一款电动车身的轻量化探讨

2019-06-11窦晓东

时代汽车 2019年4期

窦晓东

摘要：对于纯电动汽车来说，对车身进行轻量化不仅能够降低对于能源的消耗和环境的污染，还能显著的提高纯电动汽车的续航里程，对纯电动汽车进行车身轻量化设计就显得尤为重要。本文通过对一款电动汽车车身结构分析，提出将车身部分钣金外板零件取消，由即有的外装饰件取代的方案探讨，可极大实现整车减重，实现此款电动车的轻量化。

关键词：电动汽车;车身轻量化;轻量化系数;车身静态扭转刚度;轮间投影面积

1 引言

汽车轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能第降低汽车的质量，这对于电动汽车同样适用。实验证明，若汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6%-8%，换算为续航里程增加6%-8%。本文分析的电动汽车，在传统的全冲压件焊接车身结构的基础上，增加装配大量具有不同颜色需求的非金属外观装饰件。针对这一结构，探讨取消部分车身外板冲压件，继续由外观装饰件保留外观完整性，来达到轻量化的目的。

2 此款电动车身结构分析及轻量化系数解读

2.1 钢板冲压的焊接车身，配外观装饰件的车身结构

如下图1所示，由于前期造型及制造需求，此款电动车身在顶盖、左右侧围、尾门区域除了保持有钢板冲压的外板零件外，还装配有外观装饰件。外观装饰件由供应商生产制造并喷涂不同于车身本体颜色的油漆，装配后使整车形成不同的颜色组合，实现外观的多样化。结构上看，顶盖、左右侧围、尾门的冲压外板零件被装饰件遮盖后，其原有的外观功能已被替代，仅提供车身强度及安全的作用。

为了提升车辆续航，对车身进行轻量化，可探讨取消部分冲压外板零件的可能性。基础方案为：以外观装饰件边界为基准，取消被其遮盖的顶盖、侧围、尾门外板部分，外观装饰件直接装配在车身内板或加强板结构上。为了保持车身强度及安全性能，以及提供外装饰件的安装点，可增加部分结构零件和外饰件安装点支架。过程示意图如图2：

2.2 车身性能评价标准之——轻量化系数

轻量化系数为汽车车身性能评价的一个重要指标，在行业中广泛应用，其公式如下：

其中：

M=车身重量（Kg）

Ct=静态扭转刚度（KNm/deg）

A=轮間投影面积（㎡）

其评价标准为：轻量化系数L数值越小，代表的车身轻量化水平就越高。

从公式我们可以看出，若要减小轻量化系数，可以通过降低车身重量、提高扭转刚度或增大轮间投影面积实现。

对于同一款车身，其轮间投影面积A是一定的，那么：如果保持车身扭转刚度Ct不变，即减小车身质量M可实现此系数的优化;如果维持轻量化水平不变，车身质量和扭转刚度都可以有相应幅度的减小，这也意味可以减少整车重量和成本。接下来就从以上两个角度，分析讨论此款车身轻量化的具体方案。

3 轻量化方案及新问题解决

3.1 车身外板件减重方案

去掉原车身结构上顶盖外板、侧围外板、尾门外板与装饰件重合区域，增加部分加强结构、外饰件安装支架以保持车身的拓扑结构，维持车身强度和安全性能。外饰件周边与车身贴合位置，用胶带或涂胶形式密封，阻止灰尘、水等进入车身内部。