【MFC推荐】新能源汽车轻量化技术路线

2022-03-28 13:20:39 来源：

导读：

汽车轻量化技术涉及汽车材料技术、设计开发技术、工艺制造技术等多个学科，需要多产业的联合突破。汽车轻量化产业链的形成将带动整个相关的零部件产业的提升和创新发展。

从国际上看，比较成熟的汽车市场中欧美日韩政府制定了相关法律和政策来推动新能源汽车的发展，并出台了一系列轻量化技术路线和法规，对汽车轻量化技术投入大量的科研经费和前瞻性研究。

从国内政策角度看，中国制造2025规划重点领域技术路线图明确我国汽车轻量化技术发展的关键技术，并根据我国汽车行业自身的现状及特点，制定出具有引领性、指导性以及战略性的规划和可实现的科学的轻量化技术发展途径。

按照国内汽车轻量化水平来看，高强钢仍将保持主导地位，多材料选择将进一步发展，铝镁合金、以塑代钢应用依然是未来汽车轻量化材料发展方向，并且伴随着先进制造技术和结构优化手段的发展，研究体系逐步深化。成本和轻量化技术研究储备依然是左右轻量化技术应用的两个主要因素。

本文针对国内外汽车整车厂开展的轻量化技术路线和取得的成果进行分析。

1 新能源汽车开展轻量化技术的战略意义

从国际上看，欧美日韩政府制定了相关法律和政策来推动和保障新能源汽车的发展，出台了一系列轻量化技术路线和法规，对汽车轻量化技术投入大量的科研经费和前瞻性研究。先进轻量化技术在上述市场应用非常普遍，宝马、奥迪和大众等国际汽车品牌正引领轻量化技术发展。

图1 大众和奥迪等欧洲品牌轻量化技术路线

从国内汽车产业规划来看，中国制造2025规划了重点领域技术路线图对汽车轻量化做了重要规划和思路建设。汽车轻量化技术路线图和新能源汽车技术路线图明确我国汽车轻量化技术发展的关键技术，并根据我国汽车行业自身的现状及特点，制定出具有引领性、指导性以及战略性的规划和可实现的科学的轻量化技术发展途径。

图2 我国轻量化产业技术发展目标和途径

新能源汽车由于需要增加电池、电机和电控系统，相比传统车车重要增加5%-25%之间，根据测试结果来看，车重对于新能源尤其是电动汽车更加敏感，轻量化对于新能源汽车尤其重要。新能源汽车通过轻量化降低电池成本并提高续驶里程，降低能耗。

图3 新能源汽车减重后对于动力性影响

同时，新能源汽车轻量化可提高汽车动力经济性，可有效提高车辆续驶里程。数据基于行业内新能源车型数据，整车重量减少10%，动力性可提高6%左右。

2 新能源轻量化技术路线和发展趋势

2.1 我国轻量化产业技术发展路线

各国都在大力发展电动汽车，包括纯电动和插电式混合动力。国内轻量化业务起步较晚，同合资品牌相比在轻量化技术研究储备和应用有一定差距，铝镁合金和高分子材料等轻量化材料应用比例较低。

通过最近几年车型开发过程中的重量管理和轻量化技术的推进应用和实践，整车重量的市场竞争力逐渐上升，轻量化技术的研究领域不断扩展。技术合作模式大力发展，局部突破，全面验证，平台推广的轻量化发展思路得到验证。

国内轻量化产业技术发展路线在2020年前实现减重8％-15％轻量化目标，提高高强钢应用比例，发展热成型等加工技术，同时加大铝合金在发动机、底盘关键零部件和覆盖件上的应用技术的研究，加大以塑代钢应用；在2025年实现减重12％-20％轻量化目标，整车大量应用铝镁合金，实现全铝车身应用(发展高压成型、铝合金激光拼焊、液态模锻、真空压铸技术)和部分零部件碳纤维和塑料等复合材料应用（在线注塑、模压技术）。

图4 我国轻量化产业技术发展路线图

2.2 国际领先的新能源汽车轻量化技术

放眼来看，目前各大汽车厂商都宝马作为当前国际知名汽车生产商，一直在引领这汽车行业轻量化技术发展和变革。宝马的轻量化策略随着车型定位的上升，由高强钢、铝合金到碳纤维复合材料应用的趋势比较明显，随着新7系和新能源车型I3和I8的上市，宝马在复合材料上的应用达到了新的高度。

图5 宝马轻量化技术路线

宝马I3是宝马全新超轻复合材料整车的量产车型，代表着碳纤维复合材料轻量化技术的发展方向。车型采用了碳纤维复合材料上车身和铝合金下车身的模块架构，其中碳纤维复合材料上车身代表乘员舱部分，由34个碳纤维复合材料零部件构成。而铝合金下车身则将电池组、底盘和碰撞防护结构集成一起，整车重量下降300kg以上，进而续驶里程和动力性有较好表现。