新能源汽车轻量化技术途径探讨

新能源汽车轻量化技术途径探讨

冀杰

西南大学工程技术学院，重庆，400715

摘要：汽车轻量化技术被认为是改善燃油经济性、减少污染物和降低碳排放的重要措施之一，而目前新能源汽车的整车重量相对较大，比能量和比功率仍然偏小，所以新能源汽车对于轻量化技术的要求更为迫切。为此，本文论述了新能源汽车轻量化的必要性，并从材料、结构及工艺方面探讨了整车轻量化的主要技术途径。

关键词：新能源,轻量化,新材料,结构优化,制造工艺

1.前言

随着我国汽车产量和保有量的不断攀升，汽车的能源消耗和有害物排放逐年递增。在日益短缺的能源状况和日益恶化的环境状况下，发展节能、低排放的汽车技术是减少能源消耗和减少环境污染的必由之路。

目前，从国际发展趋势上看，解决汽车节能环保问题的主要措施如下：一是大力发展以电动汽车、混合动力汽车为代表的新能源汽车；二是开发并制造技术先进的汽车发动机；三是实现汽车整车质量的轻量化[1]。以上三种主要措施相比，在当今发动机技术提升难度日益加大的背景下，有效降低汽车整车的自身质量，是实现汽车节能环保目标的最有效措施。对于新能源汽车来说，由于目前新能源汽车的比能量和比功率仍然偏小，无法使车辆达到足够的加速性能和续驶里程要求，而且新能源汽车对布置空间要求较高，对车身总布置影响较大，所以减轻整车质量对新能源汽车就显得更为重要[2]。

2.新能源汽车轻量化的必要性

汽车轻量化技术能够有效地改善燃油经济性、减少污染物和降低汽车碳排放，世界汽车行业为此做出了诸多努力，取得了很多轻量化的技术成果。但是，相比于传统汽车，新能源汽车对于轻量化技术的要求更为迫切。

以电动汽车为例，目前，能够使用的动力电池的单位比能量与传统汽车使用液体燃料的单位比能量差距巨大（如表1所示），动力系统（主要是电池）通常占整车总质量的30%-40%。这就决定了电动汽车在与传统汽车同等排放量的单位能耗（电耗量/100km）下，不能像传统汽车那样靠一次补充能量来实现长距离的行驶。因此，电动汽车必须在电气化的同时采取比传统意义上的轻量化技术更先进的方法和措施。

理论比能量20045012000理论计算值

实际比能量33~55110~1303000目前的产业化水平

系统比能量30~5070~90加上管理系统质量之后的平均值

注：汽油机转换效率按25%计算。

中国机械工业联合会张小虞副会长2010年曾指出，轻量化问题已经成了横亘在电动汽车发展过程中的鸿沟和大课题。其含义有三：一是受电池水平影响，电动汽车更需要轻量化；二是没有相当轻量化水平的电动汽车其竞争力较低，不可能实现产业化；三是电池、电机、电控系统的成本居高难下，国家已拿出巨额资金补贴电动汽车的销售，电动汽车轻量化面临成本控制的巨大压力[3]。无论如何，电动汽车应当是具有相当轻量化水平的汽车，而不是单纯靠电池驱动的汽车，它们应当有轻量化的定位，达不到定位的电动汽车应当暂停开发和补贴，否则是对资源的浪费。人们应当知道，汽车轻量化技术是共性基础应用技术，是各种汽车不可绕开的技术。总之，电动汽车列为国家战略新兴产业是汽车工业发展的重大机遇，但实现电动汽车的轻量化又面临巨大的挑战。因此，电动汽车轻量化技术路线问题理应受到行业和政府有关部门的高度重视。

混合动力汽车至少拥有两个或多个动力源，它的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或多个驱动系统共同提供。根据各个组成部件、布置方式和控制策略的不同，形成了串联式、并联式和混联式等多种工作形式；根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重(混合度)的不同，混合动力系统又分为微混、轻混、中混和完全混合动力系统等类型。由于混合动力汽车的多样性和特殊性，使得整车结构设计和总布置存在很多困难，而且对整车质量的要求较传统汽车大大提高。为解决上述问题，结合混合动力汽车整车布置的具体情况，从汽车材料、结构特点等方面对混合动力汽车车身结构进行优化分析和设计，是实现混合动力汽车轻量化的关键。

3.新能源汽车轻量化技术途径

汽车轻量化技术方法有很多，是一个系统工程。新能源汽车的轻量化应从以下两个重点方向开展工作：一是实现整车30%-40%以上的轻量化——抵消动力系统净增加的质量（适应现有可用的比能量较低的商品化能源）；二是实现动力能源的轻量化——提高现有新能源的比能量或开发新的动力电源。只有这样，才能有效解决新能源汽车自身重量大、续驶里程短的问题。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/w5aq.html