2012/01/08 【聯合報╱記者鄭朝陽】
為減少燃料使用及排碳量,全球汽車工業近幾年半被強迫開發少油耗甚至無油耗車種,電動車是其一。(法新社、歐新社)
車體採用輕質新材料也是其一。 (法新社、歐新社)
車身輕量化的成本高,過去是賽車和高性能跑車才會用,但在追求低油耗的高度競爭下,結合進步的材料科技,輕量化已蔓延至所有車種。
傳統的小汽車或大客車,都是「載著一堆鐵在路上跑」的耗能交通工具。以一般的房車為例,要使用110~120塊鋼材鈑金,透過3000~4000個焊接點組裝,車重平均約在1.5噸左右;休旅車重量約1.6~2噸,45人座大客車空車14噸、滿載17噸。
電動車 續航力有限
屏東科技大學車輛工程系教授胡惠文指出,近年來車界積極研發搭載鋰電池的電動車,試圖更改車用能源,改善空氣汙染、擺脫對石油的依賴,但目前房車的電動車電池組約重300~350公斤,沒有比傳統內燃機引擎汽車輕,因此電動車行駛的里程數(續航力)受限,想要取代傳統汽車還有一段路要走。
胡惠文說,當前與其尋找汽車的替代新能源,不如積極為車輛減重,來得更實際。他表示,整輛汽車重量減少10%,燃油效率可提高6~8%,每減少100公斤,每百公里可省0.3~0.6公升。
材料界精品 碳纖維
要讓車身減重,材料是關鍵。胡惠文舉例,輕量化材料的應用,自行車相當普遍,一輛碳纖維打造的輕量自行車台幣10萬元起跳,由此可見材料的昂貴程度。
1950年代之後,輕量、高剛性的碳纖維複合材料開始出現,由於可以混入鋁合金、玻璃纖維等材質改變材料特性,成為工業界萬用型的輕量化材料,但罩門是價格。
金屬中心車輛組組長蔡佳濃表示,碳纖維密度僅鋼的1/5,相當輕盈,但強度是鋼的3~5倍,因此是材料界的「精品」。為了掌握成本優勢,BMW等歐洲大型車廠甚至自備碳纖維複合材料工廠,以控制生產成本。
輕量化主角 鋁合金
另一個常用的輕量化材料是鋁合金。「它是輕量化的主角」,胡惠文表示,鋁的密度只有鋼鐵的1/3,鋁合金有和碳纖維相似的輕量、高剛性,耐變形程度也比鋼鐵要好,但價格相對低許多,它不僅用在車身,也因為耐腐蝕、導熱性佳,成為引擎結構的主力,包括引擎缸體、離合器殼、車輪等幾十種零件,唯一的缺點是焊接性能差,萬一焊接稍有閃失,就影響車身安全。
胡惠文指出,美國Alcoa公司去年採用鋁合金打造一輛大客車,整體車身因此減重12%,燃油效率提升6%,這輛車的生命周期可減碳50噸。鋁合金減重效果佳,將成為僅次於鋼的第二大汽車材料。
高性能鋼是車輛材料的後起之秀。胡惠文表示,今年五月世界鋼鐵協會發布未來鋼車計畫,以新開發的鋼材製造車輛,它和鋁合金差不多重,比傳統鋼材輕35%,產品生命周期的排碳量可減少70%,國內的中鋼也積極研發類似材料,進軍輕量化汽車材料市場。 |