新能源汽车轻量化的关键技术

新能源汽车轻量化的关键技术
摘要：随着科学技术的进步，新能源汽车轻量化技术已成为新能源汽车行业
的重要发展趋势，它通过减少零部件的数量和尺寸，大大延长了汽车的使用寿命。

为此，本文着眼于新能源的核心价值，深入探讨了它的关键技术。

随着全球社会
越来越关注可持续能源的利用，汽车制造商也开始越来越注重汽车的质量和安全性。

但是，汽车的质量始终成为影响汽车应用推广的一个关键障碍。

为解决这个
问题，汽车制造商应该采用汽车轻量化技术，降低车身的质量，从而推进汽车行
业的可持续发展。

关键词：新能源汽车；轻量化；关键技术
前言：随着新一代电动汽车的普及，它们给传统的汽车行业带来了巨大的变革。

尽管由于电池使用寿命的限制，新能源汽车的推广略受限制，但随着电池容
积和重力学特性的改善，未来的汽车行业将会由电动驱动的轿车来主宰。

随着科
学的发展，轻量化已成为当今汽车市场的关键性因素，国际和国内的汽车制造商
都应该加大对此领域的投入，以推动其发展。

1新能源汽车研究现状
1.1新能源汽车现状
随着现代社会的快速发展，工业的进步为我们提供了重要的支持，但同时也
带来了严重的环境污染问题。

这些问题主要表现在工业排放的大量有害物质，如
雾霾、温室气体排放等。

为了减少这些污染，发展新能源汽车是一个有效的解决
方案。

随着汽车行业成为全球碳排放量的主要贡献者，新能源汽车的发展对于减
少环境污染具有至关重要的意义。

新能源汽车的R&D可以从三个方面进行：一是
实现汽车轻量化，即利用新能源技术来提升汽车的性能；二是提高汽车的可靠性
和安全性；三是改善汽车的内部结构和功能。

新能源汽车包括电池驱动、混合动
力和纯电驱动。

这些技术的发展可以通过R&D新型发动机来实现，并且在欧美国
家已经取得了相当大的进步。

近几年来，中国的新能源发展取得了长足的进步，
但仍有待于欧美国家的技术支持和更加完善的消费观念。

1.2新能源汽车研究意义
随着科学的不断进步，新能源汽车的轻量化已经成为未来发展的必然趋势。

通过不断的改良、开辟与革新，可以有效地降低燃油的使用，同时也可以有效地
抑制废气的释放，以此来满足全球对于清洁空气的日益增长的需求。

2新能源汽车的作用及其途径
2.1新能源汽车的作用
经过数据分析，我们发现：减少汽车的质量可以降低油耗，同时也能够有效
降低碳排放量和一些其他污染环境的物质。

因此，减少汽车的质量对于保护我们
的环境具有重要意义。

随着技术的进步，新能源汽车的轻量化已经成为一种趋势，它不仅可以显著提升续航能力，而且还能够克服传统燃油汽车的缺点，从而有效
地减少材料的消耗，进而推动新能源轻量化的市场消费。

2.2新能源汽车的材料
为了实现环境友好的目标，我们必须大力推广低碳、可持续的交通系统。

其中，将低碳、可持续的交通系统与高科技的发动机技术完美融合，可大大降低燃
油消耗，同时还可以提高新能源汽车的刚度和强度。

随着科技的进步，未来的轻
型汽车将会越来越重视各种不同的材质的结合，而不仅仅是限于稀缺的资源，从
而大幅度降低生产和运输的费用。

目前，已经可行的结构改良技术包括：纤维补
强材料、新型钢、镁合金、铝合金等。

目前，在制造轻型汽车时，采用3种不同
类型的轻质材料。

一，包括将复合材料和金属相配套的技术；二、将铝合金作为
车身的支撑，并将碳纤维和其他材料作为内饰。

三、以碳纤维和金属作为主要的
车身框架。

3轻量化方式
通过改进永磁电机的功率密度、缩短线圈的长度、提高线圈的占比，并采用
逆变器来实现功率的最大化；此外，还可以采取碳化硅来取代传统的汽油发电机，从而实现电机、电控、减速器的完美结合。

采用先进的技术，不仅能够大幅度减
少生产成本，而且能够提供更加节能的操作方案。

3.1动力电池
目前新能源汽车主要缺点是该类车辆受续航里程数制约，虽可加装补充桩基
础设施改善，但仍是"治标不治本”。

故开发高能量比的动能燃料电池就是重要
的影响点。

在"十五"电动汽车重点技术专项投资格局中计划的"三纵三横"开发路径，也突出了横向发展中动能燃料电池将对新能源汽车的重要影响。

在计划中提
出在2020年完成动能燃料电池单体比能力超过300(W•h)/kg，整个系统的比能力
超过210(W•h)/kg。

以纯电车为例，目前搭载的动能燃料电池多以三元锂材质居多，可改善为具备阻燃性质的建筑材料。

如轻质导热硅胶片来减小动力电池包密
度减少比重，也可选用具备绝缘、产品质量轻、易机械加工等优越性的塑胶制件。

3.2结构优化
优化设计是一种基于CAE（CAD/CAE）软件的工程学研究，旨在提高建筑物的
性能。

它包括优化建筑物的外观、内部空间布置、使用建筑元素的组合、使建筑
物的功能、性能特征、使建筑物的可靠性、耐久性、安装难度以及使用寿命。

优
化设计的关键是选择合适的建筑物的外观、内部空间布置、使用寿命长、安装难
以拆卸的建筑物的建筑元素，并使建筑物的功能得到提高。

采取拓扑优化设计，
不仅可以显著降低后期制造费用，而且具备明确的功能，它不仅可以消除原始设
计中存在的缺陷，而且还可以根据预先确定的限制，进行模拟分析，从而大幅降
低模块尺寸，同时也极大地提升了模态静动力学性能。

3.3轻量化材料应用
通过采用新型的、具备更强度和更耐久性的轻质材料，如CF、钢板、超高强钢、镁（镁）合金、钛合金、复合材料和塑料，可以大大降低机械部件的重量，
并且可以利用最新的生产工艺和优良的结构设计来实现机械部件的减重。

国内外
的高强度钢是目前最常见的选择，其占比高达70%，但是，许多国产汽车却只采
用了45%的高强度钢，甚至有些更高。

美国的一项调查显示，采用铝合金零配件
的车辆可以将整车品质降低55%，同时还能节省8%的燃油消费。

由于其卓越的物
理特征，CF复合材料的强度超过了30%，相当于钢的7~9倍，而重量也只有50%。

因此，在使用它来加固汽车的车身或者底部，可以将重量降低40%～60%，甚至还
可以节省约30%的重量。

超高强度钢是汽车行业的主要材料，它们被广泛应用于汽车的各个组成部分，如车门、前挡板、支撑柱和电源盒。

此外，发动机盖板、行李箱盖、散热器和保
险杠也经常采用铝材料进行加工。

3.4制造工艺
材质与工艺技术是相互促进的存在，有了材质则也需有相关的生产工艺技术
手段将其机械加工成形。

目前车辆零件的制作工艺技术基本上是有对高强钢材质
冲压、激光拼焊、液压成形；对铝合金材质有挤出成型、压铸成型、电气成形；
对镁合金材质有焊接及变形工艺技术；对复合型材质基本上是有热固性复合材料
及热塑性。

目前威廉姆斯的一组基本上是对应于CFRP材质加工制作的新技术223
技术与Racetrak工艺技术。

223工艺技术是应用于二维到建立三维综合构成的经
济手段，通常用作盒装几何形状及独立元件组合构成，与等效的铝合金材质比较
可减重25%—30%且更易进行大量产；Racetrak工艺技术大多是用来制作连接二
个或多点的高质量的结构件，在汽车领域应用时比铝板轻40%左右，比钢材轻60%左右。

4结束语
通过对新能源轻量型汽车的研究，我们发现它们具有许多优点，例如提高塑
性效率、减少生产工序和零部件的数量、确保乘客和行人的安全。

此外，开发这
类汽车还有助于减少环境污染，因此它们将成为未来汽车行业的重要方向。

轻量
化设计和新型复合材料的应用是实现可持续发展的关键，因此，在新能源汽车的
轻量化过程中，除了对车身、零部件、电池驱动系统及结构进行优化外，还需要
开发出更加轻质的材料，并且要求具备先进的制造技术，以确保其最大限度地发
挥出其功效。

参考文献
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