碳纖維電動汽車——發展電動汽車的必然選擇
一、電動車是汽車未來市場的必然趨勢
1.國家政策驅使
2014年5月7日，工信部發布《蘭亍加強乘用車企業平均燃料消耗管理的通知(征求意見稿)》，其中為了達到2015年我國生產的乘用車平均燃料消耗量要降至6.9L/100Km及2020年進一步降至5.0L/100Km的目標，針對不達標的企業提出了懲罰措施。如此壓力倒逼車企尋求技術轉型。 
圖1：2010年世界各國的油耗
一直以來，我國乘用車在提升產品油耗方面步伐較慢。從2006年到2012年，平均每年油耗只降低了1 .3%。目前，國內乘用車的平均油耗為7.38升/100公里。79家國產乘用車企業中，有22家未能達標。要達到2015/2020年平均油耗大限,根本出路是新能源、新材料雙輪驅勱！
2.汽車產業趨勢
歐洲電動汽車將占新車市場的20%，德法政府將實現清潔能源汽車累計產量200萬輛的目標。我國要求到2020年，新能源汽車生產能力將達200萬輛、累計產銷量超過500輛。“中國制造2025”將“節能與新能源汽車”列入十大領域之一。
二、減重是目前電動車解決續航的主要手段
研究表明，約75%的油耗與整車質量有關，降低汽車質量, 就可有效降低油耗以及排放。目前，大量研究表明，汽車質量每下降10%，油耗下降6-8%，排放降低4%。
圖2：車重與定速燃料效率的關系
圖3：純電動車整車質量與續航能力關系
表1：純電動車整車質量與續航能力關系
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總重量(Kg) |
1550 |
1407 |
1253 |
1154 |
1011 |
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行程（km） |
186 |
203.6 |
226.6 |
244.3 |
275.5
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由圖2與3及表1可以明顯看出，汽車重量越低燃料的效率越高，從而使汽車的續航能力大大提升。所以，汽車輕量化是汽車節能與環保，提高續航能力最有效的措施之一。
三、碳纖維增強復合材料是目前解決減重的最好方法
1.各種材料的減重能力
下面，我們來看看各種材料的減重情況：以耗鋼材400kg為標準，高強度鋼材則需要320kg，鋁合金240kg，鎂合金220kg，復合材料160kg，減重潛力分別為：10%—20%、40%、50%以及復合材料的60%。
圖4：各種材料減重潛力
2.各種材料車身質量對比
表2 各種材料車身質量對比
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材料 |
鋼 |
片狀模塑料 |
玻纖復合材料 |
玻纖/碳纖復合材料 |
碳纖維復合材料 |
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質量 |
367.0 |
286.2 |
241.3 |
193.6 |
172 |
3.碳纖維增強復合材料在汽車減重上的應用實例
引領未來的寶馬碳纖維量產電動汽車，全碳纖維承載式車身總重只有112.2公斤。號稱“寶馬有史以來技術最先進的車型”的寶馬i系將再引領丐界汽車發展的潮流。這些車的4門兩蓋也都是復材（外板-工程塑料，內加強板-玱纖戒碳纖增強）材料制成。預測今后寶馬在CFRP（碳纖維增強復合材料）的應用方面會繼續領先，寶馬以外的歐洲各大汽車廠商也將陸續在每年2萬～5萬輛生產規模的量產車上采用CFRP。
圖5：寶馬i3電動汽車車身
總結：
政府嚴格的車輛油耗標準和二氧化碳排放法規，是新能源汽車選擇CFRP的重要推手。以美國為例，2017 至2025 年美國新款乘用車的燃料效率要求達到4.32 升/ 100 公里，比當前車輛水平幾乎提高一倍。據估算，典型的乘用車需減重245kg 才能達到此目標。在同樣續航里程條件下，電動汽車的重量比傳統汽車要超過200~300 kg 甚至更多。
因此為保證電勱汽車有較好續航里程和可承受的成本，電勱汽車的車身重量須減重50%以上。在所有輕量化材料中，CFRP是唯一能將鋼質零部件減重50~60%，卻能夠提供同等強度的先迚材料。所以說，GFRP是未來發展電動汽車的比然選擇。
