與傳統(tǒng)燃油車相比，電動汽車的輕量化更為重要。電池能量密度的提高十分困難，需要大量資源的投入，且很難達到汽油和氫燃料的能量密度水平，這就要求減輕電動汽車重量，以增加續(xù)航能力，提升能量利用率，輕量化由此成為電動汽車發(fā)展的必由之路。

　　目前，國內(nèi)外企業(yè)在實現(xiàn)電動汽車輕量化的道路上進行了多種嘗試，特別是在材料、整車設(shè)計、制造工藝等方面的研究和應(yīng)用已取得突破性進展，實現(xiàn)輕量化不再是空中樓閣。然而，推動電動汽車輕量化的進程中仍面臨諸多阻礙，如新材料加工效率低、開發(fā)思想及流程尚未轉(zhuǎn)變、產(chǎn)學(xué)研合作不足等。

　　針對以上問題，中國電動汽車百人會召開第七次電動汽車熱點問題研討會，來自政府、行業(yè)學(xué)會、高校和企業(yè)的100余名嘉賓圍繞電動汽車輕量化的技術(shù)問題展開探討，中國電動汽車百人會理事長陳清泰對研討會進行了總結(jié)發(fā)言。

　　多種技術(shù)促進

　　電動汽車實現(xiàn)輕量化

　　輕量化的目的是在保證安全的前提下減輕汽車自身重量，以減少能量消耗，實現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)途徑有很多。目前，國內(nèi)外汽車企業(yè)已在優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、工藝創(chuàng)新以及新材料應(yīng)用等方面取得突破性進展，電動汽車輕量化道路前景漸明。

　　湖南大學(xué)教授成艾國介紹了用拓撲優(yōu)化的方式進行整車設(shè)計以實現(xiàn)汽車輕量化的思路。他表示，在已經(jīng)給定整車重量、設(shè)計造型、成本、性能等目標(biāo)的情況下，可通過拓撲優(yōu)化的方式迅速得到基本判斷。其目的是在給定的設(shè)計空間內(nèi)為設(shè)計人員提供結(jié)構(gòu)質(zhì)量最輕、性能最優(yōu)的力學(xué)傳遞路徑方案。以造型、總布置參數(shù)、底盤形式、動力系統(tǒng)布置為輸入條件，建立初始拓撲優(yōu)化模型。拓撲優(yōu)化在常規(guī)汽車上已成功實踐。成艾國介紹，東風(fēng)柳汽乘龍M7車架多工況拓撲優(yōu)化設(shè)計是基于密變法的拓撲優(yōu)化工程實踐，其簧懸架的車架減重97kg（節(jié)省成本680元）、空氣懸架的車架減重36kg（節(jié)省成本250元）、節(jié)省開發(fā)時間10天。

　　目前，湖南大學(xué)已經(jīng)用拓撲優(yōu)化的辦法對電動汽車的骨架進行優(yōu)化?；谕負鋬?yōu)化方法的輕量化策略相比常規(guī)輕量化方法可節(jié)約30天開發(fā)時間、多減重22.4kg，同時還可以不同程度的提升整車性能。

　　奇瑞新能源技術(shù)有限公司副總經(jīng)理、研究院院長倪邵勇隨后表示，目前奇瑞新能源輕量化車型是通過經(jīng)驗設(shè)計結(jié)合實車試驗來完成，希望可以通過拓撲優(yōu)化的方式進一步提升產(chǎn)品各項指標(biāo)。

　　通過采用新工藝可大大減少零部件使用數(shù)量，實現(xiàn)輕量化目標(biāo)。意大利APS技術(shù)有限公司總裁王嘉介紹，傳統(tǒng)汽車的副車架有八到十個零件，將車門內(nèi)外版包邊的概念應(yīng)用到副車架上，零件數(shù)量可減少至兩個，并且焊接減少，強度提高。

　　此外，鋁型材的三維彎曲、鋼鋁焊接以及碳纖維零件的成型是目前面臨的全新工藝。其中，碳纖維總成的方式已取得突破性進展，在蘭博基尼Sesto Elemento這一項目中，將前圍、地板、后圍集成為一個整體式座艙，取代了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的48個零件，這些零件主要分為4—6大片，成型之后直接粘接，工藝簡單，但減重效果突出。整備質(zhì)量在加注燃料和其它液體之前只有960 公斤。

　　輕量化材料的應(yīng)用對汽車“減重”起到至關(guān)重要的作用，在眾多輕量化材料中，碳纖維材料由于密度低、強度高、耐腐蝕、耐高溫等特性被寄予厚望，是未來汽車材料的主要發(fā)展方向。

　　工業(yè)和信息化部原材料工業(yè)司副司長潘愛華指出，我國一直將碳纖維作為新材料中最為重要的一個方面在大力推動。據(jù)了解，目前已有許多企業(yè)在T700、T800和T1000上達到了一千噸以上的產(chǎn)能，并且將碳纖維材料在汽車上的應(yīng)用作為主攻方向。

　　一直以來，國際上很多大的汽車企業(yè)都在對碳纖維應(yīng)用于汽車進行了探索并取得突破性進展。王嘉指出，在國際范圍內(nèi)，碳纖維應(yīng)用于汽車有兩個里程碑式的項目——寶馬i3和蘭博基尼Sesto Elemento。寶馬（中國）高級副總裁Martin Sautter介紹，其i3和i8乘客艙均采用碳纖維材料打造，是全球最先采用碳纖維車身的量產(chǎn)車型。據(jù)了解，全新寶馬i3的整備質(zhì)量僅為1224公斤，車輛續(xù)航里程、動態(tài)性能和安全性也得到優(yōu)化。

　　王嘉認為，2020年之后，熱塑成型碳纖維將越來越普及，鋼板被大量替代。此外，碳纖維材料的成本將不斷下降，2017年應(yīng)該可以達到和鋁的價格不相上下。

　　我國輕量化車型

　　取得突破性進展

　　目前，奇瑞在電動汽車輕量化技術(shù)的研究和應(yīng)用方面已取得突出成績。奇瑞新能源汽車技術(shù)有限公司副總經(jīng)理兼研究院院長倪邵勇介紹，奇瑞的S51車型采用共享的技術(shù)平臺，該平臺是面向智能化、面向用戶可擴展的整車架構(gòu)。此外，該平臺采用首款全鋁車身，改變了整體布置，采用技術(shù)創(chuàng)新，如斷面設(shè)計，3D的彎曲，激光焊接等，和傳統(tǒng)的車身制造、設(shè)計制造有很大不同。S51是首個大批量生產(chǎn)的全鋁車身架構(gòu)汽車產(chǎn)品，重量比傳統(tǒng)車減重30%到40%。

　　中國電動汽車百人會理事長陳清泰表示，在當(dāng)前碳纖維材料成本居高不下的情況下，奇瑞S51在全鋁車身方面的成功探索給國內(nèi)輕量化技術(shù)的發(fā)展帶來很大信心。

　　發(fā)展電動汽車輕量化

　　面臨挑戰(zhàn)

　　在新材料的應(yīng)用方面，我國材料的品種數(shù)量和性能與發(fā)達國家存在較大差距。其中，車用碳纖維復(fù)合材料剛剛起步，還處于技術(shù)探索和積累階段，在碳纖維材料應(yīng)用方面仍存在一些阻礙。首先表現(xiàn)在成本過高，不利于廣泛應(yīng)用。

　　Martin Sautter表示，碳纖維材料的新挑戰(zhàn)在成本方面，因此在應(yīng)用時要非常慎重。除材料本身的價格，加工效率低同樣會對成本產(chǎn)生影響。潘愛華指出，我國存在材料和加工成本控制難度大的問題，材料本身并沒有貴的很離譜，但是由于加工效率低，導(dǎo)致成本增加，給企業(yè)帶來巨大壓力。

　　碳纖維在汽車上的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)汽車的設(shè)計開發(fā)流程、設(shè)計思想以及制造工藝，其根本原因在于碳纖維材料是可設(shè)計的，碳纖維零件工藝是多樣化的，未來碳纖維應(yīng)用于汽車沒有標(biāo)準(zhǔn)化的材料，整個車和零部件的開發(fā)過程就是材料開發(fā)過程。

　　碳纖維的應(yīng)用要求企業(yè)進行轉(zhuǎn)型，而目前大多數(shù)企業(yè)難以突破固有思維。王嘉指出，目前存在的一種誤區(qū)是完全以鈑金車體的思維思考碳纖維應(yīng)用，甚至按照鈑金的來設(shè)計之后拿著數(shù)據(jù)去做碳纖維零件。導(dǎo)致原來零件數(shù)量一點都沒減少，重量可能減輕一點，但是成本增加的更高。

　　中國汽車工程學(xué)會副秘書長張寧強調(diào)，輕量化的問題很復(fù)雜，而目前跨產(chǎn)業(yè)的協(xié)同及產(chǎn)學(xué)研合作方面非常不足。例如，現(xiàn)在理論上已經(jīng)找到大幅提高碳纖維性能，使原有成本降低三分之一的方法，但是由于缺乏交叉學(xué)科人才，廠商與科研團隊之間溝通不暢，嚴重阻礙了輕量化進程。

　　中國電動汽車百人會理事長陳清泰在總結(jié)發(fā)言中表示，我國對汽車電動化推動力度較大，而對輕量化支持力度較弱。但從當(dāng)前我國汽車企業(yè)在輕量化方面取得的成績來看，實現(xiàn)這一目標(biāo)并不遙遠。

　　他指出，輕量化帶來的變化是顛覆性的，設(shè)計理念、工藝、裝備都要改變，原有的技術(shù)存量將被逐漸淘汰，中國企業(yè)目前還缺乏這個準(zhǔn)備，應(yīng)加速轉(zhuǎn)型，在這一過程中看到新的機會，埋頭追趕原來在燃油車上與國際上的差距。

　　本報記者 鄭元春

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