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传统的小汽车或大客车,都是「载著一堆铁在路上跑」的耗能交通工具。以一般的房车为例,要使用110~120块钢材钣金,透过3000~4000个焊接点组装,车重平均约在1.5吨左右;休旅车重量约1.6~2吨,45人座大客车空车14吨、满载17吨。
电动车 续航力有限
屏东科技大学车辆工程系教授胡惠文指出,近年来车界积极研发搭载锂电池的电动车,试图更改车用能源,改善空气污染、摆脱对石油的依赖,但目前房车的电动车电池组约重300~350公斤,没有比传统内燃机引擎汽车轻,因此电动车行驶的里程数(续航力)受限,想要取代传统汽车还有一段路要走。
胡惠文说,当前与其寻找汽车的替代新能源,不如积极为车辆减重,来得更实际。他表示,整辆汽车重量减少10%,燃油效率可提高6~8%,每减少100公斤,每百公里可省0.3~0.6公升。
材料界精品 碳纤维
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1950年代之后,轻量、高刚性的碳纤维复合材料开始出现,由于可以混入铝合金、玻璃纤维等材质改变材料特性,成为工业界万用型的轻量化材料,但罩门是价格。
金属中心车辆组组长蔡佳浓表示,碳纤维密度仅钢的1/5,相当轻盈,但强度是钢的3~5倍,因此是材料界的「精品」。为了掌握成本优势,BMW等欧洲大型车厂甚至自备碳纤维复合材料工厂,以控制生产成本。
轻量化主角 铝合金
另一个常用的轻量化材料是铝合金。「它是轻量化的主角」,胡惠文表示,铝的密度只有钢铁的1/3,铝合金有和碳纤维相似的轻量、高刚性,耐变形程度也比钢铁要好,但价格相对低许多,它不仅用在车身,也因为耐腐蚀、导热性佳,成为引擎结构的主力,包括引擎缸体、离合器壳、车轮等几十种零件,唯一的缺点是焊接性能差,万一焊接稍有闪失,就影响车身安全。
胡惠文指出,美国Alcoa公司去年采用铝合金打造一辆大客车,整体车身因此减重12%,燃油效率提升6%,这辆车的生命周期可减碳50吨。铝合金减重效果佳,将成为仅次于钢的第二大汽车材料。
高性能钢是车辆材料的后起之秀。胡惠文表示,今年五月世界钢铁协会发布未来钢车计画,以新开发的钢材制造车辆,它和铝合金差不多重,比传统钢材轻35%,产品生命周期的排碳量可减少70%,国内的中钢也积极研发类似材料,进军轻量化汽车材料市场。