1、中国新能源汽车过去及未来十年发展情况
一、中国新能源汽车行业发展分析
1.中国新能源汽车运行态势分析
新能源汽车行业产销情况分析
（一）新能源汽车产销规模分析
2010-2015年，我国新能源汽车产销规模逐年增长，且增长速度较快。2015年新能源汽车产销340471辆和331092辆，同比分别增长3.3倍和3.4倍。2016年1-7月，新能源汽车产销21.5万辆和20.7万辆，同比增长119.8%和122.8%。
（二）新能源汽车产销率分析
2010-2016年，我国新能源汽车产销率呈现波动性，范围在95%-102%之间。2015年，我国新能源汽车产销率97.24%，较上年相比增长1.95个百分点。2016年1-7月，新能源汽车产销率有所下降，为96.28%，较2015年底相比下降0.96个百分点。
（三）电动汽车产销规模分析
2011-2015年，我国纯电动汽车产销规模大幅增加。2015年，纯电动汽车产销254633辆和247482辆，同比增长4.2倍和4.5倍。2016年1-7月，纯电动汽车产销16.2万辆和15.3万辆，同比增长156.4%和160.9%。
新能源汽车市场的应用情况分析
从目前的新能源汽车市场发展情况来看，应用于公交系统的新能源公交汽车成为新能源汽车“先锋”，而私人新能源汽车市场启动缓慢。新能源公交汽车市场的迅速发展，主要得益于各地方政府环保意识增强，加大了对新能源公共交通工具的支持；同时，相比较于私人新能源汽车，新能源公交汽车对相关配套设施的要求较低，也促进了新能源公交汽车的推广与应用。
2.新能源汽车产业联盟发展状况
北京市新能源汽车产业联盟发展状况分析
科技部、北京市政府联合向北汽福田汽车股份有限公司颁发“北京新能源汽车设计制造产业基地”牌匾，并同意于2008年12月28日，由北汽控股公司发起成立“北京新能源汽车产业联盟”。
吉林省新能源汽车产业联盟发展状况分析
吉林省于2009年12月18日正式成立吉林省新能源汽车产业联盟。联盟由一汽集团牵头，由吉林大学等23家科研、生产单位组成。
重庆市节能与新能源汽车产业联盟发展状况分析
重庆市节能与新能源汽车产业联盟于2009年6月2日宣告成立，国家工信部、科技部、重庆市相关领导出席了成立仪式。联盟以长安汽车为龙头，吸纳了新能源汽车产业链上的研发、设计、制造、零部件供应、工艺设备制造、基础设施建设和终端用户等近30家企业加入。
广东省电动汽车省部产学研创新联盟发展状况分析
广东省电动汽车省部产学研创新联盟于2009年7月17日在广东佛山宣告成立，联盟由广汽集团牵头，广汽集团、华南理工大学、中山大学等单位共同发起，联合了广东省内的电动汽车生产企业及相关零部件制造企业，以及国内乃至境内相关高校和科研机构等。
二、中国新能源汽车商业模式分析
1.新能源汽车商业模式分析
整车加电池捆绑销售
这种模式需要以来自充电，这种模式除了自充电对电池技术要求难题之外，还对标准化管理提出要求。源于西方最早给中国人一个概念：家家户户有电源，每家有车库，白天开车晚上不开，所以找到电源充了就行了。这种模式是西方最先源于对电动车的发展思考的。目前没有一个国家成功实现商业化，中国在该模式上已经有所应用。
整车租赁模式分析
电动车整车租赁是由燃油汽车的租赁商业模式发展而来。这种模式为许多整车企业所认可。整车企业通常认为，电动汽车租赁可以规避目前在政策和技术领域尚未解决的很多问题，是目前电动汽车进入民用市场的捷径。国内已经有不少汽车企业尝试整车租赁的商业模式。
裸车销售&电池租赁
裸车销售和电池租赁的模式，充换兼容，这一模式目前逐渐得到国内学者和有关部门的支持和重视，认为它是一个系统解决方案，兼顾了各方的利益，实施的成功把握较大。预测其价格低于传统车，使用方便性等于传统车，它的百公里电费优于百公里油费。目前，该种模式已经在深圳公交系统得以应用，此外江苏省也在“十二五”期间对该种模式进行大力推广。
2.比亚迪与特斯拉商业模式对比分析
比亚迪商业模式分析
就产品定位而言，比亚迪电动车的定位主要针对大众消费者，比亚迪的初始阶段选择了进入公共交通领域。在公交电动化上，比亚迪采取了K9加E6的组合，也就是公交电动大巴加电动出租车，推行公交优先的策略。其具体做法包括三种模式：成立出租车合资公司、“零元公车”，以及异地建厂。
特斯拉商业模式分析
特斯拉在初期主要是定位在高端市场。按照特斯拉的车型开发规划，其第一阶段先推出豪华纯电动车，售价约10万美金；第二阶段将会推出年产2万辆、售价7万美金的ModelS车型；第三阶段才是进入普及期，推出价格亲民的普通家用车，预计年产50万辆。
由于目前电动汽车锂电池的成本较高，相比普通的燃油汽车，需要一定的补贴才能大规模推广，因此，特斯拉公司首先主打豪华车市场，通过环保理念和品牌，吸引有环保意识的高收入人士和社会名流，特别是硅谷的青年才俊和好莱坞的明星这也是早期特斯拉公司Roadster和目前ModelS跑车的用户定位。
三、中国新能源汽车细分市场分析
1.中国混合动力汽车市场分析
中国混合动力汽车市场分析
（一）混合动力汽车产销规模分析
据不完全统计，2014年插电式混合动力汽车产销分别完成29894辆和29715辆；2015年插电式混合动力汽车产销分别完成85838辆和83610辆，比上年分别增长1.87倍和1.81倍。总体来看，混合动力汽车在我国的市场表现在2015年十分亮眼。
（二）混合动力汽车市场结构分析
从市场结构角度来看，中国混合动力汽车乘用车市场中，轿车车型的迅速增加，销量增速要快于SUV。而客车在公交领域大订单采购迅速增加的推动下，增长速度也非常快。
（三）混合动力汽车应用结构分析
从应用结构的角度来看，私人用车在SUV增长的带动下保持了较高的增长速度，占据了最大的市场份额，达到55.6%，增长速度保持稳定。公共交通混合动力汽车销售额增长很快，达到214.3%，市场份额有所提升，达到41.4%。而政府用车和企业用车等新兴市场开始启动，销售额增长出现井喷。
（四）混合动力汽车市场竞争分析
由于丰田在混合动力汽车产品领域优势比较明显，而且最早进入中国新能源乘用车领域，拥有市场先发优势。目前，中国混合动力汽车乘用车市场中，进口汽车和合资企业生产的汽车成为市场主力；同时本土厂商也积极跟进，混合动力汽车产业化已经成功，部分车型上市获得发改委批准，市场竞争在逐步加剧。
中国混合动力汽车市场前景预测
科技部此前一直主导纯电动车在中国的推广应用，但实际上，在新能源汽车的发展上，目前还难以跨越混合动力的阶段。虽然市场上出现了琳琅满目的各色新能源技术，但是从实际的角度看，在十年之内，最有可能普及的仍是混合动力技术。
2.中国纯电动汽车市场分析
纯电动汽车的发展瓶颈分析
（一）纯电动汽车的技术标准缺失
目前，对于国内电动汽车产业发展而言，电池、电机、电控等关键零部件的发展依然是技术难点，国内企业应加大技术研发与储备。然而，由于标准的缺失，很多企业都热情满满却信心不足。中国纯电动汽车国家标准尚未出台，意味着汽车企业当前对纯电动汽车的研发具有一定的“临时性”，等标准出台后，有些做法可能还需要修正。
（二）纯电动汽车配套政策不完善
尽管新能源汽车已经成为国家七大战略性新兴产业之一，但国家制定的新能源汽车发展战略还需要进一步明晰，应加快制定国家统一的产业标准，这样企业才能根据国家标准制定各自的产品标准。因此，国家应制定相应的产业发展促进政策，鼓励企业加大新产品的研发与投入力度。
（三）纯电动汽车配套设施不完善
纯电动汽车配套设施的大规模发展必然要以完善的配套设施为基础，目前由于充电设备和制度的不完善，市场对纯电动汽车仍持观望态度。
纯电动汽车的发展前景展望
在城市公共用大客车和私人小型轿车上优先发展“纯电驱动”电动汽车，然后逐步从两端向中间发展，形成“两头挤”格局，启动大规模市场，并滚动发展，逐步挤占中高档燃油轿车这一市场空间。第一阶段2008-2010年，第二阶段2010-2015年，第三阶段2015-2020年。
四、中国新能源汽车重点区域分析
1.北京新能源汽车市场分析
北京新能源汽车发展政策规划
自2001年起，北京高技术规划就提出在新型电池充电设备环节，重点发展大功率地面充电站。《北京市振兴发展新能源产业实施方案》提出统筹规划，研究制定充换电装置的标准和规范，加快建设新能源汽车配套基础设施，首个电动汽车充电站于6月底在航天桥建成。2010年，计划建成并投入运营120个电动汽车充电桩。
北京新能源汽车需求预测分析
北京开放优质的市场环境吸引了更多电动汽车企业，高品质的产品、先进的技术、优质的服务，外加政府大力度的补贴政策、逐步完善的充电网络，共同满足了普通消费者对于纯电动汽车购买和使用的多样化的需求。随着北京市电动汽车各项配套政策的研究落实，北京市纯电动汽车的保有量将呈现爆发性增长。
2.上海新能源汽车市场分析
上海新能源汽车发展现状分析
多年来上海十分重视节能与新能源汽车发展。几年前，同济大学承担了“十五”国家863电动汽车重大专项燃料电池轿车项目和“十一五”国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目，建立了一批节能与新能源汽车研发平台，开展了大量节能与新能源汽车示范运行，为节能与新能源汽车推广应用奠定了良好的基础。
上海新能源汽车需求预测分析
用近一年的时间与上海、纽约、巴黎市政府合作，进行大都市如何实现电动汽车产业化的深入研究。调查数据显示，90%的本地消费者除了节假日出游的行驶里程要求超过75公里外，日常上下班/学，琐事或社交休闲的行驶里程要求均在50公里以内，电动汽车能够满足大部分消费者除郊游以外的日常行驶里程要求。
3.广州新能源汽车市场分析
广州新能源汽车发展现状分析
广州市连续六年作为新能源汽车推广应用试点城市，推广新能源汽车超过1.6万辆，均超额完成任务，其中第二阶段（2013-2015年）推广应用新能源汽车14597辆，超额完成原定1万辆的任务，占广东省总量的23%。广州近三年安排补贴资金超过13亿元。在推广超过1.6万辆的新能源汽车中，其中公共服务领域新能源汽车占19%、私人消费占64%、企业通勤和租赁占17%。
广州新能源汽车需求预测分析
2016年3月，广州率先在全国出台《广州制造2025战略规划》，将节能与新能源汽车作为重点打造的十大产业之一。《广州制造2025战略规划》提出，到2020年，形成完善的产业配套体系和创新体系，自主品牌汽车实现跨越式发展，总产值3800亿元；到2025年，新能源汽车年产量突破100万辆，自主品牌节能与新能源汽车同国际先进水平接轨，实现总产值达到6500亿元。
五、中国新能源汽车主要企业分析
1.上海汽车集团股份有限公司经营分析
新能源汽车技术路线
公司确定“三电”核心技术路线。“三电”是指“电机、电控、电池”新能源汽车三大瓶颈，国内领先的三电核心技术研发力量和产业链建设进展，是公司实现新能源产业化的重要保障。在新能源汽车的研发上，公司明确了以混合动力为重点，燃料电池为方向，同时加快替代产品的研发。混合动力汽车、燃料电池汽车、代用燃料汽车成为公司新能源战略的三大重点。
新能源汽车销量分析
2015年初，上汽乘用车收获新能源“大单”，与赛特康签订1000辆采购订单并合作共建充电设施、合作开展分时租赁业务。在政策扶持、金融服务推出等利好影响下，上汽新能源汽车销售逐渐提升。上汽集团准备从2015年起提高新能源汽车产能，并且未来每年上汽都将推出一款插电产品。
企业的营收能力分析
2016年一季度，公司营业收入为1851.56亿元，营业利润、利润总额和净利润分别为123.05亿元、131.38亿元和79.36亿元。
企业盈利能力分析
2016年一季度，公司的毛利率和销售利润率分别为13.73%、7.07%；净资产收益率和总资产报酬率分别为4.55%和2.69%；三项费用增长率为30.99%，公司费用管控能力度有待加强。
企业运营能力分析
2016年一季度，公司的存货周转率为3.89次；应收账款周转率为6.06次；总资产周转率为0.38次。
新能源汽车发展规划
上汽集团未来五年将加注200亿元，最终投放30款以上全新新能源车型。上汽集团制定了销售目标到2020年，新能源汽车销量力争达到60万辆，其中自主品牌汽车将达20万辆。如果实现这一目标，上汽集团将占据中国新能源汽车15%至20%的市场份额。
2.北汽福田汽车股份有限公司经营分析
新能源汽车技术路线
北汽福田汽车股份有限公司2004年于昌平厂区成立新能源汽车设计制造产业基地，已经建成汽车工程研究院、新能源汽车技术中心、节能减排重点试验室、绿色能源试制试验所等专业研发设计中心。基地拥有与世界同步的三大绿色能源技术清洁能源技术、替代能源技术和新能源技术，同时已经形成四大核心设计制造工程中心：混合动力、纯电动、氢燃料和高效节能发动机设计制造工程中心。
新能源汽车销量分析
2015年，福田汽车紧随社会态势，在治理雾霾，开发环保产品等方面积极应对，在严格遵守排放法规升级规定的同时加大对新能源汽车的研发力度。2015年，新能源汽车销量4206台，其中：纯电动大中客车4008台、纯电动高端轻卡物流车198台。新能源产品销量同比增长141.72%，公司的新能源汽车取得了跨越式发展。
企业的营收能力分析
2016年一季度，公司实现营业收入为831748.75万元，营业利润、利润总额和净利润分别为-12836.22万元、6779.91万元和7428.71万元。
企业盈利能力分析
2016年一季度，公司的毛利率为12.23%；净资产收益率和总资产报酬率分别为0.40%和0.10%；三项费用增长率为15.47%。
企业偿债能力分析
2016年一季度，公司资产负债率为59.74%；股东权益比为39.85%；已获利息倍数为-1.74倍；流动比率和速动比率分别为0.81和0.61。
新能源汽车发展规划
根据福田汽车产品升级规划，十三五期间，福田欧辉自主创新研发的新能源技术最新成果，将全面应用于福田欧辉客车、福田欧辉环境装备两大产品品牌旗下463款产品，完成福田欧辉全系产品的优化升级。产品在可靠、安全、节能、舒适、智能等方面将全面提升。同时，2016-2020年期间，福田欧辉计划先后推出50-60款全新一代新能源客车产品，30-40款全新环境装备产品，完成产品线的进一步拓展和产品结构的优化调整。
六、中国新能源汽车
投融资及投资机会分析
1.互联网环境下新能源汽车行业投资机会分析
2010-2015年互联网发展概况
（一）2010-2015年互联网普及应用增长分析
截至2015年12月，我国网民规模达6.88亿，全年共计新增网民3951万人。互联网普及率为50.3%，较2014年底提升了2.4个百分点。
（二）2010-2015年移动互联网发展情况分析
未来几年，中国移动网购仍将保持较快增长，2018年移动网购市场交易规模将超过5万亿元。移动端的随时随地、碎片化、高互动等特征，让移动端成为纽带，助推网购市场向“线上+线下”，“社交+消费”，“PC+手机+TV”，“娱乐+消费”等方向发展，实现整合营销、多屏互动等模式。
2.新能源汽车行业的发展前景预测
新能源汽车行业的发展趋势分析
（一）经济效益明显的节能汽车将先发展
目前，混合动力等节能汽车技术相对比较成熟，也越来越接近消费者的需求。比如丰田普锐斯混动版在全球累计销量超过400万辆，稳居节能与新能源汽车销量第一，2012年，丰田推出的丰田凯美瑞混动版的售价仅比汽油版贵3.5万元，但其油耗仅为5.3L/100km，在7元/升左右油价背景下，有望在3-4年收回多出来的购车成本。
（二）充、换电站等基础设施将迎来建设潮
到2020年，全国电动汽车保有量将超过500万辆，充电设施网络满足城际间和区域内纯电动汽车运行需要，实现规模化商业运营。
（三）新能源公交客车短期内仍然是主流
从2009年政府不断出台各种支持政策到2010年世博会和广州亚运会的示范效应加强，以及政府在公共交通服务领域的扶持力度进一步提升，新能源汽车销量稳步增长，2015年，我国新能源汽车销量约为33.11万辆，同比增长342.65%。
（四）政府公务用车市场也将开始兴起，成为重要需求市场之一
2014-2016年，中央国家机关以及新能源汽车推广应用城市的政府机关及公共机构购买的新能源汽车占当年配备更新车辆总量的比例不低于30%，以后逐年扩大应用规模，这将带来约80亿左右的市场空间。
新能源汽车行业的发展前景预测
2015年出台的《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》提出：到2020年全国电动汽车保有量将超过500万辆，其中电动公交车超过20万辆，电动出租车超过30万辆，电动环卫、物流等专用车超过20万辆，电动公务与私人乘用车超过430万辆。
但从我国新能源汽车的销售情况来看，与2020年的销售目标还有较大的差距。2008-2015年，我国新能源汽车销量占汽车销量的比重逐年提升，2015年达到了1.3%。前瞻分析预测，到2021年，我国新能源汽车销量占汽车销量的比重将会在3.8%左右，销量约为130.8万辆。（文章来源：前瞻产业研究院）
2、新能源汽车轻量化路径及前景分析
《中国制造2025》中提出:“继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展,掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术,提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力,形成从关键零部件到整车的完整工业体系和创新体系,推动自主品牌节能与新能源汽车同国际先进水平接轨。我们认为轻量化将伴随着汽车的电动化、智能化,成为未来十年新能源汽车发展的重点。
1、新能源汽车轻量化的必要性
汽车的行驶阻力与车重成正比,车重增加,会使汽车的油耗大部分消耗在自重上,在100公里时速以下,重量因素决定80%的油耗;时速100公里以上,风阻就成为油耗的主要因素。国际铝业协会报告指出,汽车自重每减少10%,燃油消耗可降低6%～8%。因此,轻量化是节油的重要途径。
电动汽车由于特殊的电池驱动结构,相比传统汽车,由于受电池重量及续航里程因素的影响,对车重更加敏感。新能源汽车电池的重量增加了数百公斤,需要针对车身的耐久性能做特殊设计;同时使用了额外的高压电,对其安全性要求更高,包括整车的密封、车身的结构、更苛刻的防水要求等。所有这些要求都对新能源汽车的轻量化开发提出了巨大的挑战。
目前,能够使用的动力电池的单位比能量与传统汽车使用液体燃料的单位比能量差距巨大,动力电池系统通常占整车总质量的30%-40%。这就决定了电动汽车在与传统汽车同等排放量的单位能耗(电耗量/100 km)下,不能像传统汽车那样靠一次补充能量来实现长距离的行驶。因此,电动汽车必须在电气化的同时采取比传统意义上的轻量化技术更先进的方法和措施。
尤其在混合动力汽车领域,由于混合动力汽车的多样性和特殊性,使得整车结构设计和总布置存在很多困难,而且对整车质量的要求较传统汽车大大提高。为解决上述问题,结合混合动力汽车整车布置的具体情况,从汽车材料、结构特点等方面对混合动力汽车车身结构进行优化分析和设计,是实现混合动力汽车轻量化的关键。
轻量化对新能源汽车是艰巨的任务,只有轻量化才能减少昂贵的电池重量,降低整车成本,从而接近市场需求。另外,国家对新能源汽车的补贴也与单位载质量能量消耗量(Ekg)挂勾,轻量化是Ekg降低的重要手段,因此从车企角度,整车轻量化也是产品研发生产的方向。
2、新能源汽车轻量化的实现路径
汽车轻量化技术方法有很多,是一个系统工程。新能源汽车的轻量化应从以下两个重点方向开展工作:一是实现整车30%-40%以上的轻量化抵消动力系统净增加的质量(适应现有可用的比能量较低的商品化能源);二是实现动力能源的轻量化提高现有新能源的比能量或开发新的动力电源。只有这样,才能有效解决新能源汽车自身重量大、续驶里程短的问题。
电动汽车轻量化不仅是车身的轻量化,还包含传动设备、电池等。例如增加单位体积的电池容量以实现轻量化,目前对这一技术已能工程化。通过电池的重新排列布置也是提高系统能量密度的有效手段之一。例如通过对电芯尺寸的研究设计,与整车布置相匹配,更高效放置更多的电池,从而使电池箱体积不变,增加电芯数量,实现更长的续驶里程。
就整车制造而言,轻量化技术可以分为三个主要方面:材料、结构设计、制造工艺。
首先是应用高强度和轻质材料,比如高强度钢材、超高强度钢板、铝合金、镁合金、工程塑料及纤维增强复合材料等。
其次是结构的轻量化优化设计,利用结构解析和CAD、CAE等技术进行结构的优化设计,以减少无用材料、减轻壁厚、减少零部件数量等。
第三是采用先进的制造工艺技术,如激光拼焊、辊压成形、高强度钢热成形、内高压成形等先进制造技术,结构胶粘接和异种材料铆接等先进连接技术。
其中,采用轻质材料是当前轻量化主流。
1)轻量化材料
轻量化材料指的是低密度、高强度,在整车上应用后可提升单位面积承载质量的材料,最常用的如高强钢、轻质合金(铝合金、镁合金等)、非金属材料等。
高强度钢:我国普通高强度钢发展迅猛,车身使用比例接近50%,预计未来可以达到60-65%。超高强度和先进高强度钢材大幅落后,目前使用比例只有5%,预计未来将有3倍提升空间。综合来看,我国汽车HSS级以上钢材比例将从55%提升到70%以上,估计单车需求量增加30%左右。按照2015年33万辆新能源汽车销量,高强度钢消耗近16.5万吨。我们预计到2020年新能源汽车销量可达150万辆,高强度钢需求为75万吨,是当前规模的五倍。
铝合金:铝合金减重效果显著优于钢铁。汽车使用1 kg铝可替代自重2.25 kg钢材,减重比例高达125%,整个使用寿命周期内可减少废气排放20 kg。以铝代钢的结构设计优化可以实现二次减重,效果可达直接减重的50%-100%。国产汽车用铝迎来战略机遇期。2014年中国汽车平均每辆用铝不到110kg,远低于北美的158kg/辆和欧洲的145kg/辆。预计未来五年CAGR高达10%,到2020年可以达到170kg/辆,单车使用量提升50%左右,车用铝材迎来快速成长的窗口期。
镁合金:镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一,蕴藏量丰富,在宇宙中含量第八,在地壳中含量丰度2%。含镁矿物主要来自白云岩、菱镁矿、水镁矿和橄榄石等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的资源。中国是世界上镁资源最为丰富的国家,镁资源矿石类型全,分布广,储量产量均居世界第一。密度小,比铝轻三分之一,其比强度(抗拉强度与密度之比值)较铝合金高,疲劳极限高,能比铝合金承受较大的冲击载荷,导热性好,铸造性好;尺寸稳定性好,易于回收,有良好的切削加工性,有较好的减振性能,在诸多方面比工程塑料优越,可替代工程塑料,在煤油、汽油、矿物油和碱类中的耐耐蚀性较高等。将是未来发展前景极为广泛的金属类材料。
玻纤复材:目前汽车厂商节能降耗压力大,汽车轻量化是实现节能降耗重要途径,玻纤增强热塑性复合材料是汽车轻量化主流材料。玻纤增强复合材料在性能、成本上优于普通塑料和铝合金等材料。一方面玻纤增强复合材料相比普通塑料的耐热性、抗冲击等指标领先,另一方面玻纤增强复合材料较铝合金等在成本上优势突出。目前我国玻纤增强复合材料市场主要以化工类企业为主,单一客户需求量有限,企业需要具备技术+销售结合的能力开拓新市场。目前总体来看大型企业偏少,集中度不高。
工程塑料:工程塑料具有突出的成型性、轻量化以及面对强烈撞击时能够缓冲吸能,已成为一个衡量一个国家汽车工业发展水平的重要指标。据统计,发达国家汽车的单车塑料平均使用量为120千克,占汽车总重量的12%-20%,而这个比例还将持续升高,预计到2020年,发达国家汽车平均用塑料量将达到500千克/辆以上。然而塑料刚度低、易老化,未来在车身大量运用仍面临不少安全隐患。
碳纤维:碳纤维力学性能优异,密度不到钢的1/4,抗拉强度却是钢的7-9倍,是唯一一种在2000℃以上的高温惰性环境中强度不下降的物质。宝马在i3和i8量产车上的大规模运用更是将碳纤维造车风潮推向顶峰。然而碳纤维也是一种脆性材料,一旦受力过大就会直接断裂,损坏后基本无法修复,而高昂的制造成本和回收费用更使得当前碳纤维的应用主要还局限于高端跑车、越野车和运动赛车上。
在新能源汽车领域,将以碳纤维复合材料为重点突破口,从基础研究和数据积累做起,从少量选装套件做起,逐步向车身覆盖件、结构件、功能键延伸。
在新能源汽车中,电池箱体材料的轻量化也成为近年来企业研发的热点。传统的电池箱体采用钢板、铝合金等材料铸造,然后对表面进行喷涂处理。而碳纤维具有较高的比强度,碳纤维与环氧树脂形成的复合材料密度仅为1.6kg/m3,是典型的高强度轻量化材料,并且其还具有优良的耐蚀性和阻燃性,因而在性能方面是传统金属材质电池箱体的理想替代品。
2)结构设计
在现代汽车工业中,CAD/CAE/CAM等计算机一体化技术在汽车的设计过程中起着非常重要的作用。利用CAD/CAE/CAM一体化技术,可以准确地对新能源汽车的实体结构和布局进行设计,对各关键构件板材厚度的变化进行灵活分析,并可从数据库中提取由系统直接生成的有关该车的相关数据进行工程分析及刚度、强度计算,实现对汽车零部件的精简、整体化和轻质化。同时,通过开发新能源汽车车身、底盘、动力传动系统等大型零部件整体加工技术及相关的模块化设计、制造技术,使新能源汽车从制造到使用各个环节都真正实现节能、环保。通过结合参数反演技术、多目标全局优化等现代车身设计方法,研究汽车轻量化结构的优化设计技术,包括多种轻量化材料的匹配、零部件的优化分块等。从结构上减少零部件数量,确保在汽车整车性能不变的前提下达到减轻自重的目的。
车身轻量化不是单纯的一味减轻质量,车身在轻量化过程中需要考虑很多方面,整车结构的安全性便是其中最重要的一点。由于目前国内外还没有统一制定新能源汽车的安全碰撞标准及其他安全指标,汽车生产企业在进行轻量化的过程中需要运用仿真软件ANSYS、CATIA、UG进行仿真设计,对轻量化设计后的车身进行结构刚度、材料疲劳性及安全碰撞等分析,从而提高新能源汽车的可靠性和安全性。
随着并行工程、计算机技术等现代工程技术的快速发展及其在汽车车身设计分析中的广泛应用,新能源汽车车身结构轻量化设计的发展呈现出以下特点:①结构设计与性能分析并行;②优化思想在设计的各个阶段均被运用;③虚拟仿真实验技术得以采用,并部分用于代替实物实验;④车身概念设计成为车身设计的一个重要阶段;⑤有限元法得到广泛应用。
3)制造工艺
在完成车身结构优化设计和选用轻量化材料之后,激光拼焊技术、热压成型技术等先进的加工制造工艺成为了是新能源汽车轻量化目标实现的关键因素,直接决定汽车轻量化应用的结果是否成功。
人们对新能源汽车的需求趋向于安全性更强、质量更轻且燃料利用效率更高等方面,先进高强度钢材、工程塑料及轻质金属等多种材料成为新能源汽车的重要车体结构材料。如果将上述材料单独使用,就会给最大限度减轻车体质量的潜能带来限制。通过粘接、铆接、翻边搭接、钎焊、螺纹连接等多种连接技术,巧妙地将上述多种减轻车体质量的材料结合在一起,能够克服安全性差、质量难以减轻和加工成本高等难题,从而为新能源汽车提供一种多材料优化组合的轻量化车身结构。
另外,新能源汽车制造中开始研究热冲压成形技术。热冲压成形技术是一个塑性变形和材料组织变化同时产生的工艺,因此塑性加工技术人员和材料开发技术人员必须比以往的冷加工成形研究更加密切协作。加热冷却技术必须结合新能源车身和底盘零部件的结构设计进行深入研究,以便可以实现零部件不同部位到达预期强度的要求。
3、新能源汽车轻量化前景
虽然轻量化材料的确能降低汽车的整体重量和碳排放量,但也大大增加了汽车的成本,目前新能源汽车轻量化的成本还没有具体量化的数据。车企及动力电池企业在轻量化方面更多的是在现有材料体系上减少用量,在设计与造型上作些改造,从而降低车重。轻量化材料应用方面国内还处于研发阶段,现有车型均没有批量化应用新型材料。新材料从实验到量产周期长,且研发成本高,企业还没有大规模地进行研发。目前主要是国外车企进行研发,国内大型车企也有相关技术储备,小企业处于跟风状态。
随着新能源汽车产品的成熟,产销量逐渐增多,成本也会随之下降,市场竞争将会围绕产品性能与品牌等方面展开,新能源汽车将直接与传统汽车竞争。随着消费者对汽车要求的提升,轻量化的需求也会越来越高,现在工艺及结构设计已不能满足整车对轻量化的要求,新材料的应用将会成为普遍现象。（来源：一览众咨询）
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