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15年强制报废,其实挺科学

2022年03月02日 16:38:01
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来源:萝卜报告

此前,国内私家车一直都有强制报废的规定,这一规定最早为10年,随后又延长至了15年,直到2013年5月1日私家车15年强制报废才正式被取消,不过随后国家又补充了一个新政策,那就是60万公里引导报废(非强制)。那为何国家会设定10年、15年的报废年限,又为何又在随后改为了60万公里呢?私家车报废标准究竟是不是一件“科学”的事情呢?答案尽在本文!

众所周知,包括发动机、变速箱在内的所有汽车零件都会安装在车身上,这就像我们住的房子,包括墙面、家具、电器、装饰等所有部件的重量也都会施压在房屋的主体结构上一样。由于用于建造房屋的混凝土会随着时间的推移出现风化、开裂的问题,所以房屋的强度也会呈现出缓慢下降的趋势,直到强度达不到设计之初的安全需求并沦为危楼,这个时间大约为80年。那既然房子有使用寿命一说,车身自然也会受到使用寿命的限制。并且由于车身在行驶时一直都会因为路面颠簸处于“地震”的状态,使用场景更严峻,所以车身的寿命要远低于房屋寿命,通常来看,大部分车只有10年左右。

金属的疲劳失效

众所周知,汽车车身主要是由钢、铝以及复合材料组成,而发动机、变速箱、内饰等零件压在车身上就会产生载荷,那随着使用时间和使用强度的作用,车身材料的强度也会从刚制造出来时的“满血”状态,被一点点的消耗,逐渐形成专业术语讲的“金属疲劳”,直到最后发展到金属扛不住产生断裂的“金属疲劳失效”。这就像我们用手反复去折一根铁丝,几下过后铁丝就会断了一样。

而车身从“满血”状态到金属疲劳失效的过程长短,其实就像折铁丝一样,很大程度取决于外界作用力的强度。当车辆静置,或行驶在铺装质量非常好的大直道上时,由于没有纵向的颠簸力和转弯时的扭转力,所以车身的性能退化速度就会变得很慢。可如果车辆经常行驶在凹凸不平的路面上,那路面的冲击力就会变成较大的载荷使作用在车身上,导致车身的扭转、弯曲变大,从而加快金属疲劳的速度,缩短车身寿命。

为了能更快更准确地获得车身疲劳寿命信息,汽车厂商都会在试车场内建立专门测试车身耐久性及寿命的路段,形式多为经过“强化”的卵石路、扭曲路、搓板路、石块路。其中所谓的“强化”,就是指将每种路况的颠簸密集度拉满,让车辆在强化路面上每行驶1公里,就达到正常道路100倍,即100公里的车身疲劳损伤。像是车辆在正常道路跑10万公里的疲劳状态,在这种强化颠簸路面上只需跑1000公里就能模拟出结果。如此一来,当工程师验证车辆设计寿命是否达标时,就能大幅缩短测试的公里数和时长了。

需要注意的是,耐久性测试路段的诞生并非是要将车辆的耐久性推向极致。因为越好的耐久性就意味着越高的成本。而汽车作为一种工业产品,最终将使用寿命设计到多长,其实是与用户的使用习惯息息相关的。比如根据日本汽车制造协会的数据,日本汽车的平均淘汰车龄为12.76年,平均每年的行驶里程约为9300km,相当于每台车到报废时的平均行驶里程为11.87万公里。由此可见,如果汽车厂商统一将车身耐久性寿命做到20万公里,那就相当于要产生很多不必要的“浪费”,并带来额外的成本。

所以一般而言,绝大多数普通品牌车型的车身使用寿命标准都会定为10年或15万公里,高端品牌车型则会将标准定为20年或30万公里。而在设计寿命的时间或里程要求内,车辆需要达到在综合使用条件下车身不锈穿、焊点不脱焊、车身不变形不开裂的质量标准。而上面讲的耐久性测试,则是为了验证车辆是否符合厂家提出的设计寿命标准。那么问题就来了,如果超出车辆的使用寿命或里程后,车辆又会出现哪些问题呢?

众所周知,车身是由零零散散钢板通过焊接方式拼成的整体,一般车身的焊点数量在5000-7000个。那焊点作为将钢板连接在一起的介质,其状态会直接关乎车身的强度。而随着车身在行驶中的不断形变,焊点强度也会处于一种被持续消耗的状态。所以当车身超过设计寿命或里程后,一些焊点就有可能出现脱焊、开裂的情况,那车身的连接牢固程度就会出现下降。此时如果不加以干涉并继续使用,那脱焊、开裂的焊点就会演变成某个局部结构的开裂,久而久之,车身就无法以正常的状态工作了。

车身扭转变形

由于焊点的位置通常比较隐蔽,所以即使脱焊了大家也很难发现。不过,细心的朋友应该都见过老车前、后车门窗线不一样高的问题,这其实就是车身钢材在长年累月使用中出现疲劳所造成的。如上图所示,车辆在行驶中无时无刻不在发生着扭转变形(程度肯定没有示意图那么夸张),而一旦超过车身的金属疲劳寿命,车辆的钢材性能就会大不如前,并引发车身的永久性变形。

除了一些肉眼可见的车身部件位移外,家里有老车的朋友肯定也会感觉到车辆的异响越来越多,且隔音明显不如新车状态。其中,车身变形导致异响很好理解,那为何车身变形会影响隔音呢?这是因为车身原本会趋向于一个密闭的容器,可一旦车身出现形变,就会产生很多的缝隙,那噪音自然就能从缝隙畅通无阻的钻进来了。不仅如此,随着金属疲劳的产生,车辆在行驶时还会流露出一种如同“面包车”般的松散感。而以上的一切,就是车身超过设计寿命、里程后会出现的问题。

当然了,就像我们上文说过的,车身从满血状态到金属疲劳失效状态的过程长短,很大程度会取决于外界作用力的强度。考虑到每台新车满足的“10年或15万公里”标准,是根据有好有坏的混合路况标准得出的,所以如果你每天的行驶里程不多,或者行驶路况很好,都是通畅的城市道路上下班,也没几个急弯拐,没几个减速带压,并且回到小区后也不需要骑马路牙子停车的话,那你的车身寿命肯定是要高于厂家基于混合路况给出的寿命标准的。但如果你整天都飞驰在坑坑洼洼的城乡结合部道路,或者像我们汽车媒体从业者一样,动不动就开着自己的车下赛道,那恐怕用不了多久,车身就会出现脱焊、变形了。

我知道一些朋友早就想站出来反驳我了,说什么谁谁家的车都开了50年100万公里了,如今照样天天拿来代步,根本没问题啊!我想说的是,普通品牌10年或15万公里、高端品牌20年或30万公里确保没问题的设计寿命标准,是要达到在综合使用条件下车身不锈穿、焊点不脱焊、车身不变形不开裂的,你所说的老车是否真的没问题,仅凭肉眼是无法判断的,是需要将车上零件都拆掉,去通过白车身状态来判断的。至于老车的白车身有多么惨不忍睹,大家从网上搜搜就明白了。所以在这我还想再强调一下,当车辆超过了设计寿命、里程之后,并不是代表车就不能开了,而是意味着这台车达不到厂家认为合理的性能、安全标准了。

所以综上所述,我国从1997年实行私家车10年强制报废,到2000年改为15年强制报废,其实从车身角度来看是有依据的,毕竟早期的车身制造水平确实很差,并且我国的道路状况也很恶劣,车主也基本没有国外那种边开边花时间维护的使用习惯,所以时间长了安全性确实得不到保障。不仅如此,如果大家看过2000年前后国产车的供应商生产标准就会知道,那时候很多车型为了保证价格有竞争力,整车的设计标准真的就只有10万公里......而随着汽车制造技术的发展,以及我国逐渐发展为基建狂魔后的疯狂修路,再叠加国人维护车辆意识的提高,我国的政策便也随之放宽了。其实从某种程度来看,早些年的强制报废有点我国在新冠疫情期间被外国人称之为“防疫过度”的意思,虽然会有民众抱怨,但大家的人身安全确实得到了更好的保障。

更有意思的是,2013年我国将15年强制报废改为60万公里引导报废中的60万公里,也明显不是外行人拍脑门定出来的。这是因为,目前绝大多数自动变速箱的设计寿命为30万上下,不过由于变速箱设计寿命和车身一样都会考虑恶劣工况,所以我们日常使用基本都会长于它的设计寿命,通常不大修能用到60万公里上下的水平。如此看来,我国当时给出引导报废的60万公里还是很有参考价值的。

虽说取消15年强制报废,为很多消费者节省了买新车的费用,并且也为车迷提供了相对宽松的玩老车环境,但10-15年车龄的车每年一检、超过15年车龄的车需要一年两检的政策确实也让很多人感觉繁琐。那为何政策要对高龄车辆加码检测力度呢?刨除刺激消费的因素外,还有一个很重要的原因就是,排气在这个时间点上大概率就会寿终就寝了。

事实上,我国的年检时间标准在一定程度上是随着车辆排气系统设计寿命变动的。在2007年开始的国三排放标准,以及2010年开始的国四排放标准阶段,由于国家对于排气系统的耐久性要求只有8万公里,而且还没有制定不达标必须召回的约束性法规,所以一些行驶里程比较多的车,它的三元催化器在很短时间内就会失效,尤其是当年一些国产车为了压低成本,便将三元催化器内用于净化尾气的贵金属含量降得很低(三元催化根据寿命长短可以差出上千块成本),导致尾气净化能力失效的很快,所以国家在2014年之前,即使对于6年以内的新车,采取的都是2年一检的策略。

而到了2017年后,国家将排气耐久性的标准提高到了16万公里,同时又在国6开始实时的2020年追加了约束条款,即如果排气系统耐久性达不到16万公里,厂家就必须要展开召回。所以现在新车包括三元催化以及GPF颗粒捕捉器在内排气系统的寿命就有了一定的保障,甚至部分国产品牌还公开宣称自己的排气系统寿命可以超过20万公里,这也是国家逐步放宽年检标准的原因之一。不过,如果将统计部门公布的中国私家车1.2万公里的年平均行驶里程带入20万公里的排气寿命,相当于排气能使用的年限也只有16.7年,同样跟我国超过15年,即从第16年开始一年两检的规定不谋而合。

当然啦,排气系统并不像车身那样,无论是在法律还是成本层面都很难进行更换,所以如果届时你愿意花上几千块去更换三元催化和GPF颗粒捕捉器的话,那不出意外也是能通过年检的。不过,以15万左右家用车,15年车龄后通常仅剩1万块的残值来看,再花几千块更换排气净化系统的人恐怕也不会太多......

电动车的寿命要分为两部分来看,其中动力系统和车身由于发生了质的变化,所以寿命会得到很大的提升。但由于电池的寿命限制,所以使电动车的寿命形成了“木桶效应”中的短板。下面我们先来看看动力系统的寿命提升。

电机 13500rpm 运行温度

由于燃油车零件复杂的发动机、多挡位变速箱在电动车上变成了结构、运转方式都非常简单的电机和占绝对主流的单速变速箱,所以能出问题的零件数量一下就降低了很多。其次,相较于发动机活塞接近1000℃的运行温度,以及需要承受的50-70Bar瞬间压力,电机由于不存在燃烧,所以100℃的工作温度可是要友好太多了,这对于硬件、材料寿命来说显然也更加有利。至于电机的寿命,丰田在上世纪90年代就已经将丰田RAV4 EV的电机耐久性做到48万公里了,如今这个数字还在不断被刷新着。

除了硬件的设计寿命外,燃油车时代的硬件使用寿命还与养护程度息息相关,而在电动车时代,由于电机终身免维护,所以又减少了一个因为车主养护不当导致寿命减少的不确定性。

讲完了动力系统,我们再来看看电动车的车身为什么寿命会更长。上面我们讲过,车身会因为扭曲而产生金属疲劳,进而导致焊点开焊、车身变形等问题。而车身的抗变形能力则与一个叫做“扭转刚度”的指标息息相关。扭转刚度越高,车身越不容易发生变形。在燃油车领域,近几年绝大多数家用车的扭转刚度都在20000Nm/°上下,而高端燃油车会做到30000-40000Nm/°之间,像是奥迪的旗舰SUV--Q7的扭转刚度就达到了32700Nm/°。至于40000Nm/°这个级别,也只有极少数旗舰车型可以达到,像是宝马7系就做到了42100Nm/°的成绩。

奥迪e-tron 车身及电池包组合结构

而到了电动车领域,由于为了避免车身形变对电池造成损坏,以及避免电池额外的重量对车身性能造成影响,所以电动车的车身都会进行大幅的强化。此时再加上电动车的电池安装在底盘上,而承载式车身的底盘又与车身是一个整体,因此电池包自身的高强度和高刚度相当于为底盘做了一个超大的加强件。如此一来,即使是十几万的电动车,它的车身刚性也能达到高端燃油车的30000Nm/°水平。而像是高端一些的奥迪e-tron更是做到了50000Nm/°的水平,远高于燃油车领域的顶级豪华SUV。此外,像是国产品牌极狐出品的阿尔法S,扭转刚度更是达到了恐怖的60000Nm/°......要知道,在燃油车领域只有售价上千万的布加迪才能做到这个水平......

正是得益于天生远高于燃油车的车身扭转刚性,于是就有了比亚迪这种敢向外界宣传自家电动车--汉整车设计寿命高达到60万公里的厂家。要知道,这种60万公里的承诺在燃油车时代是想都不敢想的事情,尤其是20万左右的燃油车,车身寿命能做到20万公里就已经很不错了。

在讲完电动车电机、车身在设计寿命上的提升后,最后就轮到电动车寿命“木桶效应”中的短板--电池了。首先,咱们先来看看政策是怎么规定的。在国家层面,从2016年起我国就强制规定乘用车对电池、电机等核心部件必须提供8年或12万公里的质保,要求在保期间电池的性能衰减不能超过20%,否则将由厂家为车主免费更换电池。而在厂家层面,除了上汽荣威长安奇瑞照搬了国家的8年12万公里标准外,像是比亚迪日产、广汽、北汽、吉利等品牌均将电池保修期提升至了8年15万公里,其中像是比亚迪还提供了电芯的终身保修。

从国家到厂家提出的保修期我们可以看出,其中共分为行驶里程以及时间两个维度。而事实上,电动车电池的主要衰减正是由这两个维度构成的,即电池的循环寿命,以及电池的静置寿命。其中,电池的循环寿命大多在1000-2000次这个区间,我们以续航400公里的电动车计算,相当于理论上的总行驶里程数最少也能达到40万公里。那如果将中国每台车年均1.2万公里的行驶里程带入计算,相当于这台电动车可以使用33年。这样一来,似乎我们完全不用担心电动车的使用寿命呀~

可事实上,如果我们将电池的静置寿命考虑进去的话,那最终结果就没有那么理想了。一家名为Geotab的海外公司在对6000辆纯电动车进行调查后发现,电动车电池平均每年会衰减2.3%的电量。这也就意味着一台电动车,无论你开得多省,最后电池都会在第11年的时候达到20%的衰减度,并在第16年的时候达到30%的衰减度。

30%的衰减度是什么概念呢?我们以目前15万主流电动车来举例,通常情况下,2022年15万块左右的电动车都会搭载60度上下的电池,并能达到500km的标称续航。按照实际续航打8折来计算,相当于实际使用里程为400公里。此时,如果将第16年30%的电池衰减度带入,可以得出这台电动车的实际续航仅剩280公里。而如果车主身处北方,冬季实际续航需要按照标称续航打5折来计算的话,那这台电动车第16年冬季的续航里程就只剩175公里了......如此看来,能容忍15年以上电动车的车主恐怕不会太多。当然啦,车主也可以通过换新电池的方法来解决续航问题,目前换一块60度电池的物料+人工费用为5、6万块。

不过有一个好消息是,随着电池技术的进步,电池的静置衰减也在逐渐变小。像是丰田前不久发布的纯电动车bZ4X就特别宣称,其所搭载的电池在24万公里或10年后,电池容量依旧可以维持在90%,这也就意味着它的静置衰减做到了1%的水平。相当于如果使用20年,电池的容量依旧可以保持在80%以上这个相对理想的状态。这对于电动车用户长期的使用感受和使用成本来说无疑有着巨大的帮助。

通过本文的讲解大家不难发现,现阶段无论是燃油车还是电动车,15年的车龄基本都是一道坎。尤其是早期车身制造技术、道路平整度以及车主维保意识都不太理想的情况下,高龄车辆无论是对车主本身还是其它道路参与者来说都是一种隐患。如今,强制报废已经取消,大家都会把车开到15年甚至更长的时间吗?

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