輕量化技術(shù)對純電動(dòng)客車的節(jié)能影響研究

李江

【摘要】本文主要研究當(dāng)前輕量化技術(shù)對純電動(dòng)客車的節(jié)能性影響，為了切實(shí)提升電動(dòng)汽車輕量化技術(shù)的深入發(fā)展，國內(nèi)電動(dòng)汽車輕量化技術(shù)的研究通常是從電池輕量化、車身輕量化、電池傳動(dòng)總成輕量化入手。電動(dòng)汽車的輕量化不僅能夠有效提升汽車的電池壽命和安全性能，由于減輕了客車整體質(zhì)量還能夠有效降低油耗，真正實(shí)現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)作用。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)汽車;輕量化技術(shù);節(jié)能發(fā)展

1. 電動(dòng)汽車輕量化技術(shù)研究

1.1電池輕量化

如今，我國電動(dòng)汽車所采用的動(dòng)力電池主要包括蓄電池和原料電池兩種類型，這兩種類型的電池在能量比和質(zhì)量功率比方面存在差異，但是由于電動(dòng)汽車安裝的動(dòng)力電池組件比較重，從而導(dǎo)致動(dòng)力電池的動(dòng)力性和續(xù)航能力無法得到保障。為了真正提升電動(dòng)汽車應(yīng)用的質(zhì)量，在進(jìn)行電動(dòng)汽車輕量化技術(shù)分析時(shí)，需要從汽車的主要部件入手進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)。目前，動(dòng)力電池的輕量化將會(huì)成為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池未來的主要研究方向。與傳統(tǒng)鎳氫電池、鉛酸電池及鋰電池進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，在比能量上燃料電池具有更高的性能，并使傳統(tǒng)電池輸出功率低和續(xù)航能力不足的問題也可以得到一定的緩解。在燃料電池中雙極板質(zhì)量占電池總質(zhì)量的70%以上，因此想要實(shí)現(xiàn)燃料電池的輕量化設(shè)計(jì)就必須從雙極板以及儲(chǔ)氫設(shè)備入手進(jìn)行減重。為了減輕電堆的質(zhì)量和體積，需要根據(jù)電動(dòng)汽車的實(shí)際運(yùn)行需求對雙極板的體積和質(zhì)量給予有效控制，盡量實(shí)現(xiàn)雙極板的輕量化與小型化，使其更好的滿足電動(dòng)汽車輕量化需求。

1.2電驅(qū)傳動(dòng)總成輕量化

對于純電動(dòng)客車而言，其電驅(qū)傳動(dòng)總成包括減速器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)軸三個(gè)部分。在整車質(zhì)量中，電驅(qū)傳動(dòng)總成占據(jù)著比較大的比重，為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的輕量化設(shè)計(jì)就必須要控制電動(dòng)汽車的電池傳動(dòng)總成重量。電動(dòng)汽車大部分采用分布式驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，因此如果驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量較大就會(huì)對汽車運(yùn)行過程當(dāng)中的安全性和和操作穩(wěn)定性造成不良的影響。作為電動(dòng)汽車電驅(qū)傳動(dòng)總成的核心部件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展目標(biāo)是逐漸減少體積和質(zhì)量，并采取有效措施來提升轉(zhuǎn)矩和功率。如今，小型輕量化是我國驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要發(fā)展趨勢，不同驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的衡量標(biāo)準(zhǔn)在于電機(jī)本身的功率密度。為了真正實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)汽車電驅(qū)傳動(dòng)總成進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，要對集成化設(shè)計(jì)給予重視，并集成驅(qū)動(dòng)電機(jī)與變速箱。實(shí)際上，集成化的電動(dòng)汽車內(nèi)部設(shè)計(jì)能夠有效降低整車的質(zhì)量，并進(jìn)一步降低對電能的消耗，提高電動(dòng)汽車節(jié)能效果。

1.3車身輕量化

在整車質(zhì)量中，汽車的車身質(zhì)量占據(jù)著比較大的比重，因此在進(jìn)行電動(dòng)汽車輕量化設(shè)計(jì)時(shí)電動(dòng)汽車的骨架是非常重要的輕量化對象。相比于傳統(tǒng)類型的汽車，電動(dòng)汽車引用了動(dòng)力電池作為核心動(dòng)力，本身就提高了電動(dòng)汽車的整車質(zhì)量，進(jìn)而對電動(dòng)汽車的續(xù)航能力產(chǎn)生比較大的影響，因此就更需要提升汽車車身的質(zhì)量優(yōu)化，通過輕量化設(shè)計(jì)方法和輕量化材料的選用，真正提升電動(dòng)汽車輕量化技術(shù)應(yīng)用的可行性。當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用于電動(dòng)汽車輕量化生產(chǎn)的主要材料包括高強(qiáng)度鋼、輕質(zhì)合金材料以及復(fù)合材料。其中高強(qiáng)度鋼主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車車身鈑金以及車身結(jié)構(gòu)件的制造，在相同的強(qiáng)度等級(jí)下，可以選擇高強(qiáng)度鋼來削減零件體積，進(jìn)而降低車身質(zhì)量。通常情況下，輕質(zhì)合金材料有鎂、鈦、鋁合金材料等，具有體積小質(zhì)量輕的特點(diǎn)，應(yīng)用于電動(dòng)汽車的車身制造中能夠有效減輕車身整體質(zhì)量，在提升車輛動(dòng)力性能的同時(shí)降低運(yùn)行能耗。一些輕質(zhì)合金材料甚至可以進(jìn)行百分之百的回收循環(huán)再利用，極大地提升了環(huán)境保護(hù)作用。

2.電動(dòng)汽車輕量化技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1高比功率和比能量電池

通常情況下，鉛酸電池在低速短途電動(dòng)汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，主要是由于鉛酸電池價(jià)格上的優(yōu)勢較為明顯，因此雖然比能量和比功率相對較低，但短期內(nèi)不會(huì)退出電動(dòng)汽車市場。鎳氫電池在比能量和比功率方面有著較高的優(yōu)勢，但制造成本較高，隨著鋰電池的大規(guī)模生產(chǎn)和發(fā)展會(huì)逐漸退出電動(dòng)汽車市場。對于鋰電池的制造生產(chǎn)與應(yīng)用而言，雖然能夠提供較大的比能量和比功率，但是在安全性方面有所不足。為了切實(shí)解決鋰電池的安全問題，則需要選擇由固體電解質(zhì)生成的全固態(tài)電池，同時(shí)，在鋰電池中應(yīng)用超級(jí)電容提高功率密度。對于電動(dòng)汽車輕量化技術(shù)發(fā)展而言，未來開發(fā)新型更高能量密度儲(chǔ)氫合金以及電池整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是較為主要的發(fā)展方向。

2.2輕量化車身

隨著國內(nèi)汽車保有量和銷量的逐漸上升，國內(nèi)石油能源的需求量逐漸提升，對外依存度也有所上漲。這就對國內(nèi)汽車的節(jié)能降耗性能有了更高的要求。新能源汽車的出現(xiàn)是當(dāng)前節(jié)約能源和生態(tài)環(huán)保目標(biāo)的產(chǎn)物，新能源汽車相關(guān)制造技術(shù)和工藝的深入發(fā)展，也使得電動(dòng)汽車的銷量逐漸提升。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的比能量比燃油的比能量要小很多，與傳統(tǒng)的燃油汽車相比雖然提升了生態(tài)保護(hù)作用，但是由于引進(jìn)了電池使得車輛的整體質(zhì)量有所增加，續(xù)航能力與傳統(tǒng)燃油汽車相比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。這就要求國內(nèi)的電動(dòng)汽車輕量化設(shè)計(jì)不斷提高進(jìn)程，真正提升電動(dòng)汽車應(yīng)用靈活性和適應(yīng)性。

3.小結(jié)

當(dāng)前電動(dòng)汽車輕量化發(fā)展的過程中高比能量比功率動(dòng)力電池和高功率密度電機(jī)的研制工作是較為主要的技術(shù)難題，高性能塑料可能會(huì)以塑代鋼的形式參與汽車的輕量化設(shè)計(jì)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)科技的發(fā)展，制造工藝逐漸深化改進(jìn)能夠支持碳纖維車身大規(guī)模生產(chǎn)和使用，這些制造工藝都能夠有效降低電動(dòng)汽車的整體質(zhì)量，為降低油耗并減少排氣污染提供了巨大的助力，不僅為電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的活力，新能源的有效應(yīng)用也會(huì)更好的實(shí)現(xiàn)國內(nèi)生態(tài)環(huán)保的目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

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