白有俊

摘 要：電動(dòng)汽車隨著政策支持和市場需求發(fā)展越來越迅速，本文簡介了電動(dòng)汽車輕量化的要求，詳細(xì)敘述了整車設(shè)計(jì)、車身覆蓋件、底盤、電池、電器等輕量化技術(shù)途徑，期待電動(dòng)汽車輕量化進(jìn)一步發(fā)展，為可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境增加力量。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;輕量化;技術(shù);途徑

近幾年，很多國家已經(jīng)明確禁售燃油車時(shí)間，部分汽車制造企業(yè)也計(jì)劃逐步停止停止燃油車的研發(fā)與銷售，大力發(fā)展純電動(dòng)汽車。汽車電動(dòng)化發(fā)展已經(jīng)是大勢(shì)所趨，然而電動(dòng)汽車目前也存在續(xù)航里程短等問題。電動(dòng)汽車輕量化可使續(xù)駛里程增加，減少電池充電次數(shù)[1]。因此電動(dòng)汽車輕量化發(fā)展是一個(gè)研究方向。

1 電動(dòng)汽車輕量化的要求

電動(dòng)汽車輕量化首先要以安全性能為基礎(chǔ)，并達(dá)到一定的強(qiáng)度;同時(shí)汽車輕量化技術(shù)指的是利用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)手段，在保持原有的行駛安全性、耐撞性、抗震性以及舒適性等性能不降低的前提下，通過對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、對(duì)材料的對(duì)比選擇，以此確保汽車本身造價(jià)不提高而降低汽車產(chǎn)品的重量，達(dá)到環(huán)保、節(jié)能、減耗等目的。由此看出，汽車輕量化不僅僅表現(xiàn)在重量的減少上，還表現(xiàn)在功能的多樣和能源的節(jié)約上。[2]

2 電動(dòng)汽車輕量化技術(shù)途徑

2.1 整車設(shè)計(jì)輕量化

通過市場調(diào)研對(duì)市場需求多樣性和購買者行為的差異性，把電動(dòng)汽車的整體市場進(jìn)行市場細(xì)分[3]。對(duì)小型電動(dòng)汽車縮短長度和高度，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前由于汽車保有量增加，造成交通擁堵以及停車難等問題，所以微小型電動(dòng)汽車可以緩解以上問題。對(duì)越野型電動(dòng)汽車可采用可逆作用的電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)時(shí)進(jìn)行能量回收等有效途徑。

通過目前比較發(fā)達(dá)的軟件優(yōu)化開發(fā)設(shè)計(jì)，對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)、能量回收系統(tǒng)等電控單元進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，例如設(shè)計(jì)出車輛上使用的空調(diào)電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)等集約共用機(jī)，通過電控單元程序優(yōu)化開發(fā)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步減少能量損失，同時(shí)又能夠使得整車重量減少。

2.2 車身覆蓋件輕量化

電動(dòng)汽車的車身輕量化的研究重點(diǎn)在于新材料的應(yīng)用及模具設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相應(yīng)的制造工藝上面。當(dāng)前的低密度、高強(qiáng)度的輕質(zhì)車身有很多材料，但最合適的就是復(fù)合型材料。目前主要有以下幾種車身：一是鋁合金車身，鋁合金車身具有可回收、安全性高、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。二是高強(qiáng)度鋼車身，雖然這種材料的車身可以有效降低鋼板厚度，進(jìn)而減輕車身質(zhì)量，從而達(dá)到電動(dòng)汽車輕量化的目的。三是改性塑料車身，這種車身比金屬車身更具技術(shù)性與市場優(yōu)勢(shì)。四是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料車身，這種車身具有強(qiáng)度大、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)[4]。圖1為電動(dòng)汽車車身覆蓋件組成。由圖可見車身覆蓋件輕量化研究具有較大的意義。

2.3 底盤輕量化

底盤輕量化可以在新材料、新構(gòu)架上進(jìn)行研究。車用高性能鋼板、鋁合金等已在汽車行業(yè)受到廣泛應(yīng)用。[5]新型的鎂鋁合金等輕量化底盤也都在開發(fā)中。采用新型的鑄造鋁、鍛鋁的輕型下擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)等。還可以從合并應(yīng)用汽車部件上進(jìn)行研究，例如把電機(jī)合并在輪轂上，開發(fā)電腦控制程序，從而不再采用用差速器和驅(qū)動(dòng)半軸，同時(shí)又能滿足汽車轉(zhuǎn)向和行駛功用。目前堡敦（天津）機(jī)電有限公司已經(jīng)研制出ProteanDRIVE18輪轂電機(jī)（見圖2）。[6]汽車輪轂采用鍛造鋁合金將會(huì)比鑄造鋁合金輪轂減重15%、采用鍛造鎂合金將減重27.75%、采用碳纖維材料將會(huì)減重42.2%。[7]但是這幾種材料的制造成本高制約著使用普及率，進(jìn)一步研究出成本低、易生產(chǎn)的新型材料也是廣大車企和研究機(jī)構(gòu)探索的方向。

2.4 電池輕量化

電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵核心部件，電池的能量密度影響著車輛的續(xù)航里程、使用性能，電池過重將嚴(yán)重降低汽車的續(xù)航里程，因此電池的輕量化也是很有必要的。電池的輕量化主要是在以下方面：研究新型電池：目前主要有鋰電池、三元電池、燃料電池等;減輕電池系統(tǒng)配件重量，也主要是采用鋁合金材料、高強(qiáng)度鋼材料、復(fù)合材料來減輕配件重量;優(yōu)化電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)。[8]

2.5 電器輕量化

電動(dòng)汽車上是使用的電器設(shè)備進(jìn)一步輕量化。開發(fā)使用平板電腦的多媒體一體機(jī)取代原來的導(dǎo)航影像一體機(jī)，由于自身攜帶GPS模塊，不再采用老式A柱GPS模塊，倒車?yán)走_(dá)和倒車影像不再使用線束連接，使用藍(lán)牙或WIFI技術(shù)連接，在進(jìn)一步輕量化的同時(shí)更加便捷和智能化?？照{(diào)壓縮機(jī)的電機(jī)進(jìn)一步減重或者采用共用電機(jī)，例如冷凝器風(fēng)扇電機(jī)和空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)共用增加控制編程，從而減少一個(gè)電機(jī)，輕量化的同時(shí)也節(jié)約電動(dòng)汽車制造成本。減少優(yōu)化全車線束，多使用CAN線連接控制。燈光采用先進(jìn)的LED或激光燈，降低重量還能減少電能消耗。

2.6 先進(jìn)輕量化工藝

先進(jìn)的輕量化工藝主要有以下幾種：新型焊接、粘接與鉚接工藝，新型合金制造工藝、新型復(fù)合材料制造工藝等等。

2.7 研發(fā)輕量化材料

目前各大汽車制造企業(yè)、材料公司都在研發(fā)新型輕量化材料，從汽車覆蓋件、底盤構(gòu)件等都在研發(fā)新型材料，

3 結(jié)束語

隨著社會(huì)的發(fā)展需求，多個(gè)國家政府都制定傳統(tǒng)燃油車禁售的時(shí)間表，電動(dòng)汽車是未來發(fā)展的方向，電動(dòng)汽車的輕量化和集約節(jié)排，會(huì)為保護(hù)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

基金項(xiàng)目：海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號(hào)：518QN256。

參考文獻(xiàn)：

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