輕量化技術對純電動客車的節能影響研究

李江

【摘要】本文主要研究當前輕量化技術對純電動客車的節能性影響，為了切實提升電動汽車輕量化技術的深入發展，國內電動汽車輕量化技術的研究通常是從電池輕量化、車身輕量化、電池傳動總成輕量化入手。電動汽車的輕量化不僅能夠有效提升汽車的電池壽命和安全性能，由于減輕了客車整體質量還能夠有效降低油耗，真正實現對生態環境的保護作用。

【關鍵詞】電動汽車;輕量化技術;節能發展

1. 電動汽車輕量化技術研究

1.1電池輕量化

如今，我國電動汽車所采用的動力電池主要包括蓄電池和原料電池兩種類型，這兩種類型的電池在能量比和質量功率比方面存在差異，但是由于電動汽車安裝的動力電池組件比較重，從而導致動力電池的動力性和續航能力無法得到保障。為了真正提升電動汽車應用的質量，在進行電動汽車輕量化技術分析時，需要從汽車的主要部件入手進行優化和升級。目前，動力電池的輕量化將會成為電動汽車動力電池未來的主要研究方向。與傳統鎳氫電池、鉛酸電池及鋰電池進行對比可以發現，在比能量上燃料電池具有更高的性能，并使傳統電池輸出功率低和續航能力不足的問題也可以得到一定的緩解。在燃料電池中雙極板質量占電池總質量的70%以上，因此想要實現燃料電池的輕量化設計就必須從雙極板以及儲氫設備入手進行減重。為了減輕電堆的質量和體積，需要根據電動汽車的實際運行需求對雙極板的體積和質量給予有效控制，盡量實現雙極板的輕量化與小型化，使其更好的滿足電動汽車輕量化需求。

1.2電驅傳動總成輕量化

對于純電動客車而言，其電驅傳動總成包括減速器、驅動電機和傳動軸三個部分。在整車質量中，電驅傳動總成占據著比較大的比重，為了實現電動汽車的輕量化設計就必須要控制電動汽車的電池傳動總成重量。電動汽車大部分采用分布式驅動設計，因此如果驅動系統的質量較大就會對汽車運行過程當中的安全性和和操作穩定性造成不良的影響。作為電動汽車電驅傳動總成的核心部件，驅動電機的發展目標是逐漸減少體積和質量，并采取有效措施來提升轉矩和功率。如今，小型輕量化是我國驅動電機的主要發展趨勢，不同驅動電機設計的衡量標準在于電機本身的功率密度。為了真正實現對電動汽車電驅傳動總成進行輕量化設計，要對集成化設計給予重視，并集成驅動電機與變速箱。實際上，集成化的電動汽車內部設計能夠有效降低整車的質量，并進一步降低對電能的消耗，提高電動汽車節能效果。

1.3車身輕量化

在整車質量中，汽車的車身質量占據著比較大的比重，因此在進行電動汽車輕量化設計時電動汽車的骨架是非常重要的輕量化對象。相比于傳統類型的汽車，電動汽車引用了動力電池作為核心動力，本身就提高了電動汽車的整車質量，進而對電動汽車的續航能力產生比較大的影響，因此就更需要提升汽車車身的質量優化，通過輕量化設計方法和輕量化材料的選用，真正提升電動汽車輕量化技術應用的可行性。當前國內應用于電動汽車輕量化生產的主要材料包括高強度鋼、輕質合金材料以及復合材料。其中高強度鋼主要應用于電動汽車車身鈑金以及車身結構件的制造，在相同的強度等級下，可以選擇高強度鋼來削減零件體積，進而降低車身質量。通常情況下，輕質合金材料有鎂、鈦、鋁合金材料等，具有體積小質量輕的特點，應用于電動汽車的車身制造中能夠有效減輕車身整體質量，在提升車輛動力性能的同時降低運行能耗。一些輕質合金材料甚至可以進行百分之百的回收循環再利用，極大地提升了環境保護作用。

2.電動汽車輕量化技術發展趨勢

2.1高比功率和比能量電池

通常情況下，鉛酸電池在低速短途電動汽車上得到了廣泛的應用，主要是由于鉛酸電池價格上的優勢較為明顯，因此雖然比能量和比功率相對較低，但短期內不會退出電動汽車市場。鎳氫電池在比能量和比功率方面有著較高的優勢，但制造成本較高，隨著鋰電池的大規模生產和發展會逐漸退出電動汽車市場。對于鋰電池的制造生產與應用而言，雖然能夠提供較大的比能量和比功率，但是在安全性方面有所不足。為了切實解決鋰電池的安全問題，則需要選擇由固體電解質生成的全固態電池，同時，在鋰電池中應用超級電容提高功率密度。對于電動汽車輕量化技術發展而言，未來開發新型更高能量密度儲氫合金以及電池整體結構的優化設計是較為主要的發展方向。

2.2輕量化車身

隨著國內汽車保有量和銷量的逐漸上升，國內石油能源的需求量逐漸提升，對外依存度也有所上漲。這就對國內汽車的節能降耗性能有了更高的要求。新能源汽車的出現是當前節約能源和生態環保目標的產物，新能源汽車相關制造技術和工藝的深入發展，也使得電動汽車的銷量逐漸提升。電動汽車動力電池的比能量比燃油的比能量要小很多，與傳統的燃油汽車相比雖然提升了生態保護作用，但是由于引進了電池使得車輛的整體質量有所增加，續航能力與傳統燃油汽車相比遠遠不足。這就要求國內的電動汽車輕量化設計不斷提高進程，真正提升電動汽車應用靈活性和適應性。

3.小結

當前電動汽車輕量化發展的過程中高比能量比功率動力電池和高功率密度電機的研制工作是較為主要的技術難題，高性能塑料可能會以塑代鋼的形式參與汽車的輕量化設計。隨著社會經濟科技的發展，制造工藝逐漸深化改進能夠支持碳纖維車身大規模生產和使用，這些制造工藝都能夠有效降低電動汽車的整體質量，為降低油耗并減少排氣污染提供了巨大的助力，不僅為電動汽車產業的發展注入新的活力，新能源的有效應用也會更好的實現國內生態環保的目標。

【參考文獻】

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