湯貴庭 王濤

摘要：從整車輕量化及電池與能量管理技術(shù)角度分析純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)介紹鎂合金及差厚板在車身輕量化中的應(yīng)用現(xiàn)狀與成效，指出鎂合金差厚板將成為純電動(dòng)汽車中必須選擇的材料。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車；鎂合金；差厚板

近年來(lái)，大氣污染不斷嚴(yán)重、能源危機(jī)日益凸顯，快節(jié)奏的生活使得人們對(duì)汽車的依賴性增強(qiáng)，新能源汽車便義無(wú)反顧的出現(xiàn)在人們的生活中。所謂新能源汽車，就是采用新型燃料作為動(dòng)力，綜合車輛的驅(qū)動(dòng)及動(dòng)力控制等先進(jìn)技術(shù)，形成具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、原理先進(jìn)的汽車[1]。純電動(dòng)汽車是新能源汽車的一種重要形式，相比燃料電池電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，其研發(fā)成本更加低廉，更能有效利用空閑時(shí)段的電量，是緩解環(huán)境及資源問(wèn)題，替代內(nèi)燃機(jī)汽車的最優(yōu)選擇。在相關(guān)政策的扶持下，各大企業(yè)、高校、科研院所正積極投身純電動(dòng)汽車的研發(fā)當(dāng)中。

一、純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)

1.整車輕量化技術(shù)

對(duì)新能源汽車進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，可以降低能源消耗，增加其續(xù)航里程，提高整車的動(dòng)力性能。主要從結(jié)構(gòu)、材料和先進(jìn)制造技術(shù)入手進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)：優(yōu)化整車結(jié)構(gòu)，采用輕量化材料，使用液壓成形、激光焊接等技術(shù)，對(duì)車身橫梁、防撞桿、覆蓋件、電池箱、前后地板總成等進(jìn)行減薄，同時(shí)必須保證整車的安全、舒適等性能要求。

目前，國(guó)內(nèi)研發(fā)純電動(dòng)汽車大量是在內(nèi)燃機(jī)汽車車身平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)：SMART汽車公司基于Smart-Fortwo車身平臺(tái)采用復(fù)合材料開發(fā)出純電動(dòng)版新型車身，豐田汽車公司基于IQ車身平臺(tái)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了IQ-FTEV純電動(dòng)車，力帆汽車公司基于330汽油車車身平臺(tái)基礎(chǔ)上研發(fā)出了330EV純電動(dòng)車等[2]。

2.電池與能量管理技術(shù)

電池作為純電動(dòng)汽車的動(dòng)力之源，純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程在很大程度上取決于車載動(dòng)力電池容量的大小。比較成熟的電池有鉛酸蓄電池、鋰電池、鎳氫電池等，同質(zhì)量的鋰電池其能量是鉛酸電池的4～6倍，是鎳氫電池的2～3倍。但鋰電池的價(jià)格昂貴、大功率時(shí)的安全性不能保證[3]。

電池的能量管理系統(tǒng)，針對(duì)電池的電壓、電流、溫度等信號(hào)進(jìn)行采集傳輸，進(jìn)行充放電均衡與保護(hù)、剩余電量估計(jì)等，從而影響整車的控制效果[4]。

二、鎂合金差厚板

鎂合金在我國(guó)的儲(chǔ)量占世界第一，具有密度低、比強(qiáng)度高、重復(fù)利用率高、減震及散熱性好等特點(diǎn)，鎂合金在車身輕量化中的應(yīng)用一直被人們所重視。

據(jù)“十二五”發(fā)展規(guī)劃顯示，到2015年，生產(chǎn)高強(qiáng)度鎂合金板材、型材的能力將達(dá)到15萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)對(duì)鎂合金車身強(qiáng)量化的的研究也將繼續(xù)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)，主要從鎂合金材料的軋制成型、快速成型等方面深入研究，歐洲正在研制和使用的鎂合金汽車零部件達(dá)到60多種，大眾汽車也成功設(shè)計(jì)制造出了防撞桿、橫梁、保險(xiǎn)杠等。

鎂合金車身的強(qiáng)度、剛度、模態(tài)和安全性滿足使用要求，主要用于車門、外板、車身框架、車門窗框架等，具有很大的潛力[5]。

差厚板是等厚度板、激光拼焊板之后的又一新興板材，主要體現(xiàn)在其軋制過(guò)程中是采用連續(xù)變截面柔性軋制的方法，其厚度可以在0.2mm內(nèi)連續(xù)自由變化。具有表面質(zhì)量好、強(qiáng)度高、成本低、輕量化程度高等特點(diǎn)。減重上，相比激光拼焊板可以減重40%，效果明顯。

對(duì)差厚板的研究也非常多，主要從柔性軋制技術(shù)及工藝、應(yīng)力應(yīng)變、回彈等方面進(jìn)行探討，奔馳B車上用了8塊差厚板，車身減重6kg。德國(guó)Mubea公司每年生產(chǎn)1.5千萬(wàn)件差厚板，供應(yīng)給寶馬、奧迪等廠家[6]。

應(yīng)用柔性制造技術(shù)，結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將鎂合金等厚度板加工成鎂合金差厚板，理論上具有一定的可行性，技術(shù)上還有許多有待攻克的難題，如：鎂合金塑性超差，難以保證強(qiáng)度要求；鎂元素異?；顫姡菀着c氧發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而被氧化，需在加工時(shí)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行表面保護(hù)。

結(jié)論

車身作為純電動(dòng)汽車的重要部件，在保證整車安全性的前提下進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)意義重大。重量減輕，既可以提高車輛指定的加速性能、爬坡性能等，也可以保證電池蓄能滿足更長(zhǎng)的續(xù)駛里程。但減輕重量并不是以犧牲整車的安全性能為代價(jià)，反而要更加注重整車的安全性、舒適性、美觀性。全鋁車身、鎂合金板材廣泛運(yùn)用于高檔轎車中。

車身輕量化是純電動(dòng)汽車的一項(xiàng)重要研發(fā)項(xiàng)目，單純的進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化或者單純的變更材料，雖然可以滿足減重的目的，但并不是最佳的選擇。鎂合金及差厚板都有諸多優(yōu)點(diǎn)，采用鎂合金差厚板作為車身材料，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化及工藝制造技術(shù)，可以制造出彈塑性好、質(zhì)量輕的純電動(dòng)汽車車身。其理論研究及制造加工工藝正在日趨完善，鎂合金差厚板將成為未來(lái)純電1動(dòng)汽車中必須選擇的輕量化材料。（作者單位：重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院）

JY通信作者：湯貴庭

參考文獻(xiàn)：

[1]工信部.新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則[S].

[2]陳家瑞.汽車構(gòu)造.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[3]宋永華，陽(yáng)岳希等.純電動(dòng)汽車電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（04）.

[4]王佳.純純電動(dòng)汽車能量管理關(guān)鍵技術(shù)及高壓安全策略研究[D].北京：北京理工大學(xué)，2014.

[5]李華倫.鎂合金鍛造輪轂和鎂合金板材在汽車上的應(yīng)用.中國(guó)有色金屬報(bào)，2015，007.

[6]姜銀方，方雷，李志飛，唐振洲.連續(xù)變截面板及其應(yīng)用中存在的關(guān)鍵問(wèn)題.制造技術(shù)與機(jī)床.2011.