在公開課開講之前，第一電動網前往位于順義航空產業園的中航工業復材，對李宏運副總經理進行了專訪。李宏運認為，復合材料是推廣新能源汽車應用的一把金鑰匙。復合材料的技術和工藝已經足以規模化應用，并且輕量化能彌補動力電池能量密度的不足，續航里程得以延長，因此復合材料與新能源汽車的結合是大有裨益的。
中航復合材料有限責任公司副總經理李宏運
復合材料破解里程難題
在中航工業復材官網的產品列表中，最大個的一個是電動大巴整體車身。
這是中航工業復材目前在汽車輕量化上集大成的一個樣板——電動大巴車身。采用復合材料之后，大巴純車身減重2.4噸，如果再與有輕量化的電機、電控、電池的整車廠家合作，整車能減重5噸多，達到8.5噸左右。只裝載3噸左右的電池，一次充電的行駛里程就可以到500公里。
當前電動大巴里程不足，解決之道往往是加電池，這就造成了死循環：里程不夠——加裝電池——車重增加——續航變短。李宏運認為，復合材料的應用能夠平衡各種約束，是打破上述循環的利器。
“以12米電動大巴為例，整備質量13.87噸，動力電池質量3.2噸，純電續航里程300公里。”李宏運說，“如果要做500公里的車，要再裝上五六噸的電池，一是車變重了，電耗更大；二是車內空間全占了。但我現在的車身，減了2噸電池，續航里程也是500公里，空間也出來了——低地板或者是很大的行李艙，都沒問題。”
那么成本會不會急劇上升？李宏運說，車身造價肯定會增加，復合材料車身可能會比鋁合金車身要翻一倍，但是整車的成本并不一定增長很多。因為電池成本大幅下降，“電池一噸起碼要20萬吧。”
李宏運透露，應用這一車身的一款電動大巴目前在中國汽車研究中心測試，也會爭取上工信部公告。
復合材料電動大巴車身
與航空復合材料技術同源
用復合材料替代鋼材、合金鋼，從而降低車輛的質量，提高效率節約能源，但前提是：復合材料能夠替代鋼材嗎？
李宏運介紹說，碳纖維和樹脂復合到一起的時候，樹脂是基體，碳纖維是增強體，強度、輕量化表現都好很多。“我們T300級的碳纖維復合材料，是標準級的，不是最高檔的，拉伸強度為3500 MPA，是鋼的7-9倍。”
與此同時，碳纖維材料的密度是1.7g/cm3，做成復合材料以后的密度為1.5 g/cm3左右。而鋼的密度一般要到7.8 g/cm3。“對汽車的減重效果非常明顯，和一般鋼件相比，減重超過50%以上。和鋁合金相比，減重也要達到30%以上。”
李宏運介紹，復合材料在汽車上的應用是一個漸進的過程。“首先是在覆蓋件上，四門兩蓋(四個車門，引擎蓋和后備箱蓋)，是非承力結構。第二步要往次承力結構，像現在的寶馬i3的車身結構。再往下發展就要用到主承力結構，包括傳動軸、底盤，還有輪轂等。”
李宏運透露，該公司已經向某些國內知名車企交付了碳纖維前艙蓋，也在和一汽、北汽等設計開發覆蓋件，除了發動機蓋、后備箱蓋，還有裝飾板、尾翼、前圍、后圍等。
中航工業復材的汽車用復合材料，并非無緣之木。此前，該公司在航空復合材料的研究應用上，已經多年。中航工業復材是中國航空工業集團公司所屬企業，整合中航工業北京航空材料研究院(621所)和北京航空制造工程研究所(625所)復合材料專業后組建。該公司制造的航空復合材料，已經大規模應用于中國的航空領域。李宏運此前長期擔任621所的技術帶頭人，是碳纖維材料航空應用研究的學術帶頭人之一。
復合材料汽車應用需“一條龍”
2013年7月，寶馬正式發布首款量產電動車i3，除了電力驅動，大量運用的碳纖維材料也讓世人一驚。其乘員座艙模塊由全碳纖維復合材料制造，艙內也大量運用碳纖維復合材料，使得這款電動車的整備質量僅為1195公斤，續航里程可達160公里，百公里加速僅需7.2秒。
那么中國的車企能否也采用類似的材料和工藝來造車？李宏運表示，要如此大規模的使用碳纖維增強復合材料，涉及產業鏈上的各家企業。“必須是整車的制造商牽引，從設計開始，統籌考慮這個事情，后面像零部件制造領域的、材料領域的企業都得配合起來。”
“從設計技術、材料技術、制造和工藝裝備以及考核驗證上，中國的復合材料應用都存在很多的差距。傳統汽車設計能力基本是以金屬材料為基礎的，對復合材料怎么去設計怎么應用，沒有太多的概念。而復合材料的構件制造廠商，目前都不是批量化的水平，很多都是手工作坊式的在做。”
更大的問題是產業鏈關系。“復合材料制造和設計結合不起來。整個產業鏈上的銜接非常松散，各做各的。碳纖維想從材料一直做到車。做復合材料的企業也想恨不得全吃了。做汽車行業也想什么都做，但是產業鏈中間的結合，沒有人做。”
中航工業復材目前具備零部件的設計能力，也有材料的研發和制造工藝。如果與汽車整車廠結合起來，能把這條產業鏈串起來。“如果說是一條龍的話，整車廠是龍頭，復材公司要起到龍身的作用，下游的碳纖維廠家作為龍尾支撐，這樣一條龍才舞得起來。”
中航工業復材目前已準備好了一個商業模式。李宏運介紹，“整車廠只需要將總體要求告訴我們，我們做設計，推薦材料，研發工藝，包括技術文件開發——這都是解決方案了。小批生產時，就在中航工業復材組建示范線，供幾萬件級的零部件。將來真的需要量產，比如說十萬輛的車，就在示范線的基礎上做成一套大的生產線。車企可以選擇入股，或者購買外遷。”
目前中航工業復材已經在設計建設這樣的生產線。該公司在復合材料中間材料上，已經有了產能準備，預浸料可年產300萬平米，樹脂可年產600噸。預浸料是樹脂和纖維復合結合而成，是碳纖維部件的中間材料。
李宏運觀察，中國車企對碳纖維復合材料技術和產業鏈的供應能力及成本比較擔憂。對此，中航復材要扮演復合材料的高端技術研發領頭人，推動復合材料應用，同時創新經營管理模式，實現產業跨越發展。“復合材料應用，不推是不進的。所以我們一定幫著應用行業解決技術問題，解決產業鏈上下游的銜接問題，解決產能問題，這是我們這個公司的一個戰略。”
9月19日，中航復合材料有限責任公司副總經理李宏運，將做客第一電動網“公開課”(http://www.d1ev.com/open/)欄目，講授“碳纖維復合材料在汽車輕量化上的應用”。他將介紹復合材料的特性、應用前景，機遇和挑戰各在何處，應用的實際案例和模式。
“公開課”將以線下沙龍的模式舉行，還將錄制影像資料，剪輯后發布在第一電動網官方網站和官方微信等平臺，敬請關注。
附：李宏運簡歷
李宏運是中航復合材料有限責任公司副總經理，曾任航空621所副總工程師(非金屬材料)等職務。2001年至2002年在國際知名的美國Delaware大學復合材料中心任高級訪問學者。長期從事先進復合材料以及材料加工與制備研究工作，曾參加和負責過國家自然科學基金重大項目、國家973項目和863計劃、預研、型號任務等的研究。
魯ICP備2021047099號