客觀地說，大家在這方面也做了不少工作，不少廠家對外發(fā)布了許多成果，而大規(guī)模推廣應(yīng)用起來的不多。如果要把新材料用到車上來，主要困難是工藝上要解決的問題太多，如果要進(jìn)行顛覆性工藝改革，推廣起來，涉及到方方面面，其阻力是可以想象的。
 

大家普遍認(rèn)為，以碳纖維為代表的復(fù)合材料對電動(dòng)客車而言，是很接地氣的工程技術(shù)方案，但是目前成本過高，客車上推廣應(yīng)用基本處在紙上談兵的狀態(tài)。下面是筆者對電動(dòng)客車用復(fù)合材料推廣應(yīng)用技術(shù)路線的研究。

一、什么是工程復(fù)合材料
 

       復(fù)合材料是由金屬材料、陶瓷材料或高分子材料等兩種或兩種以上的材料經(jīng)過復(fù)合工藝而制備的多相材料。復(fù)合材料由連續(xù)相的基體和被基體包容的相增強(qiáng)體組成。基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、石墨、橡膠、陶瓷、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、石棉纖維、碳化硅纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。
 

        實(shí)際上客車用的復(fù)合材料還是比較多了，比如玻璃纖維做玻璃鋼前（后）圍、芳綸纖維做的蜂窩板等。這里討論的電動(dòng)客車用復(fù)合材料，主要是指纖維成分的材料，具體是指“碳纖維”為增強(qiáng)材料的零部件和總成件。
 

        采用指纖維成分的工程復(fù)合材料的主要意圖是，替代金色材料減重、替代木質(zhì)材料防火，保安全。電動(dòng)客車用復(fù)合材料的主要意圖是減重，實(shí)現(xiàn)輕量化。
 

二、目前電動(dòng)客車用復(fù)合材料的不足
 

       目前車用復(fù)合材料主要是內(nèi)飾件， 如果用玻璃纖維件，做車前圍、后圍的包覆件，目前出發(fā)點(diǎn)，基于美觀效果，其減重作用還不突出。隨著電動(dòng)客車的發(fā)展，一次持續(xù)里程是短板的情況下，客車企業(yè)要主動(dòng)作為，不能被動(dòng)等待動(dòng)力電池比能量的提升。客觀地講，動(dòng)力電池比能量提升的進(jìn)度還是比較緩慢的。而長途客車一次持續(xù)里程，用戶滿意的基本要求在500公里以上，城市公交一次性持續(xù)里程，用戶滿意的基本要求在300公里以上。站在客車生產(chǎn)企業(yè)的角度而言，電動(dòng)客車用復(fù)合材料做內(nèi)飾件，強(qiáng)化美觀性，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。當(dāng)前，推廣復(fù)合材料應(yīng)用的抓手是，要用復(fù)合材料去輕量化特性，實(shí)現(xiàn)承重結(jié)構(gòu)的零部件和機(jī)構(gòu)件。
 

三、要求復(fù)合材料能做承載鋼梁等總成件，電動(dòng)客車輕量化是重頭戲
 

        什么樣的復(fù)合材料能做承載鋼梁等總成件呢？毫無疑問是，“碳纖維”為增強(qiáng)材料做的總成件。為什么是碳纖維呢？碳纖維基本特性有：
 

        碳纖維（carbon fiber）是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。按性能可分為通用型、高強(qiáng)型、中模高強(qiáng)型、高模型和超高模型碳纖維；按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型。碳纖維材料是開發(fā)承載鋼梁等總成件的必選項(xiàng)，
 

四、碳纖維復(fù)合材料開發(fā)純電動(dòng)客車的實(shí)例
 

        客觀地說，具體到碳纖維復(fù)合材料特性，要求客車廠的工程技術(shù)人員掌握到為客車整車、零部件開發(fā)設(shè)計(jì)的水平，是相當(dāng)困難的或者基本沒有可能性。不像不像金屬材料，其特性有手冊可查。所以說，要用碳纖維復(fù)合材料開發(fā)客車結(jié)構(gòu)（骨架），困難重重。必須要得到碳纖維復(fù)合材料研發(fā)公司的工程技術(shù)員的積極支持和深度參與。下面中外企業(yè)是用碳纖維復(fù)合材料開發(fā)車型（見圖1）和（圖2）。

        2017年9月美國Proterra一款12m客車（載電660KWh)創(chuàng)下一次充電連續(xù)行駛1700Km的世界記錄，碳纖維復(fù)合材料輕量化技術(shù)的應(yīng)用成為創(chuàng)紀(jì)錄的核心技術(shù)之一，顛覆性的全新設(shè)計(jì)的復(fù)合材料車身和全新設(shè)計(jì)的整車（圖1），其全壽命生命周期其綜合成本為同級別燃油車的70%。

        圖2 是中國企業(yè)采用全復(fù)材車身（產(chǎn)品通過3C認(rèn)證），整車（圖2）總重量僅為8.5噸，是目前上了工信部新能源車公告同車型中最輕的，其續(xù)航里程可達(dá)420公里，減重效果體現(xiàn)在3 個(gè)方面：
 

        結(jié)構(gòu)減重：復(fù)材車身部件重1755kg，相比金屬車身減重1噸，具有良好的保溫、降噪性能，優(yōu)異的耐腐蝕、抗疲勞特性；
 

        衍生減重：可省去內(nèi)飾、地板、電池箱及托架等，共計(jì)約500kg，續(xù)航里程，可達(dá)到400km；

        裝配線大大簡化，減少40%以上整車裝配線，固定資產(chǎn)投資可減少30%以上的廠房面積。

強(qiáng)調(diào)：中國企業(yè)生產(chǎn)的碳纖維的復(fù)合材料，在高鐵列車上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，目前已經(jīng)可以用碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)出承載彈簧，替代板簧。這樣一來，純電動(dòng)客車輕量化水平，有一個(gè)質(zhì)的提高。
 

五、碳纖維復(fù)合材料在電動(dòng)客車推廣難度分析
 

        以上中外碳纖維復(fù)合材料電動(dòng)客車的研發(fā)成功，表明這種材料技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)成功，但是并不表明，可以在在電動(dòng)客車研發(fā)中可以推廣應(yīng)用這種材料了。認(rèn)真思考一下，其推廣難度是相當(dāng)大的。主要有：
 

       用“外柔內(nèi)剛”特性的碳纖維材料生產(chǎn)出來的總成件（零部件）的功能和技術(shù)參數(shù)是將由材料配方?jīng)Q定的，即不同的總成件，有特定的材料配方。這對客車廠工程技術(shù)員而言是一個(gè)挑戰(zhàn)，目前客車廠工程技術(shù)人員是機(jī)械或者電器專業(yè)的，而纖維這種復(fù)合材料是高分子專業(yè)，相差太遠(yuǎn)。
 

        用碳纖維這種復(fù)合材料做成零部件以后，目前的機(jī)械加工設(shè)備，會(huì)用得很少了。這個(gè)材料主要用模具成型的。實(shí)際上一臺12米客車，有多少不同零部件，就要多少個(gè)模具配套。實(shí)際研發(fā)中，零部件外形結(jié)構(gòu)變化較快，如果批量太少，要開發(fā)太多的模具，這不現(xiàn)實(shí)。
 

        碳纖維材料與鋼材規(guī)格特性不一樣。目前客車用的金屬材料規(guī)格（特性）基本穩(wěn)定，尤其的板材和型材，規(guī)格基本標(biāo)準(zhǔn)化。碳纖維“外柔內(nèi)剛”特性說明，他的規(guī)格不便于標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)出來的零部件的質(zhì)量保障體系，如何建立？目前沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。
 

        一句話，如果12米純電動(dòng)客車全部用碳纖維材料，必須予以系統(tǒng)地、正向設(shè)計(jì)，這對目前已經(jīng)成熟、成型的設(shè)計(jì)體系，這是一個(gè)顛覆。顛覆是一種嚴(yán)重的破壞行為，這對客車企業(yè)而言，是不能接受的。
 

六、電動(dòng)客車用復(fù)合材料推廣應(yīng)用技術(shù)路線
 

        碳纖維材料是汽車，尤其是純電動(dòng)汽車用料的必然趨勢。目前是大家認(rèn)識不到位，隨時(shí)間推移，一定會(huì)有越來越來愈多的整車廠家和零部件廠家會(huì)采用這種復(fù)合材料。目前采用金屬材料（鋼鐵或者合金鋁）設(shè)計(jì)和加工汽車零部件和總成件技術(shù)，最終被顛覆是不可避免的。
 

        純電動(dòng)客車（零部件）廠要迎難而上，組織工程技術(shù)人員，學(xué)習(xí)碳纖維材料成型有關(guān)技術(shù)，認(rèn)識到采用碳纖維材料是客車輕量化的主攻方向，介于越早越主動(dòng)。電動(dòng)汽車一次持續(xù)里程只有能燃油汽車具有可比性，才可以說，純電動(dòng)汽車可以超越燃油汽車了。提高出電動(dòng)汽車一次持續(xù)里程，整車和零部件廠可以挖潛空間比較大的。具體地說，是輕量化；再細(xì)化，就是碳纖維材料的推廣與應(yīng)用了；
 

       碳纖維材料技術(shù)目前基本掌握在中央企業(yè)手上，基礎(chǔ)研究基本完成。目前推廣應(yīng)用不起來，是因?yàn)榭蛙嚠a(chǎn)量不高，而零部件規(guī)格多，而模具成本過高，其材料成本比玻璃鋼的材料高出太多；
 

        碳纖維材料供應(yīng)廠家，要打開市場，要提高推廣應(yīng)用規(guī)模。建議其，當(dāng)前是要進(jìn)行市場培育，比如說，與客車廠家聯(lián)手，開發(fā)通用零部件，提供開發(fā)模具支持，驗(yàn)證零部件的可行性，減少客車廠家采用新技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等，叫整車廠嘗到甜頭；
 

        碳纖維材料供應(yīng)廠家，要公開技術(shù)專利，供整車（零部件）廠免費(fèi)使用，市場培育是要有花費(fèi)的，碳纖維材料供應(yīng)廠家眼睛要盯住“材料”供應(yīng)上即可；
 

        一句話，碳纖維材料供應(yīng)廠家與客車整車廠家，誰也離不開誰。“先有蛋，還是先有雞”總是困惑人們對新技術(shù)推廣應(yīng)用。筆者理解，碳纖維材料推廣應(yīng)用的主動(dòng)權(quán)在上游材料廠家，如果碳纖維材料廠家，頂層設(shè)計(jì)出來了，在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)布局，予以推進(jìn)，我國汽車界推廣應(yīng)用碳纖維材料一定會(huì)打開局面的。