【汽车与环境】国家“千人计划”特聘专家马芳武:未来车辆的生态设计

盖世汽车综合 2017-12-9 16:28:24

核心提示:2017年汽车与环境创新论坛-盖世直播!

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吉林大学青岛汽车研究院执行院长,国家“千人计划”特聘专家 马芳武

大家下午好,在座都是学发动机的,大家都知道我们现在全球变暖、水土流失等都是生态的变化,我们研究的汽车也是生态圈里面的一部分。不管是汽车产品也好还是普通用的工业产品,实际上都是大循环里的一部分,很多东西都是源于自然的,然后回归自然,我们每个工程师都有义务和责任,我们做的这些工艺品能够对自然环境的伤害少一些。

环境标准2030年的时候中国和欧洲会持平,二氧化碳的排放量会降到60%到65克每公里,美国相对高一些。

很荣幸前几天到欧洲参加了日内瓦的一个会议,国际汽车领袖的峰会,在这个峰会上面大家又进一步提出来,进一步强调了在未来一段时间内,我们对噪音、环境、使用的材料进一步提高限值。在吉利工作的时候,VOC认证,还有汽车室内空气质量都是有我负责的。

国家在各个时期都提出相关了标准和相关的一些措施,特别是关于绿色制造有一些更详细的定义和分析,我们在座的每个人,多少都了解一些。工业绿色的发展规划是我们国家长期以来的工作,特别是我们习主席在联合国签订了未来环境保护的协议。

我们C-ECAP刚刚发放3年,对这个标准认识的人非常少,实际上做几个方面的工作:一个是车内空气的质量;第二是有毒物质排放;还有噪音。

中国生态汽车评价,尽可能少用或者不用含有毒物质的原材料;减少污染物排放;减少能源消耗。

大家看这个纵坐标,在整个产品生命周期的过程中,原材料的选择,横坐标是一些加分的,有一些指标的评估,有点枯燥。

相关的国家的标准,已经有一些了,目前还在进一步的制订,关于车内的空气质量、车内噪声,排放和油气排放。

刚才讲的这些项目分为三类:健康的VOC车内噪音和有害物质。有一个加分项,企业温室气体报告,可再利用率和可回收利用。

有一个评分标准,它是按百分制的,白金牌是70分以上,看看我们国家的车型,大部分的车型,81.9%,目前并没有得到C-ECAP的评估,剩下的将近12%,有真正得到金牌以上的是3%,金牌和白金牌加起来是3%,其实我们大家做了很多新能源车的研究,但是出口车受限,大部分是由于我们生态的评价指标。  

生态指标从什么时候开始的?是怎样做的?实际上它非常严的,从产品的设计开始,然后到生产,在使用的过程中产生生命周期的排放,可回收利用,然后再利用,它对整个产品进行一个评估,这个评估是残酷的,而且是一点都不落的,从诞生开始到回收利用整个生命周期。

其实我们的产品设计是过盈的,仔细看一下SUV不需要那么多的内饰,人们喜欢豪华的东西,额外多了很多东西,我们这个讲台也许红地毯不需要,但是人们觉得可能不一定需要,但是人们觉得又很需要,本身的功能和真正的用途之间有相当大的差异,很多东西是过于设计。我是赞成极简主义者,包括我夫人也是的,家里的东西无色无味,马云做了淘宝后,很多人家里买很多东西,其实很多都不需要。我们做样车,很多的样件,这些样件都是报废的。有很多的残次品,比如说发动机钢铁的残次品非常大的,变速箱也是的,这是不可回避的,裁剪的时候有很多的废料,这个量是非常大的。

这个指标都知道了,我们最近的一个指标,就是每公里95克碳排放,是这个发动机行业都谈论的问题。

这些废料是由什么东西构成?钢铁和有色金属还是占主要的部分,这些东西相对能够进行可回收的,造成大量的环境污染。也有人对我们汽车产生雾霾的因素提出很大的挑战。这次去日内瓦开会,汽车产生的污染达到16%,不知道北京有没有这样评估?欧洲人自己承认,汽车的污染有16%。

生态设计,所谓的生态设计就是我们工程师要在整个设计、制造、使用、所有的周期中,工程师要全面的介入,据我所知我们的主机厂只管前面,不管后面,我们车卖出去后面的事情不怎么管,很多人介入生态圈,从轻量化到清洁能够,整个都是大生态圈的一部分,可回收和可再生都是最好的。

现在有一系列的人研究新兴材料,所谓的绿色材料,这个叫312认证。我们的材料应该来自于自然,自然的材料非常多,美国有相当长一段时间都在提倡用玉米、甘蔗,用一系列东西做材料,实际上我们东北,最近我到吉林大学去,东北大量的提倡,想办法来利用玉米做一些架构,包括土豆,包括小麦等等一些东西是未来我们生活中制造汽车内外饰的材料。

用这些天然材料,它的降解周期非常短,但是白色塑料袋可能是100多年。现在我们来看这个表,蓝色这些是石油基的材料,绿色是生物基和有机的材料,PLA生物基的材料,生产时产生气体和能量消耗,PLA是国内相对比较好的,日本有一个好的公司,在这个行业里面比较领先的,很可惜国内发展相对比较慢的,成本高,大概贵30%,也是这个因素限制了我们整个生物基,这块发展的非常慢。

二氧化碳排放在生命周期结束的时候,回收要低40%,生物基材料一个缺点,因为是从玉米里面提炼的,从甘蔗里面提炼的,然后进行做成颗粒,它是比较脆的,为了解决这个问题,人们想很多的办法,天然纤维,加麻、碳纤维、玻璃纤维等等,我们跟一个公司合作,降麻的,100%的天然材料,还有降碳纤维的。

生物基材料其实最早的应用不是汽车上面,现在世界上所有的最核心的专利都是在芬兰,它可以替代骨钉(音),这是我和一些人合作,我们试验做一些杯子、刀叉,我们有一个口号叫可吃的汽车,我们做的这些杯子非常环保的,不好就是贵,这个杯子是普通杯子的1.7倍,买的人很多,在汽车里面做了一些材料。

汽车要做高温试验,包括一些耐久性,它的脆性没有完全的可解决,由于它的生物基材料优质的特点,这是我的博士和硕士正在进行的工作,我们对它的一些蠕变性能、疲劳性能等等都进行了分析,全部都达到标准。

这是相关的PLA材料的分析,PLA材料如果能够加上黄麻、亚麻,我去参加过有些内饰是用PLA材料做的,这是我们做的一些东西,这边是福特公司做的,福特公司曾经有过一段时间放了很多的大豆,有一些天然材料,包括一些大豆和豆角做的,这边是大学的研究团队做的。

雷克萨斯,日本他们在座椅一系列相关的内饰材料里面都有涉及,有哪些地方能够用呢?我们看这边列出来的东西,特别是跟人接触非常密切的一些材料是可以做的。

总的来说,这个材料的缺点有点贵,贵30%-70%,如果说做母婴用品能够接受,做汽车用品有一定的不接受程度,我们在学校里面,做很多的3D打印,我的一些博士、硕士用3D打印的办法生成更轻、用料更少的方式做一些零件,这些零件很可能得到公众的认可,如果我们自己品牌的高级车能够上市,中国未来有30万、40万售价的车子,那个时候对价格不敏感,那个时候接受程度更高一些。

生物集材料,它的原料就是太阳和土壤来自于自然,整个生命周期回归于自然,这也是非常蛮好的,轻量化协会把3D打印,把轻量化,还有一些微孔技术,包括炭纤维的混合技术结合到一起。如果我们内饰用了生物基材料,我们VOC和车内空气质量会得到非常大的改善,对出口车也好,通过相关的C-ECAP指标来说会有很大的信心。这是未来的发展趋势,也是我们团队做的一些东西。

谢谢大家!

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