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新能源汽车车身结构的轻量化要求有哪些?

2022-05-11 00:18:27来源:   汽车技术 编辑:众创汽车资讯网

汽车的行驶阻力包括空气阻力、滚动阻力、爬坡阻力和加速阻力。滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力与正常质量成正比。数据研究表明,车辆重量每减少10%,油耗可降低6%-8%,排放可降低4%左右。

整车由车身、底盘、发动机和汽车电子组成。对于乘用车,车身占据整车质量的40%到60%,约70%的油耗用于车身质量。因此,轻量化车身,是轻量化汽车的重要组成部分。车身结构的优化是国内外汽车轻量化研究的重点。对于新能源汽车来说,轻量化更为突出。

研究表明,对于电动汽车来说,每减轻100公斤的重量就能增加10%左右的行驶里程。其带来的的优点是多方面的。一是降低能耗,二是增加负载重量,三是减少制动距离。新能源汽车车身在轻量化方面有很大的优势,因为它减少了传统的发动机、变速器等大型部件,车身结构布置得更好。在保证车身强度和刚度的前提下,可以更合理地布置车身结构。

新能源汽车车身结构的轻量化的方法:

一、新材料的应用是实现汽车轻量化的重要手段

铝合金、高强度钢和碳纤维等新材料得到了广泛应用。新材料的使用不仅仅是对传统材料的替代,还涉及到物理化学、材料测试与检验技术、元器件设计与制造技术、新材料回收技术等诸多学科和技术的支撑。当新材料用于轻量化车身时,最常见的是高强度钢。目前,高强度汽车用钢已广泛应用于车身制造。铝合金车身在材料轻量化方面效果最好。其中,捷豹、奥迪、特斯拉等汽车品牌均有铝合金车身产品。现阶段,在轻量化方面,碳纤维可以和铝合金一起作为辅助材料,或者只能作为关键材料。从长远来看,它还可以作为低成本汽车轻量化应用的主要材料。

二、结构优化设计结构优化设计是车身轻量化的基础

车身、车架和轴承部件结构复杂,集成了各种材料和工艺。车身结构对车辆的被动安全性、结构刚度、强度和振动性能有很大影响。目前车身结构减重优化设计是在保证车身结构性能的前提下,通过CAE等分析技术降低零件质量。在实际生产中,结构优化设计的减重方法包括空心结构、薄壁结构和复合材料结构。这些优化设计使车辆面板和结构部件更轻。

三、轻量化制造技术

通过对材料性能的研究,不同的制造工艺可以在制造过程中减轻零件的重量。

常用的制造技术包括激光焊接技术、电磁成形技术、先进连接技术等。激光拼焊技术可以将不同材料、厚度和表面处理要求的工件用激光连接起来,形成新的毛坯,然后压制成零件。例如,乘用车的侧壁部件通常是激光焊接的。激光焊接技术可以有效降低零件质量,减少焊接接头,提高强度。通过先进的制造技术,主要解决产品的性能问题,进而解决轻量化问题。

车身总量是轻量化的评价参量。某公司提出评价车辆轻量化的参量,其定义为:L为轻量化系数、MGer为白车身重量(不包括车门和覆盖件)、Ct为车身(包括玻璃)的静扭刚度、A为轮距与轴距相乘的面积

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