王俪颖 广西理工职业技术学校

随着工业发展水平的提高，我国汽车产量和汽车保有量逐年增加，同时汽车的能耗和有害排放量也在逐年增加。在这种环境恶化、能源短缺的形势下，研发新能源汽车成为降低能源消耗和环境污染的解决方法之一[1]。与传统的燃料驱动汽车相比，新能源汽车的能源存在比能量和比功率较低的缺陷，这往往无法满足汽车用户对性能和续航的要求。同时新能源汽车内部的空间分布要求较高，因此降低新能源汽车的整车重量显得尤为重要。

一、新能源汽车轻量化的关键技术

（一）集成化超轻新能源汽车

通过采用以半承载式全塑车身和相关的车身成型设备为主的关键技术，超轻型新能源汽车获得了更为成熟和先进的电池和电机驱动能力。在新能源汽车轻量化设计流程中，全塑车身是必不可缺且非常重要的一环。为了实现车身轻量化这个目标，它的设计思路具有一体化、模块化等特点，在实际应用中，能有效提高零部件的集成度，进而减少材料的消耗，降低生产成本。目前车身整备质量能降至850 kg（包括电池），与传统的汽车相比，轻量化的效果是显著的。

（二）复合材料车身

全塑车身的实现难点是旋塑成型工艺，其难度在于生产时需要多次添加材料。为此，全塑车身采用的是纤维增强微分发泡材料，并要求一次整体成型。在生产过程中采用此材料有两个优点，其一是高分子复合材料的外观造型更加美观且轻量，其二是采用该材料后，各零部件数量和所需的额外加装工序都能有效减少。这两个优点不但能较为精准地控制车身的整体公差，还能节省车身组装所需的时长[2]。

（三）集成化纤维增强热塑性地板

热塑性地板与塑料车身的铝制框架之间含有通孔、孔槽和成型预埋金属件，二者能相连，实现封闭的车身结构，这样做的好处是能够共同传递工作载荷，发生碰撞时能够吸收和传递部分能量[3]。为了使新能源汽车更轻量化，集成化纤维增强热塑性地板也是不可或缺的，所以塑化地板需要具有良好的高弯曲和高扭转刚度特性。在专业精密设备旋塑成型的过程中，加入纤维塑性材料，并在横纵双方向上扭转均匀加温，确保加入的原料能够熔融并均匀覆盖在模具的表面，最后等待空气冷却或水冷却模具后，开模就能得到集成化地板。

（四）大型全塑车身模块化旋塑模具

旋塑，又名滚塑，是塑料成型中一个更先进和广泛使用的方法，也是新能源汽车整个塑料车身所采用的主要工艺。其主要方法是热塑性塑料中空成型，可有效降低模具制造成本，所需设备结构简单，成品厚度均匀无应力，且原材料使用率也很高，这使得该工艺近年来发展迅速，并被运用到大型制件中。然而，全塑车身是一种整体模具，加工困难而且模具也需要高额的维护费，这无疑增加了全塑车身的制造成本。目前比较好的解决方案是在设计之初，根据新能源汽车车身的功能、位置和轮廓线，将车身分成模块，分块处理。将车体分为多个模块化模具进行加工和脱模，是目前较为主流的大型复杂全塑车身模块化的旋塑模具工作原理。

二、新能源汽车轻量化方案

（一）使用高强度材料和轻质材料

现阶段，可以有效减轻汽车重量的新型材料主要有两大类型：一种是高强度的材料，另一种是新型轻质材料。前者包括高强度钢、高强度不锈钢、结构钢、高强度铸铁和粉末冶金等。后者则是一些质量轻、体积小和强度高的材料，如镁合金、铝合金、钛合金、复合材料和塑料，以及金属基复合材料、精细陶瓷、非金属基复合材料等。

（二）优化设计、虚拟仿真和有限元分析

车身轻量化并不意味着盲目追求减轻车身的重量，而无视其他需要考虑的因素，例如车辆结构的安全系数便是其中一个非常重要的点。目前，由于新能源汽车制造仍是不成熟，还在探索中。因此许多安全标准和相关指标在国内外至今未形成统一意见，这就要求车企在新能源汽车轻量化的生产过程中，需要反复进行模拟仿真。而最为常用的汽车设计仿真软件有ANSYS、CATTA、UG、ABAQUS 等，借助这些软件，设计人员可以模拟仿真出车身的结构刚度、强度、疲劳性和碰撞结果。通过对得到的结果进行相关研究，车企可以对车身的设计进行优化，进而提高了新能源汽车的可靠性和安全性。

（三）采用激光拼接技术、热压成型技术与连接技术

激光拼焊板技术是一种现代加工工艺技术，可用于汽车组装，包括对车身进行拼接。它基于成熟的激光焊接技术，能够把厚度、材料不同的钢材焊接成一个整板，再进行冲压生产，能够满足零部件不同部位对材料不同的要求。通过研究和实验可知，采用这种焊接技术在生产一台汽车时，能有效减少总体零件数量，从而减轻车身重量。

三、结论

实现新能源汽车的轻量化，需要综合考虑材料、设计和制造工艺等。事实上，新材料的应用离不开新加工制造技术的发展。新的设计理念必须伴随着新材料、新工艺的发展和兴起。汽车轻量化与材料、加工工艺和设计理念密切相关，三者相辅相成。本文在分析轻量化技术的基础上，提出了新能源汽车轻量化的方案，以期为新能源汽车的轻量化提供一定的参考。