復(fù)合材料在電動(dòng)車輕量化上的應(yīng)用

汽車輕量化是改善燃油經(jīng)濟(jì)性、減少污染物和碳排放的重要措施，世界汽車行業(yè)為此做出了諸多努力，取得了很多輕量化的技術(shù)成果。但是，相比于傳統(tǒng)汽車,電動(dòng)汽車對(duì)于輕量化的要求更為迫切。因?yàn)殡妱?dòng)汽車目前能夠使用的動(dòng)力電池的單位比能量與傳統(tǒng)汽車使用液體燃料的單位比能量差距巨大，動(dòng)力系統(tǒng)（主要是電池）通常占整車總質(zhì)量的30%-40%。這就決定了電動(dòng)汽車在與傳統(tǒng)汽車同等排放量的單位能耗（電耗量/100km）下，不能像傳統(tǒng)汽車那樣靠一次補(bǔ)充能量來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的行駛。因此，電動(dòng)汽車必須在電氣化的同時(shí)采取比傳統(tǒng)意義上的輕量化技術(shù)更先進(jìn)的方法和措施。

因此目前電動(dòng)車亟需減重，與傳統(tǒng)車相比，小型電動(dòng)車的輕量化更為重要，因?yàn)殡妱?dòng)車的電池十分重，比如寶馬A3的電池重達(dá)280公斤，一般我們中國(guó)品牌純電動(dòng)車的電池凈重都在300～400公斤才能達(dá)到150公里以上的續(xù)航歷程，所以電動(dòng)車的減重也到了一個(gè)刻不容緩的地步，如果不減重這個(gè)續(xù)航歷程就要減少，電池容量就要增大。而電池正是電動(dòng)車?yán)镒畎嘿F的成本部分，因此，使用替代鋼板的復(fù)合材料所增加的成本，可以用大幅度減少電池的用量來(lái)平衡。

電動(dòng)汽車整車為車身、底盤、非簧載質(zhì)量構(gòu)成（制動(dòng)系統(tǒng)、輪胎）、空調(diào)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電池、電機(jī)及相應(yīng)的管理系統(tǒng)等構(gòu)成。電動(dòng)車輕量化的重點(diǎn)是在車身和底盤。而電動(dòng)車車身輕量化的重點(diǎn)應(yīng)該放在新材料的應(yīng)用及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和相應(yīng)的藝制造技術(shù)上。新的高強(qiáng)度、低密度的輕質(zhì)車身材料很多，最適合電動(dòng)汽車的應(yīng)該是復(fù)合材料。碳纖維復(fù)合材料作為汽車材料，質(zhì)量輕、強(qiáng)度大，質(zhì)量?jī)H相當(dāng)于鋼材的20%-30%，硬度卻是鋼材的10倍以上。汽車制造采用碳纖維材料可以使汽車的輕量化取得突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)整車減重效果可以達(dá)到50%以上。而電動(dòng)車實(shí)現(xiàn)底盤輕量化的主要技術(shù)途徑為采用輕質(zhì)金屬或碳纖維并配以先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以達(dá)到底盤更輕同時(shí)更堅(jiān)固的目的，從而減輕整車質(zhì)量并改善電動(dòng)汽車的安全性和操控性。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用效果見表4、表5。

整車輕量化需要各個(gè)系統(tǒng)的輕量化并有效集成，重相對(duì)于傳統(tǒng)汽車的輕量化技術(shù)，電動(dòng)汽車整車的輕量化重點(diǎn)應(yīng)該放在輕量化材料的應(yīng)用上。因?yàn)?，在原?lái)鋼制材料的基礎(chǔ)上采取的所有產(chǎn)品、工藝技術(shù)手段和措施最多能減輕質(zhì)量10%-12%，不能滿足電動(dòng)車減重的需要。這也是當(dāng)前世界上的純電動(dòng)汽車大多是選擇A及A0級(jí)的小型化汽車為載體的原因。雖然車小了，但續(xù)駛里程卻仍然不理想。當(dāng)然，也有選擇B、C級(jí)車為電動(dòng)車載體的號(hào)稱能一次充電跑幾百公里的例子，但是單位電耗量嚴(yán)重超標(biāo)，沒有實(shí)際運(yùn)用價(jià)值。而采用以復(fù)合材料為車身材料和以輕質(zhì)金屬或碳纖維為車體、底盤材料并輔以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)為核心的輕量化技術(shù)，是目前最現(xiàn)實(shí)的選擇。

毫無(wú)疑問，碳纖維復(fù)合材料在未來(lái)的發(fā)展將會(huì)瞄準(zhǔn)傳統(tǒng)汽車和電動(dòng)汽車，特別是降低環(huán)境污染的需求及尋找化石燃料的環(huán)保替代產(chǎn)品已經(jīng)變得更迫切。通過采用碳纖維材料部件減輕車身質(zhì)量后，可以使電動(dòng)汽車具備更長(zhǎng)的行駛距離。

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