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低速电动车需要研究轻量化有两大原因：一是在低速电动车的标准草案中，提出了“小尺寸”和“轻型化”的标准引导方向；二是减轻整车质量能够更有效地提升电源利用效率，并提高驾乘体验。 低速电动车的轻量化目标，主要包括车身轻量化、电池轻量化、电驱传动总成轻量化和零部件轻量化四个方面。如下图所示。
笔者将着重介绍实现车身轻量化目标的三大技术途径，并对低速电动车的轻量化车身结构发展趋势进行探讨。低速电动车车身轻量化主要通过选用轻量化材料，采用轻量化设计方法，结合轻量化制造工艺三方面来实现。如下图所示。
一、轻量化材料的应用 轻量化材料主要有高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料等等。 (1)轻质合金材料：铝、镁、钛合金材料是目前金属材料中体积质量较小的轻质合金材料，将其应用于低速电动车车身能够有效减轻车身质量，降低能耗并提升动力性能。 铝合金车身具有质量轻、耐腐蚀性好、耐磨性好、比强度高及可回收等优点，相比于传统的钢板车身，轻质铝合金车身可以显著减轻车身质量30%~40%。 镁合金车身质量轻、比强度高、比刚度高、抗冲击性好及阻尼减振性好，可以极大降低车身的质量。 钛合金具有体积质量小、比强度和比断裂韧性高、疲劳强度和抗裂纹扩展能力好、低温韧性良好、抗腐蚀性能优异、抗阻尼性能强、耐热性能好及吸气性能好等优点。 (2)高强度钢：高强度钢是指屈服强度介于210~550 MPa的钢材，而屈服强度超过550 MPa的钢材则称为超高强度钢。高强度钢主要应用在汽车安全件、底盘及车身等方面，能够大幅增加构件的变形抗力，提高能量吸收能力和扩大弹性应变区。在同等强度等级下，高强度钢可以通过减薄零件来达到减轻车身质量的目的。比如，北汽新推出的EC180，据说其车身采用了54%的高强度钢。
(3)复合材料：复合材料是指由2种或2种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，提高材料的综合性能。 比如，宝马
(4)工程塑料：目前已经使用工程塑料制造的有车身、车身翼子板、车身前后保险杠、车门内板、挡泥板等，与相同结构性能的金属材料相比实现减重40%，且其耐腐蚀性良好，吸能性能好，可以有效缓冲吸收低速状况下的轻微碰撞而无需维修或者更换部件，设计与制造工艺上比金属材料在造型上的自由程度更大，从制造性、成本、安全性方面考虑，它都是轻量化设计理想的材料。 比如，大家很熟悉的smart车型就大量使用了工程塑料，如下图所示。
二、轻量化结构设计 轻量化设计方法贯穿了汽车从概念设计、初始车身结构设计到产品工程设计、样车试制过程等几乎整个设计过程。 (1)车身结构优化设计 车身结构的轻量化优化设计主要从两个方面着手：一是研究开发新的设计方法，从设计概念与理论上着手进行创新，以开发出先进的材料技术或者车身造型和制造技术；二是设计车身轻量化结构形状，以按实际工况为先导来对车身结构的形状进行优化设计，优化车身的空间结构，优化车内的空间布置，减少车身的零部件数量，同时对各个零部件进行轻量化优化，减小汽车零部件的结构尺寸和厚度。 (2)优化设计 优化设计是将数学中的最优化理论与工程设计相结合，将实际设计问题转化为最优化问题，根据设计对象不同，结构优化设计按设计变量的类型可以分为结构尺寸优化、形状优化、形貌优化和拓扑优化4个层次。拓扑优化设计具备以下作用： a. 避免零件设计的盲目性，改善模仿其他产品设计所带来的缺陷； b. 提髙材料的利用率，减薄零部件的厚度，改善零部件的结构设计，减少材料的浪费，减轻零部件的质量； c. 得到最优的模态、静动态力学性能，提升零部件的品质； d. 减少或者简化了车身上不必要的复杂结构使其制造上得以简化。 三、轻量化制造工艺 轻量化制造工艺主要指轻量化车身材料制造和连接的新工艺。车身材料制造方面包括复合材料的片状模压成型(SMC)、树脂转移成型(RTM)等成型工艺及金属合金材料的液压成型、内高压成型、热成型及铝合金半固态成型等新型成型工艺。 四、轻量化车身的发展趋势 依据车身应用的材料构成，可以分类为钢车身、以钢为主的多种材料混合车身、铝车身及复合材料车身。如何选择材料与相关的制造技术，取决于车辆的技术目标及成本结构。
从轻量化车身材料上看，镁合金、钛合金及碳纤维复合材料的工艺要求和制造成本都非常高，尚有许多关键技术没有突破，目前还不太适合低速电动车轻量化车身制造。 在相当长的时间里，钢作为车身主体材料的地位会继续保持；多种材料混合车身则是发展趋势，钢的用量会逐渐减少；高价格车及小众车型的车身更多应用铝、复合材料等材料也是发展趋势。 免责声明 除非特别说明，本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道，不代表本站观点，仅供参考、交流之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有，如有侵权，请联系删除。--中自传媒（QQ:2018568067） （资料来源：互联网） 本文来源【中自电动】版权归原作者所有 |
