现在咱们买电动车,最关心的事儿,除了价格,恐怕就是续航里程了。
很多人都觉得,想让车跑得远,就得使劲把电池做大,但电池大了车也重,这就像个解不开的疙瘩。
不过,最近汽车行业里传来个新消息,说工程师们找到了一个新法子,不是在电池上做文章,而是给电动车的“心脏”——电驱动桥,换了一身“新衣服”,这件新衣服能让车子一下子变轻不少,跑得更远,开起来还更有劲。
这件神奇的“衣服”,就是用一种叫“镁合金”的材料做的。
一说到镁,大家可能有点陌生,印象里好像是化学课本上的东西,点着了能发出耀眼的白光。
这么个活泼的金属,怎么就用到了要求极高的汽车核心部件上了呢?
而且,为什么现在国内的车企和零部件大厂,比如联合电子、汇川联合动力这些行业巨头,都像约好了一样,扎堆儿地推出用镁合金做的电驱动产品?
这背后其实藏着一盘大棋,也体现了咱们国家在新能源汽车领域想要领先全球的决心和智慧。
首先得明白,为啥要用镁合金。
原因就两个字:实在。
第一是“轻”。
咱们都知道,车子越轻就越省电,这个道理很简单。
镁合金的密度特别低,只有铝合金的三分之二左右。
这是个什么概念呢?
打个比方,同样大小的一块金属壳体,如果用铝合金做是3斤重,那换成镁合金,就只有2斤了。
联合电子最新发布的那款镁合金电驱动桥,光是壳体部分,就从原来铝合金的25公斤,一下子减到了17公斤,凭空减掉了8公斤的重量。
这8公斤,相当于你后备箱里少放了一大袋米,日积月累下来,能省下的电就相当可观了。
对于整个电驱动桥来说,减重能达到20%,这在汽车“斤斤计较”的轻量化设计里,绝对是个巨大的突破。
第二个原因是“省”。
在很多人印象里,新材料肯定贵,但镁合金是个例外。
由于咱们国家是镁资源大国,储量和产量都占了世界的大头,所以在成本上反而有优势,比铝合金还能便宜20%到30%。
又轻又便宜,这种好事谁不想要呢?
所以国家早就规划好了,按照《中国节能与新能源汽车技术路线图》的说法,到2030年,平均每辆车上的镁合金用量要从现在的15公斤增加到45公斤,这可不是个小目标。
但是,天底下没有十全十美的事。
镁合金的优点虽然突出,可它的“脾气”也相当古怪,这也是为什么它之前一直没能大规模应用的原因。
它主要有三个让工程师头疼的难题。
第一个难题是“身子骨软”。
镁合金的刚性,也就是抵抗变形的能力,天生就不如铝合金,大概只有铝合金的60%。
你要是直接拿原来铝合金的设计图纸,把材料换成镁,那肯定不行。
车子一跑起来,强大的扭矩会让壳体发生细微的变形,时间一长,里面的齿轮、轴承就可能对不准了,发出异响是小事,严重了会直接影响安全和寿命。
第二个难题是“性格太活泼”,容易“惹是生非”。
镁在化学上非常活跃,一不小心就会跟别的东西发生反应。
比如,它跟钢铁零件(像螺丝、轴承)待在一起,就会发生电化学腐蚀,简单说就是镁会“牺牲”自己,去保护钢铁,结果自己先烂掉了。
更麻烦的是,电动车里给电机降温用的冷却液,一般是乙二醇,镁一碰到这东西,就会发生剧烈的化学反应,不仅会腐死壳体,还会产生氢气,有安全隐患。
第三个难题是“怕热”,一热就“犯懒”。
电驱动系统工作起来,温度很容易就上到120摄氏度以上。
镁合金在这种持续的高温和受力环境下,会慢慢地发生永久性的变形,就像一块塑料尺子在太阳底下晒久了会变弯一样,这种现象叫“蠕变”。
一旦发生蠕变,壳体的精密尺寸就保不住了,整个驱动系统的性能都会大打折扣。
面对这三大“拦路虎”,咱们中国的工程师们没有退缩,而是拿出了看家本领,把它们一一给制服了。
就拿联合电子的解决方案来说,非常有代表性。
对于刚性不足的问题,他们没有硬来,而是采用了“结构优化”的巧办法。
他们重新设计了壳体的内部结构,在关键的受力部位增加了类似建筑里“加强梁”的结构,用巧妙的设计弥补了材料先天的不足,最终让镁合金壳体达到了和铝合金一样的刚度水平。
对于腐蚀这个大麻烦,他们的办法更绝,叫“物理隔离”。
他们给冷却液设计了专门的“独立管道”,让冷却液在壳体内部循环,但全程都和镁合金的壳体“零接触”。
这就好比把水管预埋在墙体里,水在管道里流,但不会浸湿墙体,从根源上杜绝了化学反应的可能。
至于怕热的问题,则是通过改进材料配方和生产工艺来解决。
通过加入其它一些微量元素,形成性能更稳定的“特种镁合金”,再配合先进的制造工艺,大大提升了它的耐高温性能,保证了它在严苛的工作环境下也能“站得住、不变形”。
当这些技术难题被一一攻克后,镁合金的优势就彻底爆发了。
车子变轻了,带来的好处是全方位的。
最直接的就是续航里程的增加。
根据实际测试,换上镁合金电驱之后,整车的百公里电耗降低了4.2%。
对于一辆标称续航500公里的电动车来说,这就意味着能多跑21公里,关键时刻这20多公里可能就是你能不能到家或者找到下一个充电桩的区别,大大缓解了里程焦虑。
而且,减重还带来了性能的提升。
同样一个电驱动桥,只是把外壳从铝换成镁,功率密度就提升了0.23kw/kg。
这意味着在不改变电机、电控这些核心部件的情况下,车子的动力响应会更好,加速更有劲。
此外,镁合金还有一个隐藏的优点,就是它的吸振性能比铝合金好,能更好地吸收掉电机和齿轮运转时产生的细微振动和噪音,让你在车里感觉更安静、更舒适。
如今,在镁合金电驱这条新赛道上,中国企业已经形成了集体冲锋的态势。
早在2022年,上汽的智己L7就已经率先量产了全套的镁合金电驱动系统壳体,开了个好头。
今年,汇川联合动力、星驱科技等企业也纷纷推出了自己的镁合金产品,有的实现了全球首款半固态工艺的量产,让壳体重量进一步降低到13.7公斤;有的通过一体化压铸技术,减少了零部件数量,提高了整体的耐用性和可靠性。
这已经不是单个企业的突破,而是整个中国新能源汽车产业链协同进步的体现。
未来,随着技术的成熟和成本的进一步优化,我们相信会有越来越多的电动车,会穿上这身又轻、又强、又经济的“镁合金外衣”,为我们带来更好的出行体验。
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