江蘇國新新能源乘用車有限公司總經理 史踐先生
為創(chuàng)新實踐新能源汽車產業(yè)“四新”(新平臺、新材料、新工藝和新模式)和“四化”(電動化、輕量化、智能化和融合化)”技術理念,江蘇國新新能源乘用車有限公司(以下簡稱國新公司)建成了國內第一個真正實現新能源汽車全面輕量化并以創(chuàng)新工藝為主導的“智能制造、綠色制造”樣板工廠,引領了國內汽車制造技術的革命,現已具備年產7萬輛整車和10萬臺套復合材料車身的能力,其創(chuàng)新舉措,值得借鑒。
最近,本刊采訪了該公司總經理史踐先生,傾聽了他對發(fā)展新能源汽車的真知灼見。
AI:史總,您好!感謝您接受采訪。請先介紹一下貴公司。
史踐先生:國新公司成立于2016年10月,是由鹽城國投集團投資興建的專業(yè)從事新能源汽車研發(fā)、制造和銷售服務的創(chuàng)新型高科技企業(yè)。公司占地面積611畝,總規(guī)劃建筑面積20萬平方米,總投資30億元,2019年底獲新建純電動乘用車“雙資質”。
與其他新能源汽車企業(yè)不同的是,創(chuàng)建伊始,我們就將公司定位于“以輕量化為主導、以技術為導向的創(chuàng)新型企業(yè)”。我們致力于以復合材料新工藝來顛覆傳統(tǒng)的汽車制造技術,并致力于新能源汽車“智能制造、綠色制造”理念,強化亮點特色發(fā)展,力求在新能源汽車行業(yè)打造可持續(xù)發(fā)展的樣板。
過去10多年來,我們先后承擔了10多項部、省級新能源汽車研發(fā)和產業(yè)化課題,還承擔了全球環(huán)境基金GEF“中國新能源汽車與可再生能源綜合利用商業(yè)化推廣”示范項目,掌握了多項核心技術,包括輕量化車身正向開發(fā)、整車控制(含電機控制)、電池系統(tǒng)及管理、碳纖維復合材料成型和輕量化結構設計、車載多能源動力系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)及測試等技術,擁有100多項專利和軟件著作權。
國新公司工廠正門
AI:您認為新能源汽車可持續(xù)發(fā)展的路徑應該是什么?
史踐先生:我們一直在尋求新能源汽車可持續(xù)發(fā)展的綜合性解決方案,而輕量化是發(fā)展新能源汽車首當其沖要解決的問題,因為只有整車輕量化,才能平衡電池帶來的多余重量,從而解決能效問題,最終使新能源汽車的運行里程、加速性能和百公里能耗等真正能與傳統(tǒng)汽車PK。
其次,是要解決動力總成問題?,F在大家都在說,新能源汽車是移動互聯網的重要載體,但是,如果只走純電動路徑,用大容量電池來解決續(xù)駛里程問題,那么,汽車全生命周期的碳排放也會很高。另外,大容量快充,會對電網帶來沖擊。我們認為,純電動只適合小型車、短途車,未來的大型車、長距離運載應該采用燃料電池。
那么在此之間,有沒有別的車載能源動力替代方案呢?這方面,我們提出了增程式純電“單”驅動的技術路線,并得到了相關部門的認可。我們力主研發(fā)的基于航空技術的增程器系統(tǒng),可以實現車載能源多樣化,為后補貼時代擺脫補貼依賴提供解決方案。
AI:基于這些思路,你們會推出哪些新能源汽車產品?具有哪些與眾不同的特點?
史踐先生:2020年起,我們將陸續(xù)推出輕量化、智能化的兩個平臺的多款產品,包括:1#平臺A00系列的ET100、ET200和ET300小型純電動乘用車,以及2#平臺的多能源動力系統(tǒng)MPV、VAN、SUV、CUV及無人駕駛MINI BUS等寬系列多品種的新能源汽車,以滿足家用和商務需求。
目前,我們的1#平臺設計年產能2萬輛,計劃2020年下半年實現批量生產及銷售;2#平臺設計年產能10萬輛,計劃2021年實現批量生產及銷售。
我們所有的整車產品,除鋁合金的底盤和車身骨架外,其余部分全部采用碳纖維復合材料。我們根據不同部位的零部件結構特性,依據CAE仿真分析和試驗結果,分別采用不同型號、不同配方的復合材料,確保了在滿足整車性能要求的同時還降低了成本。根據材料的不同,成型工藝也多樣化,目前我們主要采用WCM(濕法模壓)、CF-SMC、RTM及LFT-D等成型工藝,相應的成型及加工設備、工裝模具等也完全自行設計及制造,這使我們的價格很有競爭力。
總之,我們的產品技術特點非常清晰:復合材料的輕量化實現了百公里電耗的降低,環(huán)保優(yōu)勢更突出。其中,1#平臺A00系列采用優(yōu)化集成設計,整車成本接近傳統(tǒng)材料的電動汽車,續(xù)駛里程比傳統(tǒng)材料的同類電動車明顯更高;2#平臺計劃走增程及燃料電池路徑,利用自主研發(fā)的增程器系統(tǒng),逐步實現車載能源多樣化。
AI:行業(yè)普遍認為碳纖維很貴,你們怎么考慮?
史踐先生:目前我們使用的裝備和模具工裝都自己設計和制造,而且部件都經過了優(yōu)化設計,所以一套碳纖維復合材料車身的制造成本已與鋁制品的成本相當。今后隨著碳纖維復合材料在汽車領域的應用逐步擴大,量本利的關系會進一步拉動高性能纖維行業(yè)的發(fā)展,推動碳纖維及復材價格的降低,比如3萬~5萬輛的產量,價格基本就能與鋁接近,如果再實現碳纖維的循環(huán)利用,價格會進一步降低。
目前,碳纖維車身復合材料規(guī)?;瘧煤?,其成本比電池低,比如減重100kg就可以減少10度電耗,相當于續(xù)駛里程一樣的情況下,少裝10度的電池,將節(jié)省下來的錢用在車身減重上,這是劃算的。
AI:為什么會對復合材料情有獨鐘?
史踐先生:首先,復合材料的使用使我們降低了新能源汽車的單位電耗、延長了續(xù)駛里程。
其次,通過使用復合材料,我們引入了新的成型工藝,顛覆了傳統(tǒng)的汽車四大工藝,使汽車制造過程更加節(jié)能和環(huán)保:
? 1. 金屬沖壓變成了熱固或熱塑成型,這樣,一次成型就能在一個復合材料部件中集成多種功能元素,取代了以往的十多個沖壓件的多序成型,減少了模具投入和設備投入,而且還能輕松實現變厚度成型或夾芯成型;
? 2. 機器人點焊變成了粘接劑粘接,避免了點焊對材料分子結構的破壞,消除了不必要的應力,而粘接的可靠性和耐久性早已在航空航天領域得到了證明;
? 3. 復合材料的耐腐蝕性允許我們取消了涂裝前處理工序,消除了廢氣、廢水和廢渣,減少了排放,使生產既節(jié)能又環(huán)?!,F在,我們還在嘗試模內涂裝工藝,并與供應商合作開發(fā)雙組分涂料,相信隨著技術的成熟,取消噴涂是完全有可能的,這樣,就能真正實現VOC零排放,以后的汽車工廠也不再需要煙囪;
? 4. 部件的模塊化使得總裝的模塊化、成組化程度更高,比如一輛5~6m長的汽車,出于生產節(jié)拍要求,總裝流程一般要分解為280~300個工位,總裝線長達1.8~2km,而采用模塊化的復合材料部件,加上電動汽車本身的優(yōu)勢,我們只需要60個工位,只有傳統(tǒng)工位的1/5。
所以,通過使用復合材料,我們節(jié)省了傳統(tǒng)四大工藝的投資成本,減小了工廠面積和人工,這在當前新能源汽車市場滲透率不高、銷量不大的情況下,可以使企業(yè)的成活度更高。比如,傳統(tǒng)汽車大約有400個車身部件,每個部件有5道沖壓工序,需要2000套模具,模具費用很高,如果再加上其他成本,要達到規(guī)模效益,至少要保證幾萬輛的產出。而我們的整個車身僅30多個部件,一道工序解決問題,模具費用頂多是傳統(tǒng)制造的1/10,1萬~2萬輛的產出就能達到規(guī)模效益,落地更容易。
第三,復合材料的應用有助于我們實現CKD出口,就是說,通過散件出口、當地就地組裝,可以大大降低物流成本,方便運輸,更有效地融入“一帶一路”戰(zhàn)略,而這種出口方式對于采用鋼材的傳統(tǒng)汽車而言基本是不可行的。
AI:目前你們的生產節(jié)拍如何?
史踐先生:從復合材料部件的成型到高速銑加工直至粘接組裝,我們基本實現了全工序的自動化。這樣,單個部件的成型,含工序間的轉序等輔助時間在內,節(jié)拍大約是4min,我們的目標是2min;整個車身的粘接,包括考慮前后粘接的一致性、避免應力問題,我們可以控制在5~8min完成。
AI:在綠色制造方面你們有哪些舉措?
史踐先生:我們正在與一些大學和科研機構合作,探討碳纖維復合材料的回收降解再利用技術,開發(fā)可循環(huán)再制造復合材料的生產工藝,希望形成規(guī)模效應,除自身使用外,也作為配套解決方案來為汽車整車及零部件行業(yè)提供服務。
AI:通過復合材料的應用,你們有哪些經驗教訓以及建議可以分享給行業(yè)?
史踐先生:汽車行業(yè)使用復合材料,首先是要能夠提出要求,但這并不容易。過去多年來,我們用不同的復合材料、不同的成型工藝試制了不同的汽車部件,做了大量的探索研究,積累了一些經驗,基本能提出自己的要求來。復合材料的變量很大,不同的纖維、不同的織物與不同的樹脂結合,力學性能都不一樣,包括使用的材料牌號、成型工藝、編織角度和材料配比等的變化,都會引起參數的變化。同一個部件,用不同的軟件、由不同的人來做仿真分析,計算結果也都不一樣,最后我們作實物試驗和碰撞試驗,結果每次都是設計過剩。所以我們認為,共建汽車復合材料數據庫非常重要,這是汽車行業(yè)長期發(fā)展的共性問題,應該引起行業(yè)的重視。
其次,我們希望纖維制造行業(yè)多生產低牌號的大絲束碳纖維原材料,這可以同時滿足汽車、風電、軌道交通甚至通航飛機、水上交通工具等行業(yè)的需求。
第三,我們倡議復合材料生產裝備和工裝模具國產化,擺脫進口依賴。
第四,希望國家進一步加強車用復合材料復合型人才的培養(yǎng),推動材料科學與整車開發(fā)的高度融合。
總之,我們希望借行業(yè)之力,共同把汽車復合材料這個課題做好,并帶動纖維、樹脂以及粘接劑等上游相關產業(yè)的發(fā)展,為中國汽車工業(yè)真正做大做強、走向世界盡點微薄之力。