新能源汽车提高续驶里程莫忘轻量化
作者：李争光 发布于：2018-11-23 09:05:43 来源：新能源汽车新闻EV
“自主品牌新能源汽车目前主要由传统燃油车改制而成，重量平均增加275kg。”北京汽车研究总院轻量化技术部经理孙垒在日前召开的2018中国汽车工程学会年会分论坛上表示，新能源汽车轻量化需求迫切，拥有非常大的技术提升空间。
电动汽车轻量化的意义已毋庸赘言，业界更关心的是其技术最新进展如何？市场化应用的挑战究竟是什么？
补贴退坡使轻量化需求更为迫切
近年来，全球新能源汽车的销量不断增长。数据显示，2017年这个数字突破100万辆，约占全球汽车总销量的1.3％。其中，纯电动汽车在新能源汽车销量中的占比持续走高，2017年为66％，成为主力军。受日趋严格的燃油汽车监管政策推动，部分国家或地区甚至开始考虑完全禁售燃油车。据估算，今后三年在全球范围内将有300多款电动新车型面世。
中国是全球最大的新能源汽车市场，本土品牌占据新能源汽车市场94％的份额，居于绝对领先地位。“新能源汽车补贴和燃油车限行限牌政策在中国电动汽车市场的迅速崛起中扮演了至关重要的角色。”孙垒强调，从产品情况看，2018年新能源汽车细化补贴标准更倾向于高续驶里程的车型。
根据《节能与新能源汽车技术路线图》要求，2020年、2025年、2030年三个阶段，锂电池系统比能量分别要达到260Wh/kg、280Wh/kg、350Wh/kg。“从目前电池能量密度提升的情况看，速度较为缓慢且空间不大。”孙垒说。
在孙垒看来，目前主流企业电池能量密度基本处在同一水平，借此拉开车辆续驶里程差距的难度较大，有鉴于此，目前最有效的手段是轻量化。再则，通过对比行业内电动汽车整车轻量化系数（参考轻量化联盟推荐方法）可以看出，非燃油车改制车型轻量化系数远远低于燃油车改制的车型，这也表明在动力电池能量密度一定的情况下，电动汽车整车轻量化还有很大的提升空间（轻量化系数越低，表示轻量化水平越高）。
据了解，汽车的行驶阻力与车重成正比：车辆时速低于100公里，重量因素决定80％的油耗；超过100公里，风阻就成为油耗的主要决定因素。来自国际铝业协会的数据显示，汽车自重每减少10％，燃油消耗可降低6％～8％。因此，轻量化是节能的重要途径。
“电动汽车轻量化不仅具有降低能耗的作用，而且使同等续驶里程下车辆少装电池成为可能，可显著降低成本。”孙垒说。
轻量化需要多维度解决方案
南京创源技术中心总监刘峰表示，整车实现轻量化需要多维度的整体解决方案，主要涉及车身轻量化、底盘轻量化、驱动系统轻量化、电系统轻量化和部件轻量化。目前，汽车行业从材料、结构、工艺三个方面，提升电动汽车轻量化水平。
材料方面，近期是以钢为主、复合材料和铝镁合金为辅的多材料结构，中后期将逐渐发展为以铝合金和纤维增强复合材料为主，钢、铝镁合金为辅的多材料结构；
结构方面，采用模块化结构设计方法，开发出全新的新能源汽车整车结构平台，根据用材特点进行零部件的拓扑优化和多目标协同优化设计；
工艺方面，实现冲压、辊压、挤压、热成形、模压和注塑等多种成形技术，焊接、粘接、铆接、螺栓链接等以异种材料连接技术的综合应用。
电动车动力电池系统在整车重量上的占比较高，电池总成重量的增加是导致电动汽车整车重量上升的主要原因。瑞德丰精密制造有限公司副总经理陆宾林表示：“动力电池系统占电动汽车重量的20％～30％，包括几百个电芯及其连接件，如何降低它们的重量对实现轻量化尤为重要。”
电池系统轻量化主要包括Pack成组效率、CellED（单体能量密度）和新材料/新技术的量产应用。据刘峰介绍，在Pack结构轻量化过程中，实现的主要方式有：去模组化，即把以前的单模组变成大模组，电芯大量采用A/B胶粘，应用扎带取代侧板；电气件轻量化、小型化，接插件集成化；取消从控；FPC取代传统线速；箱体/箱盖材质轻量化。
“目前，电动汽车轻量化的主要技术发展方向有三个——材料轻量化、结构轻量化和连接轻量化。”中国工程院院士、电动车辆国家工程实验室主任孙逢春表示，结构轻量化的重要性远大于材料轻量化，电动汽车结构性变化加上材料和连接的轻量化，结合汽车生产的新工艺，才能使轻量化达到超乎预想的效果。
成本、安全及材料考验轻量化未来
“电动汽车轻量化需求虽然尤为迫切，但单一零件的轻量化方案往往增加成本，企业需要进行系统化的设计，在整车性能、轻量化与经济性之间寻找平衡。”在某汽车企业轻量化研发部门工作的张明（化名）向记者强调，车身轻量化不是单纯地减轻质量，而是需要多方面考虑。
整车结构的安全性就是其中的关键一环。张明表示，企业要对轻量化设计后的车身进行大量的结构刚度、材料疲劳性及安全碰撞等方面的分析，从而提高新能源汽车的可靠性和安全性，但目前尚未形成统一的新能源汽车轻量化安全标准。
北京中材汽车复合材料有限公司总经理凌静表示，新能源汽车的轻量化需求日趋迫切，复合材料作为新材料产业结构中的一环，价值不断凸显。不过，也有业内人士指出，虽然轻量化材料能降低汽车自重，但也大大增加了成本。而目前，行业内缺乏新能源汽车轻量化成本的量化数据，这也是影响新型材料批量化应用的原因之一。
“新材料从试验到量产周期长，且研发成本高。目前来看，国外车企正进行研发，国内大型车企也有相关技术储备，小企业则处于跟风状态。”张明说。
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