淺析電動汽車輕量化技術途徑

白有俊

摘 要：電動汽車隨著政策支持和市場需求發展越來越迅速，本文簡介了電動汽車輕量化的要求，詳細敘述了整車設計、車身覆蓋件、底盤、電池、電器等輕量化技術途徑，期待電動汽車輕量化進一步發展，為可持續發展、節能減排、保護環境增加力量。

關鍵詞：電動汽車;輕量化;技術;途徑

近幾年，很多國家已經明確禁售燃油車時間，部分汽車制造企業也計劃逐步停止停止燃油車的研發與銷售，大力發展純電動汽車。汽車電動化發展已經是大勢所趨，然而電動汽車目前也存在續航里程短等問題。電動汽車輕量化可使續駛里程增加，減少電池充電次數[1]。因此電動汽車輕量化發展是一個研究方向。

1 電動汽車輕量化的要求

電動汽車輕量化首先要以安全性能為基礎，并達到一定的強度;同時汽車輕量化技術指的是利用現代化的設計手段，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，通過對汽車結構的優化設計、對材料的對比選擇，以此確保汽車本身造價不提高而降低汽車產品的重量，達到環保、節能、減耗等目的。由此看出，汽車輕量化不僅僅表現在重量的減少上，還表現在功能的多樣和能源的節約上。[2]

2 電動汽車輕量化技術途徑

2.1 整車設計輕量化

通過市場調研對市場需求多樣性和購買者行為的差異性，把電動汽車的整體市場進行市場細分[3]。對小型電動汽車縮短長度和高度，并進行優化設計。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，所以微小型電動汽車可以緩解以上問題。對越野型電動汽車可采用可逆作用的電動機在制動時進行能量回收等有效途徑。

通過目前比較發達的軟件優化開發設計，對電動汽車動力電池管理系統、能量回收系統等電控單元進行優化設計研究，例如設計出車輛上使用的空調電機和轉向電機等集約共用機，通過電控單元程序優化開發設計，進一步減少能量損失，同時又能夠使得整車重量減少。

2.2 車身覆蓋件輕量化

電動汽車的車身輕量化的研究重點在于新材料的應用及模具設計、結構設計與相應的制造工藝上面。當前的低密度、高強度的輕質車身有很多材料，但最合適的就是復合型材料。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、質量輕的特點。二是高強度鋼車身，雖然這種材料的車身可以有效降低鋼板厚度，進而減輕車身質量，從而達到電動汽車輕量化的目的。三是改性塑料車身，這種車身比金屬車身更具技術性與市場優勢。四是碳纖維增強復合材料車身，這種車身具有強度大、質量輕的優點[4]。圖1為電動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、新構架上進行研究。車用高性能鋼板、鋁合金等已在汽車行業受到廣泛應用。[5]新型的鎂鋁合金等輕量化底盤也都在開發中。采用新型的鑄造鋁、鍛鋁的輕型下擺臂、轉向節等。還可以從合并應用汽車部件上進行研究，例如把電機合并在輪轂上，開發電腦控制程序，從而不再采用用差速器和驅動半軸，同時又能滿足汽車轉向和行駛功用。目前堡敦（天津）機電有限公司已經研制出ProteanDRIVE18輪轂電機（見圖2）。[6]汽車輪轂采用鍛造鋁合金將會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，進一步研究出成本低、易生產的新型材料也是廣大車企和研究機構探索的方向。

2.4 電池輕量化

電池是電動汽車的關鍵核心部件，電池的能量密度影響著車輛的續航里程、使用性能，電池過重將嚴重降低汽車的續航里程，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;減輕電池系統配件重量，也主要是采用鋁合金材料、高強度鋼材料、復合材料來減輕配件重量;優化電池系統設計。[8]

2.5 電器輕量化

電動汽車上是使用的電器設備進一步輕量化。開發使用平板電腦的多媒體一體機取代原來的導航影像一體機，由于自身攜帶GPS模塊，不再采用老式A柱GPS模塊，倒車雷達和倒車影像不再使用線束連接，使用藍牙或WIFI技術連接，在進一步輕量化的同時更加便捷和智能化。空調壓縮機的電機進一步減重或者采用共用電機，例如冷凝器風扇電機和空調壓縮機電機共用增加控制編程，從而減少一個電機，輕量化的同時也節約電動汽車制造成本。減少優化全車線束，多使用CAN線連接控制。燈光采用先進的LED或激光燈，降低重量還能減少電能消耗。

2.6 先進輕量化工藝

先進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、新型復合材料制造工藝等等。

2.7 研發輕量化材料

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

3 結束語

隨著社會的發展需求，多個國家政府都制定傳統燃油車禁售的時間表，電動汽車是未來發展的方向，電動汽車的輕量化和集約節排，會為保護環境做出貢獻。

基金項目：海南省自然科學基金項目資助，項目編號：518QN256。

參考文獻：

[1]徐建全，楊沿平，唐杰等.純電動汽車與燃油汽車輕量化效果的對比分析[J].汽車工程.2012（06）：540-543.

[2]陳俊.汽車輕量化技術的發展現狀及其實施途徑研究[J].花炮科技與市場.2018（04）：200.

[3]李磊，魏彤光，張賀.汽車及配件營銷[M].北京：北京理工大學出版社.2014（08）：87-88.

[4]白俊濤.電動汽車輕量化技術[J]. 南方農機.2015（12）：37轉42.

[5]孔祥剛，劉陽.汽車底盤輕量化及應用[J]. 中小企業管理與科技.2016（06）：174-175.

[6]王凌方.Protean PD18輪轂電機在天津正式下線[N].光明日報，2017-05-03（1）.

[7]牛妍妍.新能源客車輕量化技術路徑研究[D].長春：吉林大學，2016.

[8]程萍，程鳳.動力電池系統輕量化技術綜述[J].電源技術.2019（01）：171-173.

[9]王軍年. 電動輪獨立驅動汽車差動助力轉向技術研究[D].長春：吉林大學，2009.