芻議新能源汽車輕量化的關鍵技術

梁文飛

銀隆新能源股份有限公司 廣東 珠海 519000

一、新能源汽車研究現狀

(一)新能源汽車現狀。現今社會飛速的發展,離不開工業發展的貢獻,但是環境的污染卻成為全球個國家難解決的難題之一。環境問題主要是因為發展工業排放的各種燃料,引起了霧霾、變暖等問題。那么,減少環境污染的有效方法之一就是發展新能源汽車。因為占全球碳排放量的產業為汽車行業,而汽車行業是國家重點發展的產業,所以新能源汽車的發展在緩解環境污染問題上有著舉足輕重的作用。發張新能源汽車有三個方向：一是使汽車輕量化,是指采用新能源來作為汽車的驅動。電池燃料汽車、插電式汽車、插電混合動力汽車都屬于新能源汽車。二是制作出新型的發動機。三是新能源的代表有混合動力汽車、純電動汽車。新能源汽車在歐美國家發展的比較早,市場已成熟。而我國是在近幾年才開始發展,與歐美國家相比,我國在新能源的消費觀點、基礎設施及關鍵技術不夠成熟。

(二)新能源汽車研究意義。目前新能源汽車輕量化是今后發展的重要方向。汽車動力的提升需要技術的進步和創新,從而降低排放污染及減少消耗。現在各個國家為了緩解環境污染的問題,都在大力推動新能源汽車的發展。

二 新能源汽車的作用及其途徑

(一)新能源汽車的作用。根據數據分析得出：汽車的質量減少,可使油耗減低；如果汽車質量減少,其油耗不變,也會使碳的排放量大大減少以及減少一些其他污染環境的物質。這樣,對環境的保護也起了重要的作用。新能源汽車輕量化在與傳統燃油汽車相比較下,新能源汽車可以提高續航能力,改善了傳統燃油汽車的不足。這樣,就可以平衡因材料的成本提高,而使新能源輕量化的市場消費擴大。

(二)新能源汽車的材料。節約能源減少排放的有效方法是減少汽車的質量與先進的發動機技術相結合。新能源汽車采用的材料,也從以前的單一到現在的多種多樣。材料的多樣性才達到汽車剛度和強度的要求。所以,在以后輕量化汽車的發展中,材料的多樣組合才更受青睞。并且要減少稀有材料的使用,降低輕量化汽車制作成本。現在較為成熟的材料組合方法有纖維增強復合材料、高性能鋼、鎂合金、鋁合金等。

使用輕質材料主要分為3 種,一是復合材料與金屬等組合一起；二是鋁合金為車底部材料,碳纖維等材料為車上部；碳纖維及金屬材料為主是車體結構。想要實現輕量化汽車可行度、及成熟度高,使用輕質的材料是目前最好的方法。

三、新能源技術

(一)超輕集成化新能源汽車。新能源輕量化汽車的有兩個關鍵性技術,一是開發車身成型的設備；二是全塑車身是以半承載式實現的。其中重要的設計部分是全塑車身。與傳統設計不同的是,它實現了高度集成,在零件與功能,這樣減少了零件的成本。設計構想體現在全塑車身是整體式、模塊化、一體化上。這兩個技術相結合實現了汽車輕量化。塑化地板、復合材料作為車身、車身框架由鋁制作、轉向系統、行駛系統、電池單元作為驅動構成了新能源輕量化汽車。

(二)車身由復合材料構成。在工藝中使用多次添加材料,車身的構造就像三明治一樣,如"實心+發泡+實心",實現了強化的效果,這樣的全塑車身就成了旋塑工藝。全塑車身是一次就全部成型,車身的材料使用了纖維發泡增強材料。它的優點有2點：1)為了實現車身的外觀及設計的自由度,高分子材料比金屬材料更為適合；2)全塑車身能夠借節約車的安裝時間,車身體公差無誤,在加工的過程中減少了加裝工序及零件的數量。

在設計中,必須要考慮到安全,能在發生事故時,減少對乘員和路邊行人的損傷。對全塑車身輕量化汽車進行模擬演示,得到,在碰撞時,車身嚴重變形,在內部有大的損壞。因此,可以使用復合材料與合金6000的鋁制材料組合成車身解決此類問題。為了減少乘架人員的安全問題,使用鋁制車身再合適不過,因其具有能量吸收和很好的變形能力,并且還有很高的延展性與剛性。車身使用纖維增強的材料有著回彈性好的優點。在發生碰撞的時,駕駛速度在慢的情況下,那么汽車可以自身恢復。使用多種材料的組合,新能源輕量化汽車就可以協同增強、優點互補。

(三)地板由纖維熱塑性組成。鋁制框架和全塑車身及熱塑地板的銜接是由已成型的金屬器件預埋、孔槽、通孔完成的。實現了傳遞和吸收了撞擊時的能量、同時承受工作載荷、使車身結構是封閉的。采用纖維熱塑性材料作為地板結構,可以使地板有較強的扭轉性及彎曲性。采用漸進式吻接與中央隧道結構來增強地板結構。

(四)車身使用旋塑模具。塑料工藝成型的重要分支是旋塑,它有著原料利用率高、沒有應力且制品壁厚均勻、適合大型制件、模型制作成本不高、結構簡單的優勢,近些年來發展較好。因為全塑車身的模具維修成本不低、整體模具加工難、表面精度要求嚴、尺寸要求高、結構復雜。所以提出了旋塑模具的方法。

該方法把車身進行了模塊化,依據汽車的旋塑成型、輪廓線、位置、作用、功能進行劃分。各模塊之間通過夾緊裝備和模具架緊固,脫模時按照順序脫模。這樣可以提高塑化效率,降低制造模具的難度。

四總結

由上所述可知,新能源輕量型汽車因零部件集成、仿真的結構、整體構造成型而具有三明治結構特點,這樣實現了輕量化的目的。在技術上,提高了塑化效率、降低了制造工序及零部件的數量、保證了乘員和行人的安全等優點,并且發展新能源輕量化汽車可以減少環境污染,是以后汽車行業發展的重要方向。