​ 颠覆传统四大工艺,为新能源汽车可持续发展树立样板

江苏国新新能源乘用车有限公司总经理史践先生专访

作者:本刊记者 孙洁 文章来源:PT塑料网 发布时间:2020-03-09
江苏国新新能源乘用车有限公司建成了国内第一个真正实现新能源汽车全面轻量化并以创新工艺为主导的“智能制造、绿色制造”样板工厂,其创新举措,值得借鉴。

为创新实践新能源汽车产业“四新”(新平台、新材料、新工艺和新模式)和“四化”(电动化、轻量化、智能化和融合化)技术理念,江苏国新新能源乘用车有限公司(以下简称国新公司)建成了国内第一个真正实现新能源汽车全面轻量化并以创新工艺为主导的“智能制造、绿色制造”样板工厂,引领了国内汽车制造技术的革命,现已具备年产7万辆整车和10万台套复合材料车身的能力,其创新举措,值得借鉴。最近,本刊采访了该公司总经理史践先生,倾听了他对发展新能源汽车的真知灼见。

111

江苏国新新能源乘用车有限公司总经理史践先生


AI:史总,您好!感谢您接受采访。请先介绍一下贵公司。

史践先生:国新公司成立于2016年10月,是由盐城国投集团投资兴建的专业从事新能源汽车研发、制造和销售服务的创新型高科技企业。公司占地面积611亩,总规划建筑面积20万平方米,总投资30亿元,2019年底获新建纯电动乘用车“双资质”。

与其他新能源汽车企业不同的是,创建伊始,我们就将公司定位于“以轻量化为主导、以技术为导向的创新型企业”。我们致力于以复合材料新工艺来颠覆传统的汽车制造技术,并致力于新能源汽车“智能制造、绿色制造”理念,强化亮点特色发展,力求在新能源汽车行业打造可持续发展的样板。

过去10多年来,我们先后承担了10多项部、省级新能源汽车研发和产业化课题,还承担了全球环境基金GEF“中国新能源汽车与可再生能源综合利用商业化推广”示范项目,掌握了多项核心技术,包括轻量化车身正向开发、整车控制(含电机控制)、电池系统及管理、碳纤维复合材料成型和轻量化结构设计、车载多能源动力系统、燃料电池系统及测试等技术,拥有100多项专利和软件著作权。

目前我们已拥有成熟的研发体系,包括:具备持续创新能力的技术中心——长三角新能源汽车研究院和两个院士工作站,以及国家电动车辆工程实验室盐城分中心;建有10个整车、总成及部件实验室,具备完整的新能源汽车研发、检测和验证能力,可提供第三方技术、检测服务。在复合材料汽车零部件的开发及制造方面,我们拥有先进的自动化生产线,积累了丰富的经验,沉淀了高水平的复合材料产品、工艺和装备研发团队。

颠覆传统四大工艺,为新能源汽车可持续发展树立样板3

国新公司工厂正门


AI:您认为新能源汽车可持续发展的路径应该是什么?

史践先生:我们一直在寻求新能源汽车可持续发展的综合性解决方案,而轻量化是发展新能源汽车首当其冲要解决的问题,因为只有整车轻量化,才能平衡电池带来的多余重量,从而解决能效问题,最终使新能源汽车的运行里程、加速性能和百公里能耗等真正能与传统汽车PK。其次,是要解决动力总成问题。现在大家都在说,新能源汽车是移动互联网的重要载体,但是,如果只走纯电动路径,用大容量电池来解决续驶里程问题,那么,汽车全生命周期的碳排放也会很高。另外,大容量快充,会对电网带来冲击。我们认为,纯电动只适合小型车、短途车,未来的大型车、长距离运载应该采用燃料电池。那么在此之间,有没有别的车载能源动力替代方案呢?这方面,我们提出了增程式纯电“单”驱动的技术路线,并得到了相关部门的认可。我们力主研发的基于航空技术的增程器系统,可以实现车载能源多样化,为后补贴时代摆脱补贴依赖提供解决方案。


AI:基于这些思路,你们会推出哪些新能源汽车产品?具有哪些与众不同的特点? 

史践先生:2020年起,我们将陆续推出轻量化、智能化的两个平台的多款产品,包括:1#平台A00系列的ET100、ET200和ET300小型纯电动乘用车,以及2#平台的多能源动力系统MPV、VAN、SUV、CUV及无人驾驶MINI BUS等宽系列多品种的新能源汽车,以满足家用和商务需求。

目前,我们的1#平台设计年产能2万辆,计划2020年下半年实现批量生产及销售;2#平台设计年产能10万辆,计划2021年实现批量生产及销售。

我们所有的整车产品,除铝合金的底盘和车身骨架外,其余部分全部采用碳纤维复合材料。我们根据不同部位的零部件结构特性,依据CAE仿真分析和试验结果,分别采用不同型号、不同配方的复合材料,确保了在满足整车性能要求的同时还降低了成本。根据材料的不同,成型工艺也多样化,目前我们主要采用WCM(湿法模压)、CF-SMC、RTM及LFT-D等成型工艺,相应的成型及加工设备、工装模具等也完全自行设计及制造,这使我们的价格很有竞争力。

总之,我们的产品技术特点非常清晰:复合材料的轻量化实现了百公里电耗的降低,环保优势更突出。其中,1#平台A00系列采用优化集成设计,整车成本接近传统材料的电动汽车,续驶里程比传统材料的同类电动车明显更高;2#平台计划走增程及燃料电池路径,利用自主研发的增程器系统,逐步实现车载能源多样化。

颠覆传统四大工艺,为新能源汽车可持续发展树立样板1

国新公司一工厂鸟瞰图

颠覆传统四大工艺,为新能源汽车可持续发展树立样板2

国新公司二工厂鸟瞰图


AI:行业普遍认为碳纤维很贵,你们怎么考虑?

史践先生:目前我们使用的装备和模具工装都自己设计和制造,而且部件都经过了优化设计,所以一套碳纤维复合材料车身的制造成本已与铝制品的成本相当。今后随着碳纤维复合材料在汽车领域的应用逐步扩大,量本利的关系会进一步拉动高性能纤维行业的发展,推动碳纤维及复材价格的降低,比如3万~5万辆的产量,价格基本就能与铝接近,如果再实现碳纤维的循环利用,价格会进一步降低。目前,碳纤维车身复合材料规模化应用后,其成本比电池低,比如减重100kg就可以减少10度电耗,相当于续驶里程一样的情况下,少装10度的电池,将节省下来的钱用在车身减重上,这是划算的。


AI:为什么会对复合材料情有独钟?

史践先生:首先,复合材料的使用使我们降低了新能源汽车的单位电耗、延长了续驶里程。

其次,通过使用复合材料,我们引入了新的成型工艺,颠覆了传统的汽车四大工艺,使汽车制造过程更加节能和环保:第一,金属冲压变成了热固或热塑成型,这样,一次成型就能在一个复合材料部件中集成多种功能元素,取代了以往的十多个冲压件的多序成型,减少了模具投入和设备投入,而且还能轻松实现变厚度成型或夹芯成型;第二,机器人点焊变成了粘接剂粘接,避免了点焊对材料分子结构的破坏,消除了不必要的应力,而粘接的可靠性和耐久性早已在航空航天领域得到了证明;第三,复合材料的耐腐蚀性允许我们取消了涂装前处理工序,消除了废气、废水和废渣,减少了排放,使生产既节能又环保。现在,我们还在尝试模内涂装工艺,并与供应商合作开发双组分涂料,相信随着技术的成熟,取消喷涂是完全有可能的,这样,就能真正实现VOC零排放,以后的汽车工厂也不再需要烟囱。第四,部件的模块化使得总装的模块化、成组化程度更高,比如一辆5~6m长的汽车,出于生产节拍要求,总装流程一般要分解为280~300个工位,总装线长达1.8~2km,而采用模块化的复合材料部件,加上电动汽车本身的优势,我们只需要60个工位,只有传统工位的1/5。

所以,通过使用复合材料,我们节省了传统四大工艺的投资成本,减小了工厂面积和人工,这在当前新能源汽车市场渗透率不高、销量不大的情况下,可以使企业的成活度更高。比如,传统汽车大约有400个车身部件,每个部件有5道冲压工序,需要2000套模具,模具费用很高,如果再加上其他成本,要达到规模效益,至少要保证几万辆的产出。而我们的整个车身仅30多个部件,一道工序解决问题,模具费用顶多是传统制造的1/10,1万~2万辆的产出就能达到规模效益,落地更容易。

第三,复合材料的应用有助于我们实现CKD出口,就是说,通过散件出口、当地就地组装,可以大大降低物流成本,方便运输,更有效地融入“一带一路”战略,而这种出口方式对于采用钢材的传统汽车而言基本是不可行的。


AI:目前你们的生产节拍如何?

史践先生:从复合材料部件的成型到高速铣加工直至粘接组装,我们基本实现了全工序的自动化。这样,单个部件的成型,含工序间的转序等辅助时间在内,节拍大约是4min,我们的目标是2min;整个车身的粘接,包括考虑前后粘接的一致性、避免应力问题,我们可以控制在5~8min完成。


AI:在绿色制造方面你们有哪些举措?

史践先生:我们正在与一些大学和科研机构合作,探讨碳纤维复合材料的回收降解再利用技术,开发可循环再制造复合材料的生产工艺,希望形成规模效应,除自身使用外,也作为配套解决方案来为汽车整车及零部件行业提供服务。


AI:通过复合材料的应用,你们有哪些经验教训以及建议可以分享给行业?

史践先生:汽车行业使用复合材料,首先是要能够提出要求,但这并不容易。过去多年来,我们用不同的复合材料、不同的成型工艺试制了不同的汽车部件,做了大量的探索研究,积累了一些经验,基本能提出自己的要求来。复合材料的变量很大,不同的纤维、不同的织物与不同的树脂结合,力学性能都不一样,包括使用的材料牌号、成型工艺、编织角度和材料配比等的变化,都会引起参数的变化。同一个部件,用不同的软件、由不同的人来做仿真分析,计算结果也都不一样,最后我们作实物试验和碰撞试验,结果每次都是设计过剩。所以我们认为,共建汽车复合材料数据库非常重要,这是汽车行业长期发展的共性问题,应该引起行业的重视。

其次,我们希望纤维制造行业多生产低牌号的大丝束碳纤维原材料,这可以同时满足汽车、风电、轨道交通甚至通航飞机、水上交通工具等行业的需求。

第三,我们倡议复合材料生产装备和工装模具国产化,摆脱进口依赖。

第四,希望国家进一步加强车用复合材料复合型人才的培养,推动材料科学与整车开发的高度融合。

总之,我们希望借行业之力,共同把汽车复合材料这个课题做好,并带动纤维、树脂以及粘接剂等上游相关产业的发展,为中国汽车工业真正做大做强、走向世界尽点微薄之力。

0
-1