新能源汽车轻量化技术路线和应用策略

2019-01-12李万勇

魅力中国 2019年33期

李万勇

（河北红星汽车制造有限公司，河北邢台 054000）

汽车轻量化技术涉及汽车轻质材料应用、设计开发技术、工艺制造技术等多个学科，需要多产业的联合突破。汽车轻量化产业链的形成将带动整个相关的零部件产业的提升和创新发展。

一、新能源汽车开展轻量化技术的战略意义

从国际上看，欧美日韩政府制定了相关法律和政策来推动和保障新能源汽车的发展，出台了一系列轻量化技术路线和法规，对汽车轻量化技术投入大量的科研经费和前瞻性研究。先进轻量化技术在上述市场应用非常普遍，宝马、奥迪和大众等国际汽车品牌正引领轻量化技术发展。从国内汽车产业规划来看，中国制造2025规划了重点领域技术路线图对汽车轻量化做了重要规划和思路建设。汽车轻量化技术路线图和新能源汽车技术路线图明确我国汽车轻量化技术发展的关键技术，并根据我国汽车行业自身的现状及特点，制定出具有引领性、指导性以及战略性的规划和可实现的科学的轻量化技术发展途径。

二、新能源汽车与轻量化技术

新能源汽车是指采用非常规能源作为动力驱动的汽车，而所谓非常规能源是指除了汽油、柴油、天然气、液化气等之外的燃料。但一些使用常规车用燃料，并采用新型车载动力装置的汽车也可以称之为新能源汽车。新能源汽车主要分为四种类型，一是混合动力汽车，采用电能能源与燃油能源混合为汽车提供驱动力;二是纯电动汽车，采用电能能源或太阳能能源为汽车提供驱动力;三是燃料电池电动车，由燃料电池为汽车提供驱动力;四是其他新能源汽车，比如采用超级电容器、飞轮等高效储能器。相对于一般汽车，新能源汽车不仅能够有效节约燃油，提升燃油利用率，起到良好节能减排的作用。还能够有效提升汽车驾乘体验，保障车辆安全稳定运行。

汽车轻量化技术主要应用于“车身减重”，通过采用一些质量较轻的新型合金材料，加强设计提升汽车结构的合理性，从而达到汽车减重的目的，相对于一般汽车，新能源企业更加需要轻量化，据相关资料数据表明，每降低车重100kg，百公里电耗可降低20%—30%，因此在新能源汽车中加强轻量化技术应用对于新能源汽车应用推广具有非常重要的作用。

三、新能源汽车轻量化关键技术分析

（一）汽车铝合金冲压技术

当下新能源汽车铝合金主要采用的是硬度高、铜元素含量高的2000系列;抗氧化性、腐蚀性强、镁元素含量高的6000系列;镁铝合金5000系列。基于不同的合金材料，应用于汽车不同构造，比如车门可采用铝合金5000或6000系列、车身骨架采用铝合金2000系列等从而既保证了车身不同结构功能性发挥，又能够降低车身重量。铝合金冲压技术实施过程非常复杂，需要基于不同需求做好冲压件设计，主要采用的是CAE软件（Computer Aided Engineering）来实现，从而保证车身冲压稳定性。在应用该冲压技术时还应注意，做好原材料检查，保证材料规格尺寸正确，完整无损，并检查不同工序冲压模具与需要的冲压产品是否对应，做好模具检查;严格按照冲压工艺作业指导书工序要求，做好冲压工作，并针对每道工序产出的产品，与规范样品进行对比;在第一件冲压产品完成后，需要根据冲压工艺作业指导书，利用三坐标对产品做好检查，记录检查结果，确认产品符合率。在冲压过程中，还要做好巡检工作，把握冲压状况。在完成冲压成品检查后，需要将产品贴膜去除掉，并檢查产品外观，在确保无误后，放入专用盛具内，挂上检验合格标签。

（二）车身旋塑成型技术

车身旋塑成型是一种热塑性塑料中空成型方法，这种方法实施所需设备简单，并且实际模具制造成本也比较低廉，在大型制件中有着非常好的适用性，并且采用这种方法制作的制品壁厚均匀，不受应力影响，自身原料利用率也非常高，可节省大量成本，因此近几年在车身轻量化技术中有着广泛的应用。但由于全塑车身本身的结构比较复杂，针对车身尺寸精确度有着非常样的要求，整体模具设计有着相当的难度，一旦后续模具出现问题，相应付出的维修成本也比较高，基于此，为有效弥补这一缺陷问题，可采用一种全塑车身模块化的旋塑模具设计方法，在具体应用过程中，针对实际车辆功能需求，将整体车身分为不同模块，并制作出对应的模块化工具，其通过模具架和夹紧装置紧固，在脱模时，按照各自脱模方向依次脱模，可有效提升车身塑化成型效率，降低模具制作难度，有效满足车身不同功能性需求的同时，更好的实现车身轻量化。

（三）汽车轻量化优化设计关键技术

当下新能源汽车轻量化优化设计技术包含多种，一是多学科轻量化技术，该技术顾名思义，包含多种学科领域，比如空气动力学、人工工程学、控制工程等，单从车身结构来看，包含零部件、白车身、整车等不同层次的分析内容。比如整车分析，就包括静刚度模态、碰撞安全、NVH（振动噪声及声振粗糙度）等多方面性能需求，以提升整体汽车轻量化设计水平。二是多目标轻量化优化设计技术，该技术主要立足于存在互相矛盾的目标方案，对其进行统一的评价，以达到二者的平衡。比如在采用最新材料实现了新能源汽车优化时，有可能选择的材料成本较高，反而不利于新能源汽车整体生产效益提升，因此目标轻量化优化设计技术主要作用是帮助做好上述两者的平衡，避免在汽车轻量化设计时，一味专注轻量化，而忽略汽车其他性能，导致新能源汽车轻量化设计优化失去了原本的意义。三是近似模型及寻优算法，在制作新能源汽车轻量化设计方案时，通常会涉及到汽车不同方面的参数。例如在对多学科影响加以考虑分析时，针对不同学科，不仅有着各自的计算分析模型，包含的耦合变量也各不相同，因此需要花费大量精力进行模型优化迭代，整个过程极为复杂，导致模型最优解寻找效率低下。