形技术及装备创新中心黄家奇于2023年4月18-19日在2023第三届车身及内外饰大会发表的《先进复合材料助力未来出行》主题演讲。)
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