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  • 200kg 长安汽车碳纤维-铝合金混合结构车身成功试制

    2020-4-18 18:18| 发布者: AM车镜| 查看: 450| 评论: 0

    为更好地实现低碳生活、解决能源短缺等问题,大力发展新能源纯电动汽车已成为汽车市场不可或缺的任务之一;基于社会对更加轻量化的纯电动汽车的迫切需求,长安汽车整合全球优势资源,组创多支由专家领衔的研究团队,投入充足的研究经费,开展轻量化纯电动轿车集成开发技术研究工作。在国家重点研发计划“新能源汽车”专项支持下,历时4年,长安汽车第一个碳纤维-铝合金混合结构车身成功试制下线!

    碳-铝混合结构车身试制成功

    目标笃定 不畏辛劳潜心创新研发工作

    长久以来,极致的轻量化零部件设计/工艺以及轻量化集成等核心技术一度掌握在发达国家手里,国内在此领域的研究急需突破。为此,长安汽车组建矩阵式项目团队,以院士、行业专家领衔的多支研究团队合作进行高效研发。长安汽车及各项目参与单位拥有国家重点实验室、国家工程技术中心、重庆自主品牌汽车协同创新中心等9个国家级研发平台,和大型仪器及试验设备等资源,并为研发工作的顺利开展提供良好的研发平台和强有力的试验条件保障。通过建立高效的项目沟通管理机制,以及整合利用国际优势资源,应用国际最新技术,促进项目顺利实施。

    为了突破局限,研发团队“以我为主”,整合国内国际优秀技术资源,从概念设计到数据发布,历经数千个日日夜夜,不辞辛劳,潜心研究开发,不断创新,克服各种研究困难。首次应用新材料新工艺时,始终坚持以量产技术要求不断挑战工艺极限,逐一解决了零部件的成型难度、尺寸精度等难题。

    不辞辛劳的研发人员

    突破技术难题 达成显著研究成果

    4年来,研究人员突破了诸多技术门槛,不断创新研究,通过使用航空级碳纤维和铝合金,同时集成超高强钢、镁合金、异种材料连接等前沿技术,数经十项测试验证,实现了高强度与轻量化完美集成,并提升了安全性能,极致地引领国内自主研发项目,实现了车身与底盘共减重≥30%、比同级车型减重200kg的目标,项目将首次实现碳纤维车身的CN-CAP五星碰撞的要求。

    孙逢春院士作为专家组组长进行中期检查

    实现了诸多技术创新与目标:

    1、实现全新架构的碳纤维车身纯电动轿车平台技术。研发团队突破了碳纤维车身/铝合金车架一体化集成设计、多种轻质材料应用和动力电池布置等关键技术,应用了模块化和通用化设计理念,打造了全新架构的轻量化纯电动轿车平台技术。

    2、实现碳纤维材料-车身模块化设计-高效成形的一体化应用技术。研发团队突破了碳纤维车身模块化设计,实现车身零件由300余件减少到40余件,突破了快速成形工艺技术瓶颈,使效率提升50%以上,建立了国产碳纤维车身设计和制造的流程及规范。

    3、实现碳纤维车身纯电动轿车的CAE分析与评价方法。研发团队突破了准确描述碳纤维编织结构及铺层方向等力学行为的技术瓶颈,实现了对整车性能的精准分析,并形成了碳纤维车身纯电动车的CAE分析评价体系。

    4、实现铝合金车架关键零部件成形和焊接性能下降控制技术。研发团队通过对挤压、压铸和焊接等全工艺过程系统研究,探明车架铝材性能、组织和工艺间内在关联,确定了最佳的优化路径和合理工艺方案,控制性能下降,建立了车架成形和焊接工艺规范及参数数据库。

    5、实现碳纤维车身纯电动轿车多性能指标试验评价技术。突破了碳纤维车身纯电动轿车性能评价的技术,建立了国内碳纤维车身性能测试评价试验方法,形成完善的“碳纤维零部件-系统-整车”多级试验评价技术。

    6、此项目申请专利:35项,发明专利:10项。

    7、此项目培养了轻量化技术领域国内知名技术专家 3-4人,博士后 3-5 人,博士、硕士研究生 80 人,专业技术人员100人。

    长安汽车自主研发汽车轻量化意义深远

    本项目通过运用轻质材料、新型结构设计,开发出了一款碳纤维车身纯电动轿车,这一突破性壮举将助推中国汽车碳纤维、铝合金、镁合金等产业快速发展。

    碳纤维复合材料的使用,若按照全行业年产销40万辆新能源汽车,单车碳纤维用量 70kg计算,共需碳纤维约 2.8万吨/年,每公斤按120元计算,大约形成33.6 亿元产值经济效益;碳纤维复合材料零部件的使用,按照240-400元/公斤计算,预计形成67-112 亿元产值经济效益;若按照整车售价15万元/辆计算,预计每年可新增约600亿元产值的经济效益。本项目开发的铝合金前后碰撞横梁、控制臂、转向节等零件、镁合金转向支撑、座椅骨架等零件还可以应用在长安同级别的传统燃油车上。若按照年产20万辆、轻质合金零件的价值0.5万/辆计算,可形成年产值约10亿元的经济效益。

    不仅如此,单车实现了减重200kg,百公里电耗可降低0.5-0.6kWh目标,若按照单车每年行驶3万公里,每年电能消耗将减少72亿kWh来计算,可为节能减排事业做出重要贡献。

    本专项的研究成果,还辐射到了轨道交通、能源、石油化工、船舶、建筑等其它相关领域,这带动了一批显示度大、产业带动性强和附加值高的高新技术产品以及行业的技术进步,拉动了国产碳纤维、铝合金上下游市场和需求,将新增万亿级的产业价值链,社会经济效益极为可观。

    长安汽车与联合承研单位强强联手,建立了“用产学研”的协同创新合作模式,为全新轻量化纯电动汽车的研发提供强大的技术支撑、创新发展和转化平台,加速了碳纤维复合材料轻量化技术在中国品牌新能源汽车产业化的开发与应用,巩固了我国在全球轻量化新能源汽车制造业的强力竞争地位。


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