新能源汽車輕量化的關鍵技術分析

陳 波

(1.湖南瀟湘技師學院；2.湖南九嶷職業技術學院，湖南 永州 425100)

1 汽車輕量化的必要性

當前國內外輕量化的研究方法主要是對新能源汽車進行輕量化方面的研究和設計，保證新能源汽車發展更加快速，可以滿足當前人們出行的需求。另外就是對當前的新型材料進行研究，將這些材料應用到新能源汽車當中，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鍵技術完善。最后就是制造廠商通過自己較為先進的研究工藝保證新材料加工而成的輕量化結構用材。當前世界的統一觀點為輕量化是解決當前汽車節能減排的最有效措施，也是當前汽車工業追求可持續發展的趨勢。汽車的整體質量減少10%，汽車的油耗也會減少6%～8%，同時也會減少二氧化碳和其他氮化物等有害物質的排放，這樣可以很大程度提升環境作用。當前傳統燃油車輕量化研究已經取得了一定的成果，新能源汽車輕量化可以在傳統燃油汽車研究的基礎上進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力性，來解決自己的續航問題，也平衡自身的輕量化材料成本。

2 當前新能源汽車輕量化的關鍵技術

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驅動技術，關鍵的技術主要體現在半承載式全塑料車身以及將車身組裝成型設備的研發，全塑料車身是當前新能源汽車輕量化的關鍵技術，全塑料車身的設計是一體化和模塊化還有整體的設計思路。同時將新能源汽車應當凸顯的優點和關鍵技術與輕量材料高度集成，這樣可以減少組裝零部件的數量，也減少了組裝的難度，降低了生產成本，實現了車身輕量化的目標。輕量化新能源汽車主要的組成部分就是驅動電池單元、行駛系統以及轉向系統，還有各種新材料制成的車身、構架和塑化地板，當前最先進的輕量新能源汽車的整體質量大概為850kg。

2.2 集成化纖維增強熱塑性地板

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埋金屬件來實現熱塑性地板以及塑料車身和框架之間的連接，這樣就構成了封閉的車身結構，這些基本的機構來承載工作載荷，可以互相吸收以及傳遞能量。集成化纖維增強熱塑性地板主要是通過旋塑成型設備精密成型，加入纖維增強微分發泡材料，使用縱向和橫向雙軸帶動模具旋轉加熱，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前的主要關鍵技術，可以解決當前新能源汽車運行過程當中的過熱情況。

2.3 車身的材料選擇

新能源汽車要想實現輕量化技術，全塑車身的成型工藝是旋塑成型工藝，采用多次加料工藝，實現了車身的實心和發泡的完美集合，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微分發泡材料，主要的優勢是這些高分子的復合材料有著更強的自由度，可以發揮出的產品上線也很高，使用這些高分子的復合材料可以保證新能源汽車有更多復雜多變的形狀，滿足不同消費者的需求。另外也可以減少生產過程當中各種零部件的數量以及額外的加工工藝，這樣可以很大程度節省新能源汽車的組裝時間。在新能源汽車組裝的過程當中需要注意車輛安全性檢測的過程當中進行車輛的碰撞實驗需要保證行人和乘員的傷害，對當前全塑車身按照新能源汽車碰撞標準體系來進行碰撞模擬分析，車身材料的選擇是新能源汽車輕量化技術的關鍵技術。

2.4 復合塑料車身

通常情況下，復合塑料車身所選擇的材料具有獨自的優點，通過不同材料的有效融合可以彌補材料的缺陷，充分挖掘和發揚材料的優點，大大提高復合材料的性能。復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。與傳統的金屬車身材料進行對比可以發現，復合塑料車身所選擇的復合材料具有可塑性和靈活性的特點，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，從而有效提高新能源汽車生產效率。

2.5 使用碳纖維技術

在進行新能源汽車生產過程中，一般是以塑代鋼為主，尤其是碳纖維技術，其可以有效提高新能源汽車生產效率和整體性能。通常情況下，碳纖維屬于人工合成的產品，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性能，其比重僅為鋼材的1/4，但是在抗拉強度上，碳纖維樹脂復合材料是鋼材的7倍，可以達到3500MPa，而抗拉彈性高達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，碳纖維技術得到了廣泛應用，且可以提高新能源汽車的續航能力，對于新能源汽車制造而言，又是一場全新的“革命”。

2.6 全塑車身模塊化旋塑模具

對于新能源汽車而言，全塑車身模塊化旋塑模具得到了廣泛的應用，而作為塑料成型工藝的關鍵分支，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，其具有生產成本較低、組織結構較簡單的特點，因此在大型產品的加工中得到了廣泛的應用，加之其制壁薄厚程度均勻，可以實現回收再利用，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新能源汽車發展。

3 結束語

當前建立新能源社會是國家發展的需求，發展新能源汽車是當前汽車產業實現可持續發展和技術跨越的最佳技術路線之一。實現新能源汽車輕量化是一個長久的過程，需要對材料和設計以及制造技術等方面進行研究。