碳纤维助力汽车轻量化
C H I N A F A W，T H E F I R S T C A R
2018/8
目录
C o n t e n t
一、轻量化背景与碳纤维复合材料性能特点
二、碳纤维复合材料的行业应用与新技术
三、一汽在碳纤维复合材料方面的技术开发工作
四、汽车行业对碳纤维的需求和展望
⏹我国汽车行业飞速发展，能源安全、节能减排成为汽车产业可持续发展面临的重要问题。

6.9
5
20162020
四阶段油耗法规：5L/100Km
☐2020年四阶段油耗达到5.0L/100km ☐2025年五阶段油耗预计4.0L/100km ☐预计减少CO 2排放约1.13亿吨
☐动力电池模块比能量达到300瓦时/公斤以上
《节能与新能源汽车产业发展规划》
《乘用车企业平均燃料消耗量》 2015年12月12日，各国在巴黎气候大会上通过《巴黎协定》，联合治理CO2排放问题。

我国承诺将于2030年左右，使二氧化碳排放达到峰值，并尽早实现。

中国CO 2排放量居世界首位，已经占到CO 2排放总量的20%以上，远高于其他国家。

各国全球CO 2排放量
汽车排放占全球CO2排放量25%，已经成为温室效应和环境污染重要来源之一。

全球CO 2排放量行业占比
《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》
☐“双积分”制度将加速汽车业向低油耗低碳排放发展
☐按照政策要求，国内所有年销量3万辆以上的汽车制造企业和汽车进口商都要满足平均燃料值积分和新能源汽车积分这两项积分政策
国家法规政策
环境压力与政策背景
⏹汽车轻量化对整车性能提升和为用户创造价值，都有着重要的意义。

⏹汽车轻量化，是汽车节能减排的关键手段，是企业满足国家法规的重要途径。

整车降重10%
油耗减少6-8%
排放减少6-7%
制动距离减少3-4%
加速时间减少6-8%
提高轮胎寿命7%
提高耐久性能提高操控性能
降低电池成本
☐降重100kg 后，可实现降油耗6-8%
☐底盘、传动系的旋转零件每降重1kg 的效果是其他零部件的5~10倍
乘用车：
降低油耗，增加CAFC 积分
新能源汽车：
提高续航，增加新能源积分
☐降重100kg ，相当于续航里程提升6-8%左右
☐降重100kg 后，可增加用户利润5000元
商用车：
降低油耗，增加经济效益
轻量化的现实意义
材料轻量化
•高强钢
•铝合金 •镁合金
•改性塑料及其纤维增强材料 •碳纤维复合材料
轻量化技术路径
汽车轻量化的三种技术路径
结构设计轻量化 •拓扑优化
•尺寸优化 •形状优化 •多学科优化
制造工艺创新
•内高压成型技术
•热冲压成型技术 •激光拼焊板技术 •微发泡技术
轻质高强
密度约为钢的1/5（ 1.5g/cm3 ）； 强度约1500~3000MPa （单向铺层）。

可设计性强、集成度高
调整纤维方向和铺层厚度以满足性能要求； 合理的拼搭接方式使得零件集成化。

抗疲劳性能优良 疲劳强度达到静载强度的70%-80%。

热膨胀系数低
热膨胀系数约为钢材的1/4。

不足
碳纤维复合材料性能特点
碳纤维复合材料将是汽车深度轻量化的理想材料！ [ 模量“低”]
为了保证刚度，往往造成过强度的设计！
[0/90/45/-45]S
[0]8
拉伸模量
单纤维单丝：
230GPa 左右
单向层合板：
120~140GPa 左右
准各向同性层合板：
60~80GPa 左右
优势
二、碳纤维复合材料的行业应用与新技术
宝马7系
三维编织预成型+HP-RTM成型（hollow），材料利用率＞90%
具备工业化批量生产的能力（6台编织机，每天供应部件＞500）
预成型件：[预浸料+干式环氧结构胶膜]
在B柱中模压成型，一步粘接固化。

自动化生产线，将UD预浸料转换成2D预成型件，
每天可生产多达500辆汽车的B柱预制件。

先进的量产制造工艺
•打造“Carbon Core”的钢铝碳混合车身结构，车身
中应用16个碳纤维部件，采用了4种不同成型工艺。