电动汽车结构轻量化共性关键技术研究与应用实施方案汇报

汽车非金属材料工程应用及其发展趋势1杨洁中国汽车工程学会汽车轻量化技术创新战略联盟2018年9月13日成都2报告提纲一．化工材料在汽车上典型应用二．非金属材料发展趋势及市场潜力三．电动化、智能化对非金属材料影响3汽车用非金属材料传统改性塑料：保险杠、门内板等用材高性能工程塑料树脂基复合材料耐高温：发动机周边能材料耐冲击、耐磨等功能材料高性能覆盖件工程塑料玻璃纤维增强复合材料碳纤维增强复合材料玄武岩增强复合材料生物基增强复合材料汽车用结构胶及局部加强发泡材料等化工材料汽车非金属材料应用分析门内板等内饰件全塑“LIFE”系统件B柱加强板受力件前端模块等一般结构件保险杠等外饰件后背门等全塑零部件刚度模态碰撞重量零部件数量连接个数汽车非金属材料应用分析2016-2020年2021-2025年2026-2030年车辆整备质量较2015年减重10%较2015年减重20%较2015年减重35%碳纤维增强复合材料碳纤维有一定使用量，成本比2015年降低50%碳纤维使用量占车重2%，成本比上阶段降低50%碳纤维使用量占车重5%，成本比上阶段降低50%2015年，中国汽车工程学会受工信部委托，组织了500多位行业专家，编写了《节能与新能源汽车技术路线》，于2016年10月发布。其中，该路线中汽车轻量化技术路线，明确了2015—2030年轻量化阶段目标及技术路线：汽车非金属材料应用分析对化工材料技术要求工作环境NVH特性典型零部件综合成本成形工艺外观特性时尚感环保性尺寸精度收缩率蠕变特性成型工艺等透明度表面处理光泽度流动性零件结构成形技术ELVVOC产品受环境影响光照接触介质疲劳、耐久机械性能要求准静态数据动态数据质感体积感美感等材料可回收等法规汽车企业不断完善非金属材料相关技术要求，以及产品开发体系，并将用户需求，纳入开发体系中，如下：汽车非金属材料应用分析7整车或典型的总成件关键复合材料零部件材料结构工艺1）复合材料零部件集成设计；2）复合材料的典型连接技术；典型零部件的材料-结构-工艺-性能设计、模具设计，零部件性能评价等；1）材料准静态、动态等性能数据；2）材料成形工艺-结构-性能数据；3）材料疲劳、失效等基础数据；4）典型结构特征与力学、性能基础数据等；5）关键零部件及连接的有限元模型数据材料性能技术难点与关键技术基础研究应用研究围绕整车轻量化开展整车轻量化目标制定、分解和组织行业资源针对轻量化应用技术系统开发。汽车非金属材料应用分析8报告提纲一．化工材料在汽车上典型应用二．非金属材料发展趋势及市场潜力三．电动化、智能化对非金属材料影响美国汽车材料合作伙伴组织（USAMP）为首的研发团队，联合开展第三代汽车钢（如中锰钢等）、碳纤维、连接技术等，旨在开发新材料，建立材料预测模型、开展钢与铝合金等连接工艺应用技术研究。非金属材料发展趋势与市场10与2012年比2020年2025年2030年2040年2050年车身35%45%55%60%65%动力总成10%20%30%35%40%底盘／悬架25%35%45%50%55%内饰5%15%25%30%35%整车20%30%40%45%50%美国某汽车企业中长期（2020-2025）整车、关键系统的轻量化阶段目标：资料来自：LightweightingandPropulsionMaterialsRoadmappingWorkshopOutbrief从该企业不同阶段减重目标分析，实现减重采取技术手段，仅从结构设计、工艺优化，很难达到减重目标，必须在材料（小型化例外）上有重大突破。非金属材料发展趋势与市场2016-2020年2021-2025年2026-2030年车辆整备质量较2015年减重10%较2015年减重20%较2015年减重35%碳纤维增强复合材料碳纤维有一定使用量，成本比2015年降低50%碳纤维使用量占车重2%，成本比上阶段降低50%碳纤维使用量占车重5%，成本比上阶段降低50%2015年，中国汽车工程学会受工信部委托，组织了500多位行业专家，编写了《节能与新能源汽车技术路线》，于2016年10月发布。其中，该路线中汽车轻量化技术路线，明确了2015—2030年轻量化阶段目标及技术路线：非金属材料发展趋势与市场在欧盟2000/53/EC指令（ELV）已明确要求，2015年整车回收利用率要达到95%。我国也将在2016年1月1日年实施的汽车回收利用法规中，整车回收利用率95%。非金属材料发展趋势与市场短流程、低成本、高效率是汽车非金属材料成型工艺重要的技术与产业发展趋势，由此，将带来了（原）材料体系、工艺装备等变革。非金属材料发展趋势与市场14关键技术方向1）薄壁化：提高材料性能，降低零部件厚度2）低密度：降低零部件单位体积密度，如微发泡材料3）功能性：①高强度、高韧性，如动力系统周边用材；②夹层结构和夹芯材料4）精致感知：具体良好的手感、质感等……………………非金属材料发展趋势与市场2016-2020年2021-2025年2026-2030年整车产销量300035003800三个阶段整车产销量预测值单位：万辆据中国汽车工业协会预计我国汽车产销量峰值在5000万辆左右，其中国内4000万辆，出口1000万辆1）2017年中国全年共产销2901.54万辆和2887.89万辆汽车，连续9年居世界第一；2）2016年10月26日由中国汽车工程学会组织发布的《节能与新能源汽车技术路线》给出了2020年、2025年、2030年整车产销量预测值：截止2020年，我国汽车用非金属材料及其零部件潜在市场将到上千亿元以上的。非金属材料发展趋势与市场16报告提纲一．化工材料在汽车上典型应用二．非金属材料发展趋势及市场潜力三．电动化、智能化对非金属材料影响17传统汽车纯电动汽车智能网联汽车电动化与智能化对非金属材料的影响电动化提升：从车身结构上将，部分车身“承载式”变成“非承载式”，车身材料应该发生变化。智能化提升：智能化越高，对整车结构影响越来越大，对整车用材料将会是一种“变革”或“颠覆性”。传统汽车纯电动汽车整车结构与性能变化：车身采用承载式或非承载式，由于其对轻量化要求更高、结构和容纳成本能力不同，对汽车用先进轻量化相关材料的能力更强；整车续航能力：在电池能量密度一定的情况下，新能源汽车电池系统增加了整车重量，继而降低了整车续航能力，因此，大量选用轻质材料（包括碳纤维复合材料），也成为新能源汽车用材的重要方向之一。整车结构、性能与续航能力影响电动化与智能化对非金属材料的影响传统汽车智能网联汽车智能化：1）智能化越高，对整车安全性的预警能力越好，除了满足整车在碰撞过程中安全性性要求，对其他非安全件，其用材模式将发生变化；2）智能化提升，尤其是智能化结合电动化，在轻量化等要求下，对整车结构影响越来越大，对整车用材料可能将会是一种“变革”或“颠覆性”，。电动化与智能化对非金属材料的影响序号工作内容时间1启动2019年联盟单位评估工作，针对新进入和已加入的企业进行评估；1月份2组织行业相关企业，参加日本汽车轻量化相关会议1/5月份3轻量化与汽车装备技术巡展3\4\10月份4“汽车低成本热塑性碳纤维复合材料轻量化车身LIFE系统”课题阶段评审6月份52019（第十三届）中国汽车轻量化技术研讨会(900-1000人）1）1个主会场（1天）;2）汽车钢、铝合金、镁合金、先进工程塑料、树脂基复合材料、新能源汽车与轻量化、连接技术、性能与评价（回弹、延迟断裂、成形性、失效模式等专题）、轻量化设计、可靠性与疲劳、数学模型与模拟、商用车整车轻量化、商用车底盘轻量化、装备与模具、研究生论坛等10多个分会场；3）设立中日轻量化专场（待定）；4）组织第二届唐钢杯-中国汽车轻量化设计奖、企业轻量化技术与产品对接会；9月份6汽车轻量化、装备专项技术年度发展报告12月份7新能源（电动汽车）汽车轻量化发展战略研究12月份电动化与智能化对非金属材料的影响谢谢！21