新能源汽車輕量化的關(guān)鍵技術(shù)分析

陳 波

(1.湖南瀟湘技師學(xué)院；2.湖南九嶷職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 永州 425100)

1 汽車輕量化的必要性

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外輕量化的研究方法主要是對(duì)新能源汽車進(jìn)行輕量化方面的研究和設(shè)計(jì)，保證新能源汽車發(fā)展更加快速，可以滿足當(dāng)前人們出行的需求。另外就是對(duì)當(dāng)前的新型材料進(jìn)行研究，將這些材料應(yīng)用到新能源汽車當(dāng)中，探索合金以及碳纖維等新型材料是否可以保證新能源汽車的輕量化關(guān)鍵技術(shù)完善。最后就是制造廠商通過自己較為先進(jìn)的研究工藝保證新材料加工而成的輕量化結(jié)構(gòu)用材。當(dāng)前世界的統(tǒng)一觀點(diǎn)為輕量化是解決當(dāng)前汽車節(jié)能減排的最有效措施，也是當(dāng)前汽車工業(yè)追求可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。汽車的整體質(zhì)量減少10%，汽車的油耗也會(huì)減少6%～8%，同時(shí)也會(huì)減少二氧化碳和其他氮化物等有害物質(zhì)的排放，這樣可以很大程度提升環(huán)境作用。當(dāng)前傳統(tǒng)燃油車輕量化研究已經(jīng)取得了一定的成果，新能源汽車輕量化可以在傳統(tǒng)燃油汽車研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行新能源汽車輕量化的研究。新能源汽車的輕量化可以保證提升自身的動(dòng)力性，來解決自己的續(xù)航問題，也平衡自身的輕量化材料成本。

2 當(dāng)前新能源汽車輕量化的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 集成化新能源汽車

新能源汽車的輕量化需要使用成熟的電池以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，關(guān)鍵的技術(shù)主要體現(xiàn)在半承載式全塑料車身以及將車身組裝成型設(shè)備的研發(fā)，全塑料車身是當(dāng)前新能源汽車輕量化的關(guān)鍵技術(shù)，全塑料車身的設(shè)計(jì)是一體化和模塊化還有整體的設(shè)計(jì)思路。同時(shí)將新能源汽車應(yīng)當(dāng)凸顯的優(yōu)點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)與輕量材料高度集成，這樣可以減少組裝零部件的數(shù)量，也減少了組裝的難度，降低了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了車身輕量化的目標(biāo)。輕量化新能源汽車主要的組成部分就是驅(qū)動(dòng)電池單元、行駛系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，還有各種新材料制成的車身、構(gòu)架和塑化地板，當(dāng)前最先進(jìn)的輕量新能源汽車的整體質(zhì)量大概為850kg。

2.2 集成化纖維增強(qiáng)熱塑性地板

熱塑性地板和塑料車身以及鋁制車架通過通孔和孔槽以及成型預(yù)埋金屬件來實(shí)現(xiàn)熱塑性地板以及塑料車身和框架之間的連接，這樣就構(gòu)成了封閉的車身結(jié)構(gòu)，這些基本的機(jī)構(gòu)來承載工作載荷，可以互相吸收以及傳遞能量。集成化纖維增強(qiáng)熱塑性地板主要是通過旋塑成型設(shè)備精密成型，加入纖維增強(qiáng)微分發(fā)泡材料，使用縱向和橫向雙軸帶動(dòng)模具旋轉(zhuǎn)加熱，使得材料逐漸加熱熔融并且均勻涂抹在表面，通過空氣冷卻或者是水冷工藝來對(duì)這些模具冷卻，最終就形成了集成化地板。輕量化新能源汽車集成化塑料板是當(dāng)前的主要關(guān)鍵技術(shù)，可以解決當(dāng)前新能源汽車運(yùn)行過程當(dāng)中的過熱情況。

2.3 車身的材料選擇

新能源汽車要想實(shí)現(xiàn)輕量化技術(shù)，全塑車身的成型工藝是旋塑成型工藝，采用多次加料工藝，實(shí)現(xiàn)了車身的實(shí)心和發(fā)泡的完美集合，新能源汽車的車身是一次整體成型，采用的材料一般情況是纖維增強(qiáng)微分發(fā)泡材料，主要的優(yōu)勢(shì)是這些高分子的復(fù)合材料有著更強(qiáng)的自由度，可以發(fā)揮出的產(chǎn)品上線也很高，使用這些高分子的復(fù)合材料可以保證新能源汽車有更多復(fù)雜多變的形狀，滿足不同消費(fèi)者的需求。另外也可以減少生產(chǎn)過程當(dāng)中各種零部件的數(shù)量以及額外的加工工藝，這樣可以很大程度節(jié)省新能源汽車的組裝時(shí)間。在新能源汽車組裝的過程當(dāng)中需要注意車輛安全性檢測(cè)的過程當(dāng)中進(jìn)行車輛的碰撞實(shí)驗(yàn)需要保證行人和乘員的傷害，對(duì)當(dāng)前全塑車身按照新能源汽車碰撞標(biāo)準(zhǔn)體系來進(jìn)行碰撞模擬分析，車身材料的選擇是新能源汽車輕量化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。

2.4 復(fù)合塑料車身

通常情況下，復(fù)合塑料車身所選擇的材料具有獨(dú)自的優(yōu)點(diǎn)，通過不同材料的有效融合可以彌補(bǔ)材料的缺陷，充分挖掘和發(fā)揚(yáng)材料的優(yōu)點(diǎn)，大大提高復(fù)合材料的性能。復(fù)合塑料車身一般選擇了旋塑成型工藝，而且將多種加料工藝融入到車身的制作中，大大提高了車身性能。與傳統(tǒng)的金屬車身材料進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，復(fù)合塑料車身所選擇的復(fù)合材料具有可塑性和靈活性的特點(diǎn)，不僅可以降低車身的制作難度，而且還能夠滿足不同車身形狀制作特點(diǎn)，從而有效提高新能源汽車生產(chǎn)效率。

2.5 使用碳纖維技術(shù)

在進(jìn)行新能源汽車生產(chǎn)過程中，一般是以塑代鋼為主，尤其是碳纖維技術(shù)，其可以有效提高新能源汽車生產(chǎn)效率和整體性能。通常情況下，碳纖維屬于人工合成的產(chǎn)品，主要是借助片狀石墨微晶按照纖維軸向方向來給予層層堆砌，然后通過石墨化和碳化處理后，就獲得了微晶石墨材料。碳纖維具備良好的力學(xué)性能，其比重僅為鋼材的1/4，但是在抗拉強(qiáng)度上，碳纖維樹脂復(fù)合材料是鋼材的7倍，可以達(dá)到3500MPa，而抗拉彈性高達(dá)23000MPa。此外，碳纖維還具有明顯的電磁屏蔽性、耐腐蝕性，因此在新能源汽車輕量化處理階段，碳纖維技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，且可以提高新能源汽車的續(xù)航能力，對(duì)于新能源汽車制造而言，又是一場(chǎng)全新的“革命”。

2.6 全塑車身模塊化旋塑模具

對(duì)于新能源汽車而言，全塑車身模塊化旋塑模具得到了廣泛的應(yīng)用，而作為塑料成型工藝的關(guān)鍵分支，旋塑(滾塑)成型屬于熱塑性塑料中比較常見的一種空成型方法，其具有生產(chǎn)成本較低、組織結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因此在大型產(chǎn)品的加工中得到了廣泛的應(yīng)用，加之其制壁薄厚程度均勻，可以實(shí)現(xiàn)回收再利用，不僅可以提高新能源汽車輕量化的性能，而且還可以更好地推動(dòng)新能源汽車發(fā)展。

3 結(jié)束語

當(dāng)前建立新能源社會(huì)是國(guó)家發(fā)展的需求，發(fā)展新能源汽車是當(dāng)前汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和技術(shù)跨越的最佳技術(shù)路線之一。實(shí)現(xiàn)新能源汽車輕量化是一個(gè)長(zhǎng)久的過程，需要對(duì)材料和設(shè)計(jì)以及制造技術(shù)等方面進(jìn)行研究。