新能源汽车轻量化的关键技术分析

2020-01-08陈波

湖北农机化 2020年9期

陈波

(1.湖南潇湘技师学院；2.湖南九嶷职业技术学院，湖南永州 425100)

1 汽车轻量化的必要性

当前国内外轻量化的研究方法主要是对新能源汽车进行轻量化方面的研究和设计，保证新能源汽车发展更加快速，可以满足当前人们出行的需求。另外就是对当前的新型材料进行研究，将这些材料应用到新能源汽车当中，探索合金以及碳纤维等新型材料是否可以保证新能源汽车的轻量化关键技术完善。最后就是制造厂商通过自己较为先进的研究工艺保证新材料加工而成的轻量化结构用材。当前世界的统一观点为轻量化是解决当前汽车节能减排的最有效措施，也是当前汽车工业追求可持续发展的趋势。汽车的整体质量减少10%，汽车的油耗也会减少6%～8%，同时也会减少二氧化碳和其他氮化物等有害物质的排放，这样可以很大程度提升环境作用。当前传统燃油车轻量化研究已经取得了一定的成果，新能源汽车轻量化可以在传统燃油汽车研究的基础上进行新能源汽车轻量化的研究。新能源汽车的轻量化可以保证提升自身的动力性，来解决自己的续航问题，也平衡自身的轻量化材料成本。

2 当前新能源汽车轻量化的关键技术

2.1 集成化新能源汽车

新能源汽车的轻量化需要使用成熟的电池以及电机驱动技术，关键的技术主要体现在半承载式全塑料车身以及将车身组装成型设备的研发，全塑料车身是当前新能源汽车轻量化的关键技术，全塑料车身的设计是一体化和模块化还有整体的设计思路。同时将新能源汽车应当凸显的优点和关键技术与轻量材料高度集成，这样可以减少组装零部件的数量，也减少了组装的难度，降低了生产成本，实现了车身轻量化的目标。轻量化新能源汽车主要的组成部分就是驱动电池单元、行驶系统以及转向系统，还有各种新材料制成的车身、构架和塑化地板，当前最先进的轻量新能源汽车的整体质量大概为850kg。

2.2 集成化纤维增强热塑性地板

热塑性地板和塑料车身以及铝制车架通过通孔和孔槽以及成型预埋金属件来实现热塑性地板以及塑料车身和框架之间的连接，这样就构成了封闭的车身结构，这些基本的机构来承载工作载荷，可以互相吸收以及传递能量。集成化纤维增强热塑性地板主要是通过旋塑成型设备精密成型，加入纤维增强微分发泡材料，使用纵向和横向双轴带动模具旋转加热，使得材料逐渐加热熔融并且均匀涂抹在表面，通过空气冷却或者是水冷工艺来对这些模具冷却，最终就形成了集成化地板。轻量化新能源汽车集成化塑料板是当前的主要关键技术，可以解决当前新能源汽车运行过程当中的过热情况。

2.3 车身的材料选择

新能源汽车要想实现轻量化技术，全塑车身的成型工艺是旋塑成型工艺，采用多次加料工艺，实现了车身的实心和发泡的完美集合，新能源汽车的车身是一次整体成型，采用的材料一般情况是纤维增强微分发泡材料，主要的优势是这些高分子的复合材料有着更强的自由度，可以发挥出的产品上线也很高，使用这些高分子的复合材料可以保证新能源汽车有更多复杂多变的形状，满足不同消费者的需求。另外也可以减少生产过程当中各种零部件的数量以及额外的加工工艺，这样可以很大程度节省新能源汽车的组装时间。在新能源汽车组装的过程当中需要注意车辆安全性检测的过程当中进行车辆的碰撞实验需要保证行人和乘员的伤害，对当前全塑车身按照新能源汽车碰撞标准体系来进行碰撞模拟分析，车身材料的选择是新能源汽车轻量化技术的关键技术。

2.4 复合塑料车身

通常情况下，复合塑料车身所选择的材料具有独自的优点，通过不同材料的有效融合可以弥补材料的缺陷，充分挖掘和发扬材料的优点，大大提高复合材料的性能。复合塑料车身一般选择了旋塑成型工艺，而且将多种加料工艺融入到车身的制作中，大大提高了车身性能。与传统的金属车身材料进行对比可以发现，复合塑料车身所选择的复合材料具有可塑性和灵活性的特点，不仅可以降低车身的制作难度，而且还能够满足不同车身形状制作特点，从而有效提高新能源汽车生产效率。

2.5 使用碳纤维技术

在进行新能源汽车生产过程中，一般是以塑代钢为主，尤其是碳纤维技术，其可以有效提高新能源汽车生产效率和整体性能。通常情况下，碳纤维属于人工合成的产品，主要是借助片状石墨微晶按照纤维轴向方向来给予层层堆砌，然后通过石墨化和碳化处理后，就获得了微晶石墨材料。碳纤维具备良好的力学性能，其比重仅为钢材的1/4，但是在抗拉强度上，碳纤维树脂复合材料是钢材的7倍，可以达到3500MPa，而抗拉弹性高达23000MPa。此外，碳纤维还具有明显的电磁屏蔽性、耐腐蚀性，因此在新能源汽车轻量化处理阶段，碳纤维技术得到了广泛应用，且可以提高新能源汽车的续航能力，对于新能源汽车制造而言，又是一场全新的“革命”。

2.6 全塑车身模块化旋塑模具

对于新能源汽车而言，全塑车身模块化旋塑模具得到了广泛的应用，而作为塑料成型工艺的关键分支，旋塑(滚塑)成型属于热塑性塑料中比较常见的一种空成型方法，其具有生产成本较低、组织结构较简单的特点，因此在大型产品的加工中得到了广泛的应用，加之其制壁薄厚程度均匀，可以实现回收再利用，不仅可以提高新能源汽车轻量化的性能，而且还可以更好地推动新能源汽车发展。