新能源汽車的四大關(guān)鍵技術(shù)分為：電池及管理技術(shù)、電機(jī)及其控制技術(shù)呜颓、整車控制技術(shù)园桑、整車輕量化技術(shù)。其中新能源汽車輕量化的終極目標(biāo)是在汽車強(qiáng)度和安全性能的滿足使用要求的前提下候摹，行之有效的降低車身整備質(zhì)量塔端，達(dá)到提高汽車動力的整體利用效率，從而減少能源的消耗她添，降低環(huán)境的污染媒湖，因此馋奠，筆者認(rèn)為進(jìn)一步加強(qiáng)對汽車輕量化的研究是非常有必要。而本文從汽車輕量化的相關(guān)概念舒贼，其作用和必要性丰吐，分析了其關(guān)鍵技術(shù)和未來的發(fā)展趨勢。

一脆丁、前言

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)世舰，我國汽車的產(chǎn)量和汽車的保有量每年都在不斷上升，同時(shí)汽車的能源消耗和有害物排放都在逐年遞增槽卫。因此在這種環(huán)境不斷惡化和能源短缺的大環(huán)境下，大力發(fā)展節(jié)能減排的汽車技術(shù)是減少能源消耗和減少環(huán)境污染的必經(jīng)之路胰蝠。

目前歼培，從國際上的研究趨勢來看,汽車節(jié)能減排技術(shù)主要有以下幾個(gè)方向：一是大力發(fā)展新能源汽車，如電動汽車茸塞、混合動力汽車以及插電式混合動力汽車躲庄；二是開發(fā)并制造技術(shù)先進(jìn)的汽車發(fā)動機(jī)；三是實(shí)現(xiàn)汽車整車質(zhì)量的輕量化钾虐。由于我國的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚噪窘，汽車的發(fā)動機(jī)技術(shù)的專業(yè)大多掌握在外國人的手中因此發(fā)展較困難、緩慢效扫，所以上三種主要措施相比倔监，有效降低汽車整車的自身質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的最有效措施计侯。對于新能源汽車來說帝畸，由于目新能源汽車常用的電池，如鋰離子電池和鉛酸電池傻当，它們均存在比能量和比功率偏小的問題邀安，這常常無法滿足車輛的加速性能和續(xù)航里程要求，而且新能源汽車對其內(nèi)部的系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)的空間分布要求較高堤型，它的空間分布方式對總布置影響較大扬瘸，所以減輕整車質(zhì)量對新能源汽車就顯得十分重要。

二教物、汽車輕量化的概念

什么是汽車輕量化乌骇？

百度汽車輕量化，從百度百科的定義可以發(fā)現(xiàn)彪性，發(fā)現(xiàn)汽車輕量化具有一個(gè)整的概念彩梅，具體的它是指汽車在滿足原有的行駛安全性、耐撞性稍记、抗震性以及舒適性等性能的前提下巩恼，以及其汽車本身造價(jià)不被提高的基礎(chǔ)上峡竣，有目標(biāo)地減輕汽車自身的重量。

一般汽車輕量化的基礎(chǔ)概念可以從一下三個(gè)方面來闡述：

1）第一個(gè)方面是：汽車輕量化是在滿足汽車已有功能的情況下量九，應(yīng)用各種現(xiàn)有技術(shù)與手段降低車身重量而保持原功能不變适掰，因此其輕量化的效果是直接減重。

2）第二個(gè)方面是：目前荠列，市面上存在著許多功能尚不能全部滿足要求或需要提升的汽車类浪，對于這些汽車，汽車輕量化就是考慮如何在完善其功能而保持其質(zhì)量不變的前提下肌似，達(dá)到改進(jìn)汽車的動力學(xué)性能费就、操縱穩(wěn)定性、降低各部分噪聲以及提高汽車的剛度和安全性的目的川队。

3）第三個(gè)方面是：新能源汽車的輕量化既要提高和改進(jìn)汽車的性能力细，同時(shí)還要使汽車減重。

基于以上三個(gè)方面固额，新能源汽車的輕量化設(shè)計(jì)眠蚂，在實(shí)際上就是對汽車進(jìn)行功改進(jìn)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而使其整備質(zhì)量降低斗躏，以提高其性價(jià)比逝慧。

三、作用與必要性

3.1汽車輕量化的作用

汽車輕量化是目前實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的最行之有效的措施父森，也是汽車工業(yè)追求的一種健康和持續(xù)發(fā)展的方式保跨。數(shù)據(jù)顯示，汽車的整體質(zhì)量每降低10%效聂，其燃油的消耗可降低瞪澈，與此同時(shí)，汽車減重不見減少油耗枷澜，也減少了大氣中的排放量脓额，車重每減少50%，的排放量就會減少13%跷缀，同時(shí)也減少了其他有害物質(zhì)的排放搬混，如，氮化物那捍、硫化物等拾点，對提高環(huán)境的質(zhì)量也起到了很大的作用。在傳統(tǒng)燃油車輕量化技術(shù)研究與發(fā)展的基礎(chǔ)上槐滔，新能源汽車的輕量化可以提高動力性勃痴，能夠有效決續(xù)航能力不足，更能平衡輕量化材料導(dǎo)致的成本上升热康，帶動輕量化的規(guī)模沛申，從而推動新能源汽車消費(fèi)市場的持續(xù)擴(kuò)大劣领。

3.2汽車輕量化的必要性

隨著汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展，目前大量的研究和實(shí)驗(yàn)表明铁材，汽車輕量化能夠改善燃油的經(jīng)濟(jì)性尖淘、減少空氣中的污染物和減少汽車廢氣的排放。

如表1所示著觉，這是新能源汽車中常用的電池類型村生，可以從表中發(fā)現(xiàn)不管是鉛酸電池，還是鋰離子電池饼丘，它們的比能量均遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)汽車使用液體燃料的單位比能量趁桃，然而電動車的動力系統(tǒng)（這里主要指電池）通常占整車總質(zhì)量的。這表明在同等排放量下的單位能耗（電耗量/100km）下肄鸽，新能源汽車比傳統(tǒng)汽車的要輸出的能量更多镇辉，因此新能源汽車不能在像傳統(tǒng)汽車那樣靠一次的充能來實(shí)現(xiàn)長距離的行駛。于是這就要求電動汽車必須在實(shí)現(xiàn)電氣化的同時(shí)采用比傳統(tǒng)意義上的輕量化技術(shù)更有效的方法和措施讥捧。

對于汽車輕量化，張小虞揖漫，中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會的副會長曾就這個(gè)問題在2010年指出锤楷，汽車輕量化涉及傳統(tǒng)汽車和新能源汽，因此這個(gè)問題已經(jīng)成了汽車發(fā)展過程中的鴻溝和大課題垄坡。分析其中的含義间皮，可以總結(jié)出以下三點(diǎn)：

1）目前，不管是哪一款新能源汽車琼葫，它的續(xù)航里程受電池水平影響都很大罩音，因此在電池技術(shù)發(fā)展緩慢的情況下，應(yīng)該選著發(fā)展汽車輕量化技術(shù)蚯巍；

2）當(dāng)今節(jié)約型社會的大環(huán)境下试旬，公民節(jié)能減排意識逐步加強(qiáng)，沒有相當(dāng)輕量化水平的電動汽車其競爭力較低浅涛，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化將變得十分困難注寥；

3）新能源汽車中除了、電機(jī)恤锣、電控系統(tǒng)等成本居高難下以外廷蓉，汽車輕量化還面臨著成本難以控制的巨大壓力。

新能源汽車在汽車輕量化技術(shù)的引導(dǎo)下應(yīng)當(dāng)是具有一定輕量化水平的汽車马昙，而不再是依靠電池或混合動力驅(qū)動的汽車桃犬，在設(shè)計(jì)時(shí)它們應(yīng)當(dāng)有輕量化的設(shè)計(jì)要求和目標(biāo)，我個(gè)人認(rèn)為行楞，對于國內(nèi)一些達(dá)不到要求的新能源汽車應(yīng)當(dāng)暫停其開發(fā)和暫停發(fā)放補(bǔ)貼攒暇，轉(zhuǎn)而大力開發(fā)一些較有前景的汽車土匀。同時(shí)人們應(yīng)當(dāng)知道，汽車輕量化技術(shù)應(yīng)該是一種共性的基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)扯饶，是各種汽車都必須具備的一種技術(shù)恒削。因此，新能源汽車的輕量化對我們國家具有重要的意義但同時(shí)又面臨巨大的挑戰(zhàn)尾序。

四钓丰、關(guān)鍵技術(shù)

4.1集成化超輕新能源汽車

目前的研究成果中有一種名叫集成化超輕型新能源汽車的說法，它采用了相比一般電池更為成熟的電池技術(shù)以及電機(jī)驅(qū)動技術(shù)每币，而其實(shí)現(xiàn)輕量化的關(guān)鍵點(diǎn)則主要體現(xiàn)在其半承載式全塑車身以及其車身成型設(shè)備的開發(fā)携丁。

在新能源汽車設(shè)計(jì)中全塑車身的設(shè)計(jì)是輕量化設(shè)計(jì)的重要組成部分，全塑車身設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路體現(xiàn)在：車身一體化峰遇、組件模塊化拿详、整體化，其實(shí)目的是實(shí)現(xiàn)細(xì)小零部件的高度集成篡前，從而減少零部件的數(shù)量户克，降低生產(chǎn)的成本，從而達(dá)成車身輕量化的目標(biāo)泡愉。

而目前車身整備質(zhì)量最輕的新能源汽車其質(zhì)量能達(dá)到850kg(包括電池)输僻。如圖1所示，這種超輕新能源汽車具體結(jié)構(gòu)可以分成一下幾個(gè)部分：驅(qū)動電池單元锄灾、行駛系統(tǒng)春庇、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、鋁制車身框架覆霹、復(fù)合材料車身猜逮、塑化地板等。

4.2集成化纖維增強(qiáng)熱塑性地板

新能源汽車的另一種關(guān)鍵技術(shù)是發(fā)展集成化纖維增強(qiáng)熱塑性地板煞陵。這種技術(shù)主要通過使用熱塑性材料制成的地板照菱、高強(qiáng)度的塑料車身與鋁制框架，然后通過車聲上的通孔略吨、孔槽和成型預(yù)埋金屬件實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度材料車身與熱塑性材料地板以及鋁制框架的連接集币，而這種車身結(jié)構(gòu)便是一種封閉式的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能使車身及其部件共同傳遞工作載荷翠忠，并吸收和傳遞部分碰撞能量鞠苟。

裝有熱塑性材料地板的超輕新能源汽車的總成圖如圖2所示。它在滿足使用要求的前提下秽之，極大的減輕了汽車的整備質(zhì)量当娱。目前，制造這種熱塑性地板的方法主要是在制造汽車的常用材料中加入纖維增強(qiáng)微分發(fā)泡材料，并且在加熱時(shí)跨细，利用縱向軸和橫向軸同時(shí)帶動模具旋轉(zhuǎn)加熱鹦倚，從而使材料逐漸加熱熔融并均勻涂覆于模具表面，通過空冷或水冷工藝?yán)鋮s模具冀惭，最后開模實(shí)現(xiàn)集成化地板震叙。從《工程材料》的知識中可以知道，這種方法得到的材料其晶體更加細(xì)小均勻散休，因而能獲得強(qiáng)度更大媒楼，質(zhì)量更輕的車身。

4.3復(fù)合材料車身

還有一種新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)是發(fā)展復(fù)合材料車身促讶。與熱塑性地板一樣观哲，復(fù)合材料車身的成型也是采用的旋塑成型工藝，就是在制造車身時(shí)采用多次加料的工藝侮捷，從而實(shí)現(xiàn)車身“實(shí)心再發(fā)泡再實(shí)心”的三明治強(qiáng)化效果担戏。而這是一種一次整體成型的車身，采用了融入纖維增強(qiáng)微分發(fā)泡材料的方法偶画，其優(yōu)勢在于:

1)高分子復(fù)合材料相比與一般的金屬材料堵生，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)具有更大選擇空間，能實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的車身設(shè)計(jì)祟期；

2)一體化的車聲減少了在生產(chǎn)過程的各零部件數(shù)量和額外加裝的工序棵擂，從而減少了在安裝是的誤差和車身整體公差，大幅度的節(jié)省了汽車的組裝時(shí)間舅兑。

五、發(fā)展趨勢與途徑

目前有很多種實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的方法得稼，在前面的介紹中也提到了汽車輕量化的概念腐蛀。結(jié)合新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)，目前回溺，其輕量化主要有以下兩種發(fā)展趨勢：1）汽車輕量化目的是要實(shí)現(xiàn)整車以上的車身減重春贸，從而抵消安裝動力系統(tǒng)凈增加的質(zhì)量；2）除了車身輕量化以外還可以從實(shí)現(xiàn)動力能源的輕量化的方向入手遗遵，如通過提高現(xiàn)有的新能源的比能量或開發(fā)新的動力電源等方法萍恕。只有通過這樣的方法去解決新能源汽車自身重量大、續(xù)駛里程短等問題车要，才能是汽車產(chǎn)業(yè)更加綠色和健康允粤。

圖4新能源汽車輕量化技術(shù)途徑

綜上，如圖4所示翼岁，汽車輕量化的途經(jīng)可以分為：輕量的化材料类垫、車輛結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和設(shè)計(jì)以及大力發(fā)展新型加工制造工藝，而實(shí)現(xiàn)以上途徑的方法分別為：

1）使用高強(qiáng)度材料和輕質(zhì)材料

目前琅坡，有兩大類新型材料可用來減輕汽車自身的質(zhì)量：其中第一類是悉患，通過使用高強(qiáng)度的材料残家，如高強(qiáng)度鋼、高強(qiáng)度不銹鋼售躁、結(jié)構(gòu)鋼闸骨、高強(qiáng)度鑄鐵和粉末冶金等；另一類是使用新型輕質(zhì)材料缰鹏，如鎂合金奔祟、鋁合金、鈦合金羞遭、復(fù)合材料和塑料朗玩、金屬基復(fù)合材料、精細(xì)陶瓷蔼于、非金屬基復(fù)合材料等即荞，這些材料都具有質(zhì)量輕、體積小柴怒、強(qiáng)度高等特點(diǎn)尾疟。

2）優(yōu)化設(shè)計(jì)、虛擬仿真肩雾、和有限元分析

根據(jù)車聲輕量化的概念垫弱，車身輕量化不是一味的追求減輕車身質(zhì)量，因?yàn)檐嚿碓谳p量化過程需要權(quán)衡考慮多個(gè)方面症杏。整車結(jié)構(gòu)的安全性因素便是其中最重要的一點(diǎn)装获。由于目前國內(nèi)外還未能夠制定統(tǒng)一的新能源汽車碰撞標(biāo)準(zhǔn)及其他的安全指標(biāo)，這便導(dǎo)致車企在進(jìn)行輕量化的過程中需要使用大量的模擬仿真厉颤，最為常用的汽車設(shè)計(jì)仿真軟件有：ANSYS穴豫、CATIA、UG等逼友，這些軟件能夠?qū)嚿磉M(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度精肃、強(qiáng)度、疲勞性以及碰撞等進(jìn)行仿真分析帜乞，研究人員通過對這些結(jié)果進(jìn)行分析司抱，進(jìn)行車身的優(yōu)化設(shè)計(jì)從而提高了新能源汽車的可靠性和安全性。

3）采用激光拼接技術(shù)黎烈、熱壓成型技術(shù)與連接技術(shù)

在對汽車進(jìn)行組裝和特別是對車身進(jìn)行拼接的時(shí)候习柠，可以采用激光拼焊板技術(shù)，這種技術(shù)是基于成熟的激光焊接技術(shù)發(fā)展起來的現(xiàn)代加工工藝技術(shù)照棋，其主要是它能把一些厚度津畸、材料各不相同的鋼材焊接成一塊整板再使用沖壓生產(chǎn)，它的特點(diǎn)是能夠滿足零部件不同部位對材料不同性能的要求。研究和實(shí)驗(yàn)表明魁夫，通過采用激光拼焊技術(shù)這種現(xiàn)代加工方法城汹，可使汽車的總體零件數(shù)量減少約25%，從而使車身質(zhì)量減輕大約20%窗耘，提高抗扭剛度和振動特性約35%拄下，同時(shí)還有極大的增強(qiáng)了彎曲剛度。

六卖檬、結(jié)束

新能源汽車的發(fā)展將繼續(xù)延續(xù)下去鸳咐，并將成為主流，汽車也將擺脫內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動静熊，由電動機(jī)代替泥觉。但目前電動車使用環(huán)境尚顯羞澀，個(gè)人消費(fèi)市場的開拓始終嚴(yán)峻亩咪。其二紊捉，電動車技術(shù)看似吸引人，但在整體技術(shù)水平還參差不齊的環(huán)境下纲缠，未必是節(jié)能環(huán)保的最佳選擇溯剑。因此無論是成本問題還是技術(shù)攻關(guān)方面，電動車技術(shù)還是有一段路要走蚜枢，混合動力始終繞不過缸逃，而天然氣車僅作為一種減少污染排放的選擇，燃料電池也難以成為市場主流厂抽，因此新能源汽車的輕量化就尤顯重要需频。

綜上，要實(shí)現(xiàn)新能源汽車的輕量化筷凤，不能單方面考慮如何減重贺辰，要從慮材料、設(shè)計(jì)及制造技術(shù)等方面全面考慮嵌施；而新型材料的應(yīng)用則離不開新型加工制造成形技術(shù)的發(fā)展，新的設(shè)計(jì)思路必定伴隨著新型材料和新型加工工藝技術(shù)的發(fā)展與興起莽鸭，汽車輕量化與材料吗伤、加工工藝、設(shè)計(jì)思路這三者關(guān)系密切硫眨，相輔相成足淆，誰也離不開誰。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)织岁，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享赃织，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布氨筑、編輯整理上傳够煮，對此類作品本站僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)瑰齐。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻弟茸、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題仔醒，請第一時(shí)間告知版叁，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益序评！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn敲侧。