淺談汽車輕量化技術(shù)轉(zhuǎn)變：助推續(xù)航里程

　　新能源汽車網(wǎng)訊 近年來，能源與環(huán)境的危機(jī)加速了各國政府對汽車行業(yè)的產(chǎn)品能耗和排放的嚴(yán)格控制。到2020年，除美國之外的全球主要的汽車生產(chǎn)與消費(fèi)國家和地區(qū)對乘用車燃油油耗的要求都將嚴(yán)格限制在5L/100km以下的水平，而且碳排放也更為嚴(yán)格(國內(nèi)在2020將采用國Ⅵ的排放標(biāo)準(zhǔn))。

　　這迫使新能源汽車技術(shù)和汽車輕量化設(shè)計(jì)成為了目前改善能耗問題的兩大必要途徑。關(guān)于新能源汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢以及目前主流技術(shù)解讀這兩年在小編的文章中我都有過詳細(xì)的解讀，這篇文章主要是想聊聊目前的汽車輕量化技術(shù)。

　　輕量化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的路徑與發(fā)展現(xiàn)狀

　　關(guān)于目前實(shí)現(xiàn)汽車輕量化設(shè)計(jì)的路徑，主要有兩種形式：一種是通過結(jié)構(gòu)的合理、精準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，對車體的主要承力部件進(jìn)行加強(qiáng)、非主要承力部件進(jìn)行合理的弱化，在性能滿足的前提下盡量減小傳力通道截面大小，合理、精細(xì)化的選用材料板厚等來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)。另一種是使用新材料替代普通鋼材來實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)，比如用鋁合金、GFRP(玻璃纖維增強(qiáng)塑料)和CFRP(碳纖維)等密度更小的新材料來代替鋼材來實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)，比如用強(qiáng)度更高、板厚更薄的熱成型材料(熱成型材料本質(zhì)上還是鋼材)代替普通高強(qiáng)度鋼來減少加強(qiáng)結(jié)構(gòu)零件的數(shù)量實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)。

　　在實(shí)際的汽車設(shè)計(jì)中，這兩種輕量化途徑很多時(shí)候都是相互結(jié)合使用來最大限度的實(shí)現(xiàn)車體的輕量化設(shè)計(jì)，同時(shí)還促進(jìn)了彼此的發(fā)展。比如在車身A柱上邊梁、B柱等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，目前主流設(shè)計(jì)都是采用熱成型材料來替代普通高強(qiáng)度鋼材的設(shè)計(jì)，熱成型材料的使用本身是一種材料輕量化的設(shè)計(jì)，但是熱成型材料的使用又可以讓這些車身區(qū)域減少加強(qiáng)件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，不等厚熱成型板的使用甚至可以讓B柱取消原有的鉸鏈加強(qiáng)板、限位器加強(qiáng)板等結(jié)構(gòu)。而精細(xì)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又促進(jìn)了不等厚板材、激光拼焊板材、鋁合金等的發(fā)展。

　　某美系SUV車型的不等厚熱成型B柱加強(qiáng)板

　　結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)由于在車型的功能性不同，且各大OEM對于自身車體性能目標(biāo)的設(shè)定也存在差異性等因素，設(shè)計(jì)思路上會(huì)不太一致，這里就不展開詳說。而且結(jié)構(gòu)輕量化所帶來的效果并不如材料輕量化那般立竿見影，需要大幅改善動(dòng)力性能、操控性能、能耗的新車型上，目前主要還是依賴材料輕量化。

　　由于受到整體工業(yè)發(fā)展水平、OEM研發(fā)實(shí)力和生產(chǎn)條件、產(chǎn)品品牌因素等限制，目前主流OEM輕量化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀是結(jié)構(gòu)輕量化各花結(jié)各果，材料輕量化卻只能是少數(shù)一流廠家的“炫技”。這篇文章也主要就是想和大家聊聊主流OEM材料輕量化的現(xiàn)狀。

　　主流輕量化材料

　　既能保證車體結(jié)構(gòu)的性能，又能大幅度降低車體重量的材料，目前行業(yè)內(nèi)普遍使用的是碳纖維、鋁合金、鎂合金、工程塑料等密度較小的材料。這些材料在車體結(jié)構(gòu)中的使用，輕量化效果非常明顯。以鋁合金車身的福特F150為例，車身實(shí)現(xiàn)了40%以上的減重，整備質(zhì)量降低了300kg。車身采用碳纖維和鋁合金粘連工藝而成的寶馬i3，輕量化效果更為明顯，作為純電動(dòng)車型整備質(zhì)量卻只有1195kg，相比同尺寸的常規(guī)車型來說，都要輕了150Kg左右。

　　這里要說說鋁合金車身的幾個(gè)問題。所謂的全鋁車身，實(shí)際是鋁合金車身而并非是純鋁車身。而且目前量產(chǎn)的鋁合金車身的車型中，主流還是采用鋁合金和鋼制的復(fù)合結(jié)構(gòu)：上車體的A柱上邊梁、B柱加強(qiáng)板、車門防撞梁、機(jī)艙前擋板下部加強(qiáng)板或者前縱梁后段等與碰撞安全相關(guān)的主要承力結(jié)構(gòu)件依然會(huì)采用熱成型鋼板，比如寶馬7系、凱迪拉克CT6等都是鋼鋁復(fù)合車身。目前行業(yè)內(nèi)并沒有完全的鋁合金車身，即便是號稱全鋁的特斯拉，鋁合金的使用率實(shí)際也只是98%，車體中也使用了其他復(fù)合材料，比如非天窗版的頂蓋板采用的是樹脂材料等。