此前,國內私家車一直都有強制報廢的規定,這一規定最早為10年,隨後又延長至了15年,直到2013年5月1日私家車15年強制報廢才正式被取消,不過隨後國家又補充了一個新政策,那就是60萬公里引導報廢(非強制)。那為何國家會設定10年、15年的報廢年限,又為何又在隨後改為了60萬公里呢?私家車報廢標準究竟是不是一件“科學”的事情呢?答案盡在本文!
眾所周知,包括髮動機、變速箱在內的所有汽車零件都會安裝在車身上,這就像我們住的房子,包括牆面、傢俱、電器、裝飾等所有部件的重量也都會施壓在房屋的主體結構上一樣。由於用於建造房屋的混凝土會隨着時間的推移出現風化、開裂的問題,所以房屋的強度也會呈現出緩慢下降的趨勢,直到強度達不到設計之初的安全需求並淪為危樓,這個時間大約為80年。那既然房子有使用壽命一説,車身自然也會受到使用壽命的限制。並且由於車身在行駛時一直都會因為路面顛簸處於“地震”的狀態,使用場景更嚴峻,所以車身的壽命要遠低於房屋壽命,通常來看,大部分車只有10年左右。
金屬的疲勞失效
眾所周知,汽車車身主要是由鋼、鋁以及複合材料組成,而發動機、變速箱、內飾等零件壓在車身上就會產生載荷,那隨着使用時間和使用強度的作用,車身材料的強度也會從剛製造出來時的“滿血”狀態,被一點點的消耗,逐漸形成專業術語講的“金屬疲勞”,直到最後發展到金屬扛不住產生斷裂的“金屬疲勞失效”。這就像我們用手反覆去折一根鐵絲,幾下過後鐵絲就會斷了一樣。
而車身從“滿血”狀態到金屬疲勞失效的過程長短,其實就像折鐵絲一樣,很大程度取決於外界作用力的強度。當車輛靜置,或行駛在鋪裝質量非常好的大直道上時,由於沒有縱向的顛簸力和轉彎時的扭轉力,所以車身的性能退化速度就會變得很慢。可如果車輛經常行駛在凹凸不平的路面上,那路面的衝擊力就會變成較大的載荷使作用在車身上,導致車身的扭轉、彎曲變大,從而加快金屬疲勞的速度,縮短車身壽命。
為了能更快更準確地獲得車身疲勞壽命信息,汽車廠商都會在試車場內建立專門測試車身耐久性及壽命的路段,形式多為經過“強化”的卵石路、扭曲路、搓板路、石塊路。其中所謂的“強化”,就是指將每種路況的顛簸密集度拉滿,讓車輛在強化路面上每行駛1公里,就達到正常道路100倍,即100公里的車身疲勞損傷。像是車輛在正常道路跑10萬公里的疲勞狀態,在這種強化顛簸路面上只需跑1000公里就能模擬出結果。如此一來,當工程師驗證車輛設計壽命是否達標時,就能大幅縮短測試的公里數和時長了。
需要注意的是,耐久性測試路段的誕生並非是要將車輛的耐久性推向極致。因為越好的耐久性就意味着越高的成本。而汽車作為一種工業產品,最終將使用壽命設計到多長,其實是與用户的使用習慣息息相關的。比如根據日本汽車製造協會的數據,日本汽車的平均淘汰車齡為12.76年,平均每年的行駛里程約為9300km,相當於每台車到報廢時的平均行駛里程為11.87萬公里。由此可見,如果汽車廠商統一將車身耐久性壽命做到20萬公里,那就相當於要產生很多不必要的“浪費”,並帶來額外的成本。
所以一般而言,絕大多數普通品牌車型的車身使用壽命標準都會定為10年或15萬公里,高端品牌車型則會將標準定為20年或30萬公里。而在設計壽命的時間或里程要求內,車輛需要達到在綜合使用條件下車身不鏽穿、焊點不脱焊、車身不變形不開裂的質量標準。而上面講的耐久性測試,則是為了驗證車輛是否符合廠家提出的設計壽命標準。那麼問題就來了,如果超出車輛的使用壽命或里程後,車輛又會出現哪些問題呢?
眾所周知,車身是由零零散散鋼板通過焊接方式拼成的整體,一般車身的焊點數量在5000-7000個。那焊點作為將鋼板連接在一起的介質,其狀態會直接關乎車身的強度。而隨着車身在行駛中的不斷形變,焊點強度也會處於一種被持續消耗的狀態。所以當車身超過設計壽命或里程後,一些焊點就有可能出現脱焊、開裂的情況,那車身的連接牢固程度就會出現下降。此時如果不加以干涉並繼續使用,那脱焊、開裂的焊點就會演變成某個局部結構的開裂,久而久之,車身就無法以正常的狀態工作了。
車身扭轉變形
由於焊點的位置通常比較隱蔽,所以即使脱焊了大家也很難發現。不過,細心的朋友應該都見過老車前、後車門窗線不一樣高的問題,這其實就是車身鋼材在長年累月使用中出現疲勞所造成的。如上圖所示,車輛在行駛中無時無刻不在發生着扭轉變形(程度肯定沒有示意圖那麼誇張),而一旦超過車身的金屬疲勞壽命,車輛的鋼材性能就會大不如前,並引發車身的永久性變形。
除了一些肉眼可見的車身部件位移外,家裏有老車的朋友肯定也會感覺到車輛的異響越來越多,且隔音明顯不如新車狀態。其中,車身變形導致異響很好理解,那為何車身變形會影響隔音呢?這是因為車身原本會趨向於一個密閉的容器,可一旦車身出現形變,就會產生很多的縫隙,那噪音自然就能從縫隙暢通無阻的鑽進來了。不僅如此,隨着金屬疲勞的產生,車輛在行駛時還會流露出一種如同“麪包車”般的鬆散感。而以上的一切,就是車身超過設計壽命、里程後會出現的問題。
當然了,就像我們上文説過的,車身從滿血狀態到金屬疲勞失效狀態的過程長短,很大程度會取決於外界作用力的強度。考慮到每台新車滿足的“10年或15萬公里”標準,是根據有好有壞的混合路況標準得出的,所以如果你每天的行駛里程不多,或者行駛路況很好,都是通暢的城市道路上下班,也沒幾個急彎拐,沒幾個減速帶壓,並且回到小區後也不需要騎馬路牙子停車的話,那你的車身壽命肯定是要高於廠家基於混合路況給出的壽命標準的。但如果你整天都飛馳在坑坑窪窪的城鄉結合部道路,或者像我們汽車媒體從業者一樣,動不動就開着自己的車下賽道,那恐怕用不了多久,車身就會出現脱焊、變形了。
我知道一些朋友早就想站出來反駁我了,説什麼誰誰家的車都開了50年100萬公里了,如今照樣天天拿來代步,根本沒問題啊!我想説的是,普通品牌10年或15萬公里、高端品牌20年或30萬公里確保沒問題的設計壽命標準,是要達到在綜合使用條件下車身不鏽穿、焊點不脱焊、車身不變形不開裂的,你所説的老車是否真的沒問題,僅憑肉眼是無法判斷的,是需要將車上零件都拆掉,去通過白車身狀態來判斷的。至於老車的白車身有多麼慘不忍睹,大家從網上搜搜就明白了。所以在這我還想再強調一下,當車輛超過了設計壽命、里程之後,並不是代表車就不能開了,而是意味着這台車達不到廠家認為合理的性能、安全標準了。
所以綜上所述,我國從1997年實行私家車10年強制報廢,到2000年改為15年強制報廢,其實從車身角度來看是有依據的,畢竟早期的車身製造水平確實很差,並且我國的道路狀況也很惡劣,車主也基本沒有國外那種邊開邊花時間維護的使用習慣,所以時間長了安全性確實得不到保障。不僅如此,如果大家看過2000年前後國產車的供應商生產標準就會知道,那時候很多車型為了保證價格有競爭力,整車的設計標準真的就只有10萬公里......而隨着汽車製造技術的發展,以及我國逐漸發展為基建狂魔後的瘋狂修路,再疊加國人維護車輛意識的提高,我國的政策便也隨之放寬了。其實從某種程度來看,早些年的強制報廢有點我國在新冠疫情期間被外國人稱之為“防疫過度”的意思,雖然會有民眾抱怨,但大家的人身安全確實得到了更好的保障。
更有意思的是,2013年我國將15年強制報廢改為60萬公里引導報廢中的60萬公里,也明顯不是外行人拍腦門定出來的。這是因為,目前絕大多數自動變速箱的設計壽命為30萬上下,不過由於變速箱設計壽命和車身一樣都會考慮惡劣工況,所以我們日常使用基本都會長於它的設計壽命,通常不大修能用到60萬公里上下的水平。如此看來,我國當時給出引導報廢的60萬公里還是很有參考價值的。
雖説取消15年強制報廢,為很多消費者節省了買新車的費用,並且也為車迷提供了相對寬鬆的玩老車環境,但10-15年車齡的車每年一檢、超過15年車齡的車需要一年兩檢的政策確實也讓很多人感覺繁瑣。那為何政策要對高齡車輛加碼檢測力度呢?刨除刺激消費的因素外,還有一個很重要的原因就是,排氣在這個時間點上大概率就會壽終就寢了。
事實上,我國的年檢時間標準在一定程度上是隨着車輛排氣系統設計壽命變動的。在2007年開始的國三排放標準,以及2010年開始的國四排放標準階段,由於國家對於排氣系統的耐久性要求只有8萬公里,而且還沒有制定不達標必須召回的約束性法規,所以一些行駛里程比較多的車,它的三元催化器在很短時間內就會失效,尤其是當年一些國產車為了壓低成本,便將三元催化器內用於淨化尾氣的貴金屬含量降得很低(三元催化根據壽命長短可以差出上千塊成本),導致尾氣淨化能力失效的很快,所以國家在2014年之前,即使對於6年以內的新車,採取的都是2年一檢的策略。
而到了2017年後,國家將排氣耐久性的標準提高到了16萬公里,同時又在國6開始實時的2020年追加了約束條款,即如果排氣系統耐久性達不到16萬公里,廠家就必須要展開召回。所以現在新車包括三元催化以及GPF顆粒捕捉器在內排氣系統的壽命就有了一定的保障,甚至部分國產品牌還公開宣稱自己的排氣系統壽命可以超過20萬公里,這也是國家逐步放寬年檢標準的原因之一。不過,如果將統計部門公佈的中國私家車1.2萬公里的年平均行駛里程帶入20萬公里的排氣壽命,相當於排氣能使用的年限也只有16.7年,同樣跟我國超過15年,即從第16年開始一年兩檢的規定不謀而合。
當然啦,排氣系統並不像車身那樣,無論是在法律還是成本層面都很難進行更換,所以如果屆時你願意花上幾千塊去更換三元催化和GPF顆粒捕捉器的話,那不出意外也是能通過年檢的。不過,以15萬左右家用車,15年車齡後通常僅剩1萬塊的殘值來看,再花幾千塊更換排氣淨化系統的人恐怕也不會太多......
電動車的壽命要分為兩部分來看,其中動力系統和車身由於發生了質的變化,所以壽命會得到很大的提升。但由於電池的壽命限制,所以使電動車的壽命形成了“木桶效應”中的短板。下面我們先來看看動力系統的壽命提升。
電機 13500rpm 運行温度
由於燃油車零件複雜的發動機、多擋位變速箱在電動車上變成了結構、運轉方式都非常簡單的電機和佔絕對主流的單速變速箱,所以能出問題的零件數量一下就降低了很多。其次,相較於發動機活塞接近1000℃的運行温度,以及需要承受的50-70Bar瞬間壓力,電機由於不存在燃燒,所以100℃的工作温度可是要友好太多了,這對於硬件、材料壽命來説顯然也更加有利。至於電機的壽命,豐田在上世紀90年代就已經將豐田RAV4 EV的電機耐久性做到48萬公里了,如今這個數字還在不斷被刷新着。
除了硬件的設計壽命外,燃油車時代的硬件使用壽命還與養護程度息息相關,而在電動車時代,由於電機終身免維護,所以又減少了一個因為車主養護不當導致壽命減少的不確定性。
講完了動力系統,我們再來看看電動車的車身為什麼壽命會更長。上面我們講過,車身會因為扭曲而產生金屬疲勞,進而導致焊點開焊、車身變形等問題。而車身的抗變形能力則與一個叫做“扭轉剛度”的指標息息相關。扭轉剛度越高,車身越不容易發生變形。在燃油車領域,近幾年絕大多數家用車的扭轉剛度都在20000Nm/°上下,而高端燃油車會做到30000-40000Nm/°之間,像是奧迪的旗艦SUV--Q7的扭轉剛度就達到了32700Nm/°。至於40000Nm/°這個級別,也只有極少數旗艦車型可以達到,像是寶馬7系就做到了42100Nm/°的成績。
奧迪e-tron 車身及電池包組合結構
而到了電動車領域,由於為了避免車身形變對電池造成損壞,以及避免電池額外的重量對車身性能造成影響,所以電動車的車身都會進行大幅的強化。此時再加上電動車的電池安裝在底盤上,而承載式車身的底盤又與車身是一個整體,因此電池包自身的高強度和高剛度相當於為底盤做了一個超大的加強件。如此一來,即使是十幾萬的電動車,它的車身剛性也能達到高端燃油車的30000Nm/°水平。而像是高端一些的奧迪e-tron更是做到了50000Nm/°的水平,遠高於燃油車領域的頂級豪華SUV。此外,像是國產品牌極狐出品的阿爾法S,扭轉剛度更是達到了恐怖的60000Nm/°......要知道,在燃油車領域只有售價上千萬的布加迪才能做到這個水平......
正是得益於天生遠高於燃油車的車身扭轉剛性,於是就有了比亞迪這種敢向外界宣傳自家電動車--漢整車設計壽命高達到60萬公里的廠家。要知道,這種60萬公里的承諾在燃油車時代是想都不敢想的事情,尤其是20萬左右的燃油車,車身壽命能做到20萬公里就已經很不錯了。
在講完電動車電機、車身在設計壽命上的提升後,最後就輪到電動車壽命“木桶效應”中的短板--電池了。首先,咱們先來看看政策是怎麼規定的。在國家層面,從2016年起我國就強制規定乘用車對電池、電機等核心部件必須提供8年或12萬公里的質保,要求在保期間電池的性能衰減不能超過20%,否則將由廠家為車主免費更換電池。而在廠家層面,除了上汽榮威、長安、奇瑞照搬了國家的8年12萬公里標準外,像是比亞迪、日產、廣汽、北汽、吉利等品牌均將電池保修期提升至了8年15萬公里,其中像是比亞迪還提供了電芯的終身保修。
從國家到廠家提出的保修期我們可以看出,其中共分為行駛里程以及時間兩個維度。而事實上,電動車電池的主要衰減正是由這兩個維度構成的,即電池的循環壽命,以及電池的靜置壽命。其中,電池的循環壽命大多在1000-2000次這個區間,我們以續航400公里的電動車計算,相當於理論上的總行駛里程數最少也能達到40萬公里。那如果將中國每台車年均1.2萬公里的行駛里程帶入計算,相當於這台電動車可以使用33年。這樣一來,似乎我們完全不用擔心電動車的使用壽命呀~
可事實上,如果我們將電池的靜置壽命考慮進去的話,那最終結果就沒有那麼理想了。一家名為Geotab的海外公司在對6000輛純電動車進行調查後發現,電動車電池平均每年會衰減2.3%的電量。這也就意味着一台電動車,無論你開得多省,最後電池都會在第11年的時候達到20%的衰減度,並在第16年的時候達到30%的衰減度。
30%的衰減度是什麼概念呢?我們以目前15萬主流電動車來舉例,通常情況下,2022年15萬塊左右的電動車都會搭載60度上下的電池,並能達到500km的標稱續航。按照實際續航打8折來計算,相當於實際使用里程為400公里。此時,如果將第16年30%的電池衰減度帶入,可以得出這台電動車的實際續航僅剩280公里。而如果車主身處北方,冬季實際續航需要按照標稱續航打5折來計算的話,那這台電動車第16年冬季的續航里程就只剩175公里了......如此看來,能容忍15年以上電動車的車主恐怕不會太多。當然啦,車主也可以通過換新電池的方法來解決續航問題,目前換一塊60度電池的物料+人工費用為5、6萬塊。
不過有一個好消息是,隨着電池技術的進步,電池的靜置衰減也在逐漸變小。像是豐田前不久發佈的純電動車bZ4X就特別宣稱,其所搭載的電池在24萬公里或10年後,電池容量依舊可以維持在90%,這也就意味着它的靜置衰減做到了1%的水平。相當於如果使用20年,電池的容量依舊可以保持在80%以上這個相對理想的狀態。這對於電動車用户長期的使用感受和使用成本來説無疑有着巨大的幫助。
通過本文的講解大家不難發現,現階段無論是燃油車還是電動車,15年的車齡基本都是一道坎。尤其是早期車身製造技術、道路平整度以及車主維保意識都不太理想的情況下,高齡車輛無論是對車主本身還是其它道路參與者來説都是一種隱患。如今,強制報廢已經取消,大家都會把車開到15年甚至更長的時間嗎?一起在評論區討論討論吧!