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碳纖維電動(dòng)汽車(chē)——發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的必然選擇
一、電動(dòng)車(chē)是汽車(chē)未來(lái)市場(chǎng)的必然趨勢
1.國家政策驅使
2014年5月7日，工信部發(fā)布《蘭亍加強乘用車(chē)企業(yè)平均燃料消耗管理的通知(征求意見(jiàn)稿)》，其中為了達到2015年我國生產(chǎn)的乘用車(chē)平均燃料消耗量要降至6.9L/100Km及2020年進(jìn)一步降至5.0L/100Km的目標，針對不達標的企業(yè)提出了懲罰措施。如此壓力倒逼車(chē)企尋求技術(shù)轉型。 
圖1：2010年世界各國的油耗
一直以來(lái)，我國乘用車(chē)在提升產(chǎn)品油耗方面步伐較慢。從2006年到2012年，平均每年油耗只降低了1 .3%。目前，國內乘用車(chē)的平均油耗為7.38升/100公里。79家國產(chǎn)乘用車(chē)企業(yè)中，有22家未能達標。要達到2015/2020年平均油耗大限,根本出路是新能源、新材料雙輪驅勱！
2.汽車(chē)產(chǎn)業(yè)趨勢
歐洲電動(dòng)汽車(chē)將占新車(chē)市場(chǎng)的20%，德法政府將實(shí)現清潔能源汽車(chē)累計產(chǎn)量200萬(wàn)輛的目標。我國要求到2020年，新能源汽車(chē)生產(chǎn)能力將達200萬(wàn)輛、累計產(chǎn)銷(xiāo)量超過(guò)500輛。“中國制造2025”將“節能與新能源汽車(chē)”列入十大領(lǐng)域之一。
二、減重是目前電動(dòng)車(chē)解決續航的主要手段
研究表明，約75%的油耗與整車(chē)質(zhì)量有關(guān)，降低汽車(chē)質(zhì)量, 就可有效降低油耗以及排放。目前，大量研究表明，汽車(chē)質(zhì)量每下降10%，油耗下降6-8%，排放降低4%。
圖2：車(chē)重與定速燃料效率的關(guān)系
圖3：純電動(dòng)車(chē)整車(chē)質(zhì)量與續航能力關(guān)系
表1：純電動(dòng)車(chē)整車(chē)質(zhì)量與續航能力關(guān)系
|
總重量(Kg) |
1550 |
1407 |
1253 |
1154 |
1011 |
|
行程（km） |
186 |
203.6 |
226.6 |
244.3 |
275.5
|
由圖2與3及表1可以明顯看出，汽車(chē)重量越低燃料的效率越高，從而使汽車(chē)的續航能力大大提升。所以，汽車(chē)輕量化是汽車(chē)節能與環(huán)保，提高續航能力最有效的措施之一。
三、碳纖維增強復合材料是目前解決減重的最好方法
1.各種材料的減重能力
下面，我們來(lái)看看各種材料的減重情況：以耗鋼材400kg為標準，高強度鋼材則需要320kg，鋁合金240kg，鎂合金220kg，復合材料160kg，減重潛力分別為：10%—20%、40%、50%以及復合材料的60%。
圖4：各種材料減重潛力
2.各種材料車(chē)身質(zhì)量對比
表2 各種材料車(chē)身質(zhì)量對比
|
材料 |
鋼 |
片狀模塑料 |
玻纖復合材料 |
玻纖/碳纖復合材料 |
碳纖維復合材料 |
|
質(zhì)量 |
367.0 |
286.2 |
241.3 |
193.6 |
172 |
3.碳纖維增強復合材料在汽車(chē)減重上的應用實(shí)例
引領(lǐng)未來(lái)的寶馬碳纖維量產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)，全碳纖維承載式車(chē)身總重只有112.2公斤。號稱(chēng)“寶馬有史以來(lái)技術(shù)最先進(jìn)的車(chē)型”的寶馬i系將再引領(lǐng)丐界汽車(chē)發(fā)展的潮流。這些車(chē)的4門(mén)兩蓋也都是復材（外板-工程塑料，內加強板-玱纖戒碳纖增強）材料制成。預測今后寶馬在CFRP（碳纖維增強復合材料）的應用方面會(huì )繼續領(lǐng)先，寶馬以外的歐洲各大汽車(chē)廠(chǎng)商也將陸續在每年2萬(wàn)～5萬(wàn)輛生產(chǎn)規模的量產(chǎn)車(chē)上采用CFRP。
圖5：寶馬i3電動(dòng)汽車(chē)車(chē)身
總結：
政府嚴格的車(chē)輛油耗標準和二氧化碳排放法規，是新能源汽車(chē)選擇CFRP的重要推手。以美國為例，2017 至2025 年美國新款乘用車(chē)的燃料效率要求達到4.32 升/ 100 公里，比當前車(chē)輛水平幾乎提高一倍。據估算，典型的乘用車(chē)需減重245kg 才能達到此目標。在同樣續航里程條件下，電動(dòng)汽車(chē)的重量比傳統汽車(chē)要超過(guò)200~300 kg 甚至更多。
因此為保證電勱汽車(chē)有較好續航里程和可承受的成本，電勱汽車(chē)的車(chē)身重量須減重50%以上。在所有輕量化材料中，CFRP是唯一能將鋼質(zhì)零部件減重50~60%，卻能夠提供同等強度的先迚材料。所以說(shuō)，GFRP是未來(lái)發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的比然選擇。
