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北汽福田轻量化副总工程师任鹏:新能源产业的成功,不仅仅依靠单点技术的突破,更在于全行业的协同

3月28日-30日,以“夯实电动化推进智能化实现高质量发展”为主题的中国电动汽车百人会论坛(2025)在京隆重召开!本届论坛汇聚20+政府有关部门领导、30+院士专家、100+汽车及相关领域的企业代表,共议汽车产业变革新路径。在30日召开的汽车“三新”变革论坛上,北汽福田轻量化副总工程师任鹏发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录:


北汽福田轻量化副总工程师 任鹏

尊敬的各位领导、各位嘉宾、各位同仁:

大家上午好!很荣幸受到百人会的邀请来参加此次“三新”变革论坛,我来自北汽福田的任鹏,我主要负责轻量化和性能开发工作。刚才岚图的蒋总给我们介绍了乘用车在制造领域“三新”的一些应用,我这边更多是聚焦于商用车在“三新”上到底怎么做的,给大家做一个汇报。我今天汇报的主题是“三新聚变,智造跃迁,新能源商用车产业底层创新和价值的协同”。

我的分享主要是三个方面,第一是通过对商用车产业背景的分析,给出个人对商用车“三新”未来趋势的判断;第二是介绍北汽福田在“三新”方面做的一些尝试;第三就是对未来的展望,以及个人一些不太成熟的建议。

首先看产业背景和趋势,今年来,整个全球商用车产业正在经历前所未有的变革,低碳、环保已经成为了行业必须面对的课题和热点。我们看看碳排数据,昨天的图可以看到,在整个交通领域里面,汽车占整个交通领域里面的80%。第二张图说明商用车的保有量,虽然商用车的保有量只占了10%,但是它的碳排放占到了56%。最后我们看看这里面贡献最大的几个就是重型和轻型货车,基本上是其他的10倍或者30倍左右。

商用车如何去减碳呢?我认为最佳的一个答案就是新能源化。下面我们看看不同燃料类型轻型货车单位周转量的碳排放的数据,可以看到纯电动的和可再生能源电解水制氢的能源类型比其他所有的能源类型要低很多。

从产业数据上来看,商用车的新能源市场渗透率也在逐年提升,特别是从2020年以后,每年都在大跨步的提升,到2024年的时候,基本上接近了18%的商用车新能源的渗透率。

通过以上对产业的分析,以及对国内外相关“三新”技术趋势的调研和分析,结合目前市场竞争激烈的环境,我个人认为新材料、新结构和新工艺的变革,可能聚焦以下三个方面。第一是更轻量化,第二就是更环保,第三就是性价比更高。这里轻量化因为商用车是节能降耗的关键领域,新材料、新结构和新工艺协同创新的话,对实现整车减重和成本优化具有决定性的作用。低碳环保方面,商用车是节材减碳的重要部分,低碳材料的开发和应用对实现双碳战略也至关重要,持续降本的话,大家可能都能感受到这两年卷的程度。

下面主要围绕这三个方面,结合我们福田的一些实际案例给大家做一个汇报。

首先是轻量化。轻量化是我们福田公司的四大核心战略技术之一,新材料作为主要轻量化的技术手段,我们福田在新材料方面始终坚持着以福田+科研单位+供应商的开发模式,以企业需求为牵引,依托科研院所的理论深耕,构建产学研用一体化的生态,为结构减重和性能跃升提供支撑。这几年我们也在这上面做了探索,先后打造了行业首款已经量产应用的铝合金车架、复合材料板房,以及2GPa的板房钢,我们连通设备厂家、原材料厂家、零部件供应商、科研院所做行业首款低成本超轻热成型的货箱,完成材料的设计、设备、工艺,突破了大尺度加工的问题、热成型和焊接难的三大难题。相比上一代产品的话,用材强度提升了接近1倍,实现了减重20.6%,约合365公斤,给客户带来的收益从两个维度可以计算,一个通过减重的话,给客户带来运输收益大概在8500元左右,年收益在1600元左右,总收益在1万元左右。

新工艺方面,这两年集成化应用设计已经凸显出来了,2018年随着特斯拉Model Y一体化压铸的实施,行业集成设计之风比之前更胜。相对传统工艺,集成设计更有效降低成本,装配成本。我们对仪表板的骨架创新性的结合液胀成型和一体注塑成型,减重47%,从15公斤降到不到8公斤,零配件数量从59减少到31,生产工艺得到极大简化。

新结构方面人工智能的兴起极大促进创新结构设计,仿真式结构设计新的工具,传统的仿真计算资源消耗比较大,多物理场合比较复杂,计算迭代周期长限制了效率,传统的仿真主要是依靠经验去调试和试错,而人工智能和基于机器学习的推动数据驱动建模和自动化决策,为仿真提供了新思路,这一块我们联合北京理工大学创建了创成式的方法,基于设计目标和约束条件,自动生成多个优化方案,创成式结合算法和大数据功能,快速生成多个创新方案,具备人机协同作业、高效优化、多方案快速生成等核心特点。对比传统的拓扑的优化方法,节省了有限建模的设计,变更边界的设计,节省30%-50%左右,并且带来10%减重的效果。

第二个趋势是低碳,低碳材料推动绿色制造,针对降碳,北汽福田也立足于运营降碳和产品降碳,我们提出了2028年碳达峰,2050年全价值链碳中和,也提出了“EPMES双碳工程”,包含能效、产品、制造、生态、体系五个方面。北汽福田也是行业首家获得碳足迹标识的商用车企业,重卡、轻卡做了碳核算,此举为整车的算碳减碳提供依据。低碳材料是产品源头减碳的主要途径,我们围绕三大类的低碳材料也做了一些技术开发,包括低碳铝合金的轮毂的验证和应用,绿钢的应用,低碳非金属的研发,探索构建绿色低碳的产品用材体系。2023年的时候我们也是协同行业资源,结合玄武岩复合材料绿钢打造低碳材料卡车,实现减碳4吨左右,相当于219棵树一年二氧化碳的吸收。

第三个趋势是价值核心,也就是低成本,我这里所说的低成本可能不单指的是单一个零部件的成本,更多的是要去关注全生命周期成本的降低。举两个例子,一个例子就是以刹车盘为例,相比传统的灰铸铁的刹车盘热疲劳寿命提高了三倍。整车轻量化是20公斤。热疲劳性能提升5倍。因为重卡刹车盘是一个易损件,我们大概统计了一下,平均可能我们的整个生命周期内可能要更换10个以上,应用这个刹车盘次数7次左右,综合测算的话,换盘成本和轻量化收益可以给用户带来1万元的收益。此外,就是减少用户进站换款频率,因为用户进站的话,大概都会耽误半天这个周期,低故障,高出勤,提高出勤率。北汽福田打造主机厂、供应商和用户三赢的局面。

我们做新材料开发的企业都知道,主机厂都面临一个难题,前期小批量试制过程中高昂的成本投入。产品在规模效应未体现以前,由于前期模具工装设备的投入,使得试制产品的成本比较高,因此开发应用多品种、小批量、个性化、柔性定制的技术迫于眉睫,我们看看左下角的公式,通过左侧的公式可以看出,柔性工装,不同产品供应度对零部件产品影响巨大,这块我们创新性的采用了无模辊压技术,结合机器人高柔性、激光高效加热的技术辊压成型工艺,可以加工超高强度钢、铝合金等多种材料,另外就是也可以是多种界面,对比传统的辊压占地面积小,无需开这个成型模具,生产的话是也生产更加灵活。大幅降低了新产品开发的模具工装投入,同时也适用于多种产品的试制。

最后一部分是对未来的展望,共创新能源产业共同体。以上技术的一个变革离不开协同和合作,汽车产业目前不再是一个单一企业单打独斗,而是一场全产业链协同主体、系统合作的过程,这个过程中构建开放的研发生态显得尤为重要。北汽福田持续秉持产业化新技术、新能源跃升、产品国际化、成本优先四大原则,通过合纵联合建立计算创新平台、技术联盟、国家课题承担的多种方式,推动技术成果的共享和应用。对于高附加值的技术也可以通过投资联合筹资、产业孵化的形式促进技术、产业、资本的融合,共同推动关键技术的升级和迭代,提升产品性能和市场竞争力。

新能源产业的成功,不仅仅依靠单点技术的突破,更在于全行业的协同。政府、车企、供应商要形成共创共赢的产业共同体,共同推进政策引领、技术协同、供应链整合、品牌差异化以及产业链价值协同,带动整体的跃升。

各位同仁,新能源汽车产业正处在技术突破和产业整合的一个重要节点,新能源汽车产业的竞争归根到底是技术力、生态力和协同力的竞争,未来已来,我们唯有以开放的心态坚定投入创新,以智造跃迁赋能行业升级,才能共同开创新能源产业的崭新时代。以上谢谢大家!

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