新能源汽车的轻量化设计研究

科技创新与应用ｌ　２０１５年第ｌ８期　科技创新　汽车轻量化设计研究　刘彬　安娜ｚ　（１、海纳川海拉（三河）车灯有限公司，河北三河０６５２０１　２、天津普莱化工技术有限公司，天津３００３８４）　摘要：企业产业发展的主要方向就是汽车轻量化，也是一个汽车厂商是否拥有先进技术的主要标志。我国汽车制造业很早已经　把轻量化作为发展课题，如今面对逐渐提高的环保要求以及不断上涨的原材料价格，积极发展汽车灯具轻量化已经显得至关重　要。文章主要分析了汽车轻量化设计的现状和意义，汽车灯具轻量化设计应用，汽车轻量化技术的应用前景。　关键词：汽车轻量化；设计；发展　１汽车轻量化设计的现状和意义　在世界经济领域与人们现实生活中企业的地位毋庸置疑，其发　展的重要方向是舒适、安全、低成本、节能和智能化等，随着不断提　高的社会文明程度以及日益紧张的不可再生资源，最大程度降低材　料用量以及控制尾气污染，这些都是汽车行业需要面对的挑战。相　关资料表示，每次减少１０％的汽车质量，可以节省６－８％的油耗。世　界主要汽车生产国都在严格执行排放标准。我国北京也把汽车尾气　排放强制执行欧洲三级标准。　控制节省车体质量，也就是轻量化设计这一主要问题，不仅可　以减少材料消耗，还可以降低排放尾气量，这已经成为全球汽车行　业的共识，已经得到了巨大的成绩。同时加入ＷＴ０以后，对轻量化　设计的大量应用，提高了我国汽车综合水平，成功接轨于世界标准，　对于提升我国汽车行业国际竞争起到重要作用。　２汽车灯具轻量化设计应用　２．１替代材料　２Ｏ世纪８０年代，由于能源危机造成的影响，日本提出了汽车轻　量化设计，设计出对能耗与原材料有效节省的新车型。汽车灯具选　择注塑材料制作，提出了与灯具大型注塑件相适合的制造技术，有　效节省了手工操作所需的成本，进一步提升了企业灯具轻量化设计　水平。车灯具体能够划分为前照灯、后车灯、转向灯、雾灯等。ＰＣ由　于具有较强的抗冲击能力要相当于２５０倍的无机玻璃，相当于３Ｏ　倍的聚甲基丙烯酸甲酯板材，最早代替剥离在前灯外琴密应用，由　于利用Ｐｃ制作外罩，造成灯体利用改性聚丙烯，灯罩与灯体　般利　用粘胶粘接式进行装配。此外，车灯造型中装饰功能是主要部分，ＰＣ　拥有极好的光学与着色性能，可以制作车内装饰条对车灯进行点缀　和装饰。一般利用透明有色的ＰＣ制作装饰条，可以选择辅助喷底漆　突出其颜色，也可以同构镀铝方式对金属色积极改变和装饰；装饰　圈通常利用镀铝方式改变金属色在照明灯外实施包嵌；灯具中反射　镜是主要的零部件，从前都是利用压铸件镀铝进行制作，目前全部　应用ＰＣ注塑镀铝，降低了质量，也对工艺进行了简化。灯具中一般　是没有办法改变灯泡的发光颜色的，而指示灯全部是发出颜色的灯　光，因此，利用内配光镜的颜色对整灯光颜色进行调整，通常有色透　明ＰＣ的颜色包括红、黄、绿和蓝。　（１）透明有色聚碳酸酯　由于光源颜色调整与装饰的要求，采取聚碳酸酯可以着色的优　点，生产材料厂家按照用户的需求可以直接在生产中添加颜色以及　一些添加剂等，制作透明有色的Ｐｃ料。在这些透明有色的Ｐｃ料　中，最重要的是色母料的耐热性。　（２）聚碳酸酯表面处理　Ｐｃ塑件的表面较为坚脆，尤其是透明件，当其沾上大量灰尘，　即便是通过静电布搽拭，轻易就划伤配光镜表明，进一步对整个灯　具的外观造成影响。通常Ｐｃ作为灯具外的表面零件时，要处理产品　表面之后使用。当前具体是利用表面有机硅耐磨涂层的方法进行处　理。从前灯具中的反射镜或者饰圈等零件都是采用金属件实施电镀　或者镀铝，金属件质量较重，加工较为复杂，成本很高。目前代替使　用ＰＣ注塑件，工艺成型便捷，可以加工出较为复杂的形状，通过镀　铝工艺得到的拥有金属光亮的表面，质量较轻。在工程塑料中，ＰＣ　基材表面和铝层之间形成了很好的附着力。ＰＣ镀铝的主要工艺是　在真空中蒸发金属纯铝，使其在被涂覆的物体上沉积，也可以称为　真空镀铝。汽车灯具镀铝的零件基本包括灯体、反射饰圈，在灯具中　安装发挥了反射和折射功能。　２．２工艺手段结合结构优化　一５６一　在设计密封结构时应用工艺手段结合结构优化，要对配光镜和　灯壳的密封粘结方式进行确定。当前汽车配光镜和灯壳之间主要采　取热熔胶粘接、冷硅胶粘接、ＰＵ胶粘接、热板焊接、摩擦焊接等方式　进行。例如前组合灯和后组合灯。当前前组合灯采取的粘接方法具　体包括热熔胶粘接、冷硅胶粘接、ＰＵ胶粘接。由于前组合灯一般使　用的材料为配光镜ＰＣ和灯壳ＰＰ，这两种材料不能实施热板焊接、　摩擦焊接，所以不适合通过这两种方式进行玻璃焊接。对于小面积　产品适合利用超声波焊接，例如侧转向灯等。　２．３灯具零部件之间等寿命设计　在传统的设计过程中，考虑灯具系统和各零部件之间的等寿命　设计并不充分。按照相关的要求，不同灯具零件出现了不一样的安　全系数。通常在整车寿命的前提下，各个灯具零件之间形成了较大　寿命差异。损坏了一个零件，另一个零件却完好无损。进一步形成浪　费。可以联系可靠性与耐久性试验得到的数据，对灯具部件的疲劳　强度有效考核，实行寿命设计。在整车寿命要求下，对安全系数积极　调整。除了易损件之外，其他零部件的寿命也近似于相同的数值，防　止了一些灯具零部件不必要的长寿命，进一步降低了耗材，减轻了　重量。此外，在目前汽车电子电气所占比例逐渐加重的情况下，可以　利用功能优化，通过各种方式完成相同的功能，进而达到以电子化　替代机械功能的目的，最终可以有效减少机械零件，减轻重量。　３汽车轻量化技术的应用前景　轻量化技术的发展始终联系材料的应用而开展。各国为此利用　了很多方法：美国ＰＮＧＶ计划决定选择包括高强度钢铝合金、镁合　金以及复合塑料材料进一步完成汽车轻量化设计，同时重点突出了　扩大轻质材料的重要意义；国际钢铁协会考虑了很多因素，吸收了　很过国家的著名钢铁企业与汽车行业参加，经历四年的时间，完成　了减轻目标轿车白车自身重量２０％；在ＵＬＳＡＢ—ＡＶＣ计划实施中，　扩展轻量化目标到超轻刚悬架系统、发动机支架等构件，有效改善　白车燃油效率，容易回收材料，有效降低成本并且实现大批量生产。　在安全、节能和环保等法规的影响下，以及在性能与成本等因素的　限制下，预期汽车轻量化材料技术在未来的发展方向为：　（１）碳纤维、钛合金以及金属基符合材料有可能被作为新型轻　量化材料。　（２）在轻量化材料技术的影响下，设计思路将会出现重要的突　破。　（３）制造零部件技术依然是未来研究的关键。　４结束语　当今汽车工业最为关键的研究方向是汽车轻量化的发展。尽可　能降低汽车自重以及减少油耗，一般是通过对轻质材料的积极革　新，研究快捷的先进制造工艺积极实现的。我国应当掌握内高压成　型技术、半固态据合金成型技术和超高强度钢成型技术等先进的轻　量化材料和成型技术，以及努力节省轻量化工艺成本，推动我国汽　车轻量化技术发展。　参考文献　【１】冯美斌．汽车轻量化技术中新材料的发展及应用『Ｊ１．汽车工程，　２Ｏ１４（３）．　［２１Ｋ宇扬．多重挤压轻量化不再遥远　专用汽车，２０１３（４）．　作者简介：刘彬（１９８７，２－），男，籍贯：天津，职称：助理工程师，　学历：本科，主要研究方向：汽车灯具零部件优化设计。

新能源汽车结构轻量化设计

摘要：随着社会经济的发展，新能源汽车的生产技术水平不断提高，质量越来越轻，正朝着节能低碳的方向发展。对比过去的新能源汽我们发现，对于汽车的质量相比于过去人们有着更高的要求。因此，这就使得新能源汽车制造生产企业为满足顾客的要求为前提，结合当前的科学生产技术，开发创新型生产技术，利用高端的电子设备、仪器和材料，满足汽车的轻量化设计的要求，产生越来越多的经济效益。本文分析探讨了新能源汽车结构轻量化设计，根据实际情况提出一些建设性的意见和方法。

关键字：新能源汽车；结构轻量化；设计

0 引言

随着我国科学技术的不断的发展，人类的生活环境也越来越糟糕，为了减轻环境的压力，减少造成的污染。越来越多的新能源厂商致力于开发节约型、环境友好型新能源汽车。目前，就各个国家汽车制造商的的生产经营状况来说，更多的企业选择提出了符合本企业持续发展的理念和想法，而汽车自重的问题，限制了新能源汽车的行发展，难以实现行驶里程突破性的发展。因此，对于新能源汽车的生产制造商而言，进行轻量化设计是其所面对的最本质的问题。

1 新能源汽车身轻量化的原因

当前，汽车制造业发展迅速的。生产汽车的技术水平也越来越高。与此同时，各个国家就汽车能耗而言，也提出了相应的规范标准。在高新技术的不断发展的同时，汽车的轻量化设计是汽车制造商用以降低能耗的首选目标[1]，同时也是保证汽车耐久性和动力性的前提。在轻量化设计时，往往要求设计师根据实际情况，选择整体化的优化设计方案，以满足设计目标的要求，创造更多的经济效益和社会效益。

2 新能源汽车车身轻量化设计方法分析

目前来说新能源汽车轻量化技术主要分为三种。首先是针对设计的，轻量化设计要求设计师对汽车的尺寸和外观进行优化，从尺寸和外观上最大限度的降低汽车的重量。其次是材料的轻量化，轻量化材料多种多样，主流的轻量化材料有各种合金材料例如镁、铝合金等，还包括高强度合金钢以复合材料，如碳纤维复合材料。最后是制造工艺的轻量化，例如采用先进的工艺方法如激光焊接等先进的连接工艺和液压成形技术。

新能源汽车结构轻量化设计

摘要：随着社会经济的发展，新能源汽车生产技术水平不断提升，质量越来越轻，朝着节能低碳的方向发展。与以往新能源汽车相比，人们对汽车质量要求越来越高，这就要求新能源生产企业结合自身生产技术，不断研发新的制造技术，利用高新电子设备，实现车辆的轻量化设计，满足客户多样化的需求，创造更多的生产效益。因此，本文主要针对新能源汽车结构轻量化设计进行分析与论述，并且针对实际轻量化设计提出一些针对性的建议与对策。

关键词：新能源；汽车；结构；轻量化；设计

随着社会经济的发展，自然环境日益恶劣，为了缓解自然环境的压力。新能源生产企业不断研发新型的新能源汽车。根据各个国家汽车生产企业的生产现状，很多企业都提出了各自的主张与方案，但是由于自身车身过重的原因，影响了新能源汽车的行驶里程，降低了动力性能。因此，对新能源汽车生产而言，轻量化设计是汽车生产企业面临比较重要的问题。本文主要针对新能源汽车结构轻量化设计进行分析和论述。

一、新能源汽车身轻量化的原因

随着当前汽车生产行业的迅速发展，汽车生产技术水平不断提升。与此同时，国家对汽车耗能提出了更高的标准和要求。2022年，我国出台了《节能与新能源汽车产业发展规划（2022—2022）》规定，到2022年，乘用车平均燃料消耗量要达到5.0L/100km，节能型乘用车要达到4.5L/100km。其中汽车轻量化可以有效实现汽车节能减排的目标。

如图1所示，在燃油汽车和电动汽车同时减重10%的前提下，会缩短制动距离，减少加速时间，降低噪音和振动性。其中燃油汽车可以减少10%的排放量，减少5%-8%的能耗。电动汽车可以节省4%-5%的电量，提升电动汽车的形成，延长续航里程，减少电池消耗成本。

在进行新能源汽车增重水平判断上，增重小于等于5%，处于汽车身缠领先水平；增重大于30%，这种类型的汽车不具有产业化的价值。与国外同类产品相比，我国新能源乘用车重15%-30%；新能源商用车普遍重10%-15%。随着电动化技术和智能化技术的发展，生产企业通过实现汽车的轻量化，可以降低实际产生的能耗，保证车辆的耐久性和动力性。在进行新能源汽车车身轻量化设计过程中，设计人员要结合新能源汽车的特点，从整体上进行优化设计，从而满足设计目标的要求，创造更多的经济效益和社会效益。

90 AUTO TIMENEW ENERGY AUTOMOBILE ｜　新能源汽车

1　引言随着人们对保护环境的重视，新能源汽车的发展受到了广大科研人员的关注。涉及新能源汽车的各个领域，都得到了快速的发展。新能源汽车有着质量小，能耗低的特点，这也是其与传统燃油车相比较为突出的特点。但是随着科技的发展，各种各样的新型功能装备被安装到新能源汽车上，这种行为导致了新能源汽车的整体质量不断上涨。研究表明，整车总质量每增加10%，能耗将提高6%以上。因此，如何在满足装备性能的前提下，利用轻量化的设计思想，降低内饰的总质量，具有很高的研究价值。一般对内饰轻量化研究的主要方向为在不改变内饰的质量、使用条件以及使用方式的情况下，通过调整内饰的材料、形状等降低其质量，本文将继续沿用这种理念对新能源汽车的内饰轻量化进行研究，2　研究现状在汽车的设计以及制造的过程中，如果只考虑各个零部件的功能，会使得汽车的发展对环境产生机器恶劣的影响。因此，跟据当今社会的设计理念，无论是传统的燃油车新能源汽车内饰轻量化研究周甘华　陈晨奇瑞新能源汽车技术有限公司　安徽省芜湖市　２４１０００摘　要：　新能源汽车的发展，一直受到人们的广泛关注。本文主要对新能源汽车的内饰进行研究，研究的方向为轻量化设计。首先介绍了内饰轻量化设计的研究现状，分析了研究的价值和意义，然后介绍了内饰轻量化设计过程中常用到的塑料材料，最后以一个具体的案例进行分析。内饰轻量化设计研究，对汽车的发展有着一定的价值。关键词：新能源汽车；内饰；轻量化设计

还是新兴的新能源汽车，应当在保证其功能的前提下，尽可能的降低其对环境的污染。新型材料的出现，在很大程度上可以满足设计人员的需要，给汽车的设计者提供了更好的设计思路。轻量化设计自2000年以来，受到了越来越多的科研人员的关注，从图1中可以看出，2017年轻量化设计的中文发文量已经达到了294篇，环比增长15%。由此可见，国内各个研究所、高校以及汽车生产厂商已经对轻量化设计产生了足够的重视。但是由于新能源汽车的质量相对于传统燃油车较小，因此轻量化设计在新能源汽车领域还未受到足够的重视，因此，此研究很有应用价值。3　塑料在轻量化设计中的应用汽车内饰件主要包括车厢的隔板、门内装饰。仪表板总成、扶手、顶板、地毯，座椅等零部件，针织品、毛毡、真皮、人造革等。当对这些内饰进行制造时，可以利用金属、图1　轻量化设计的研究趋势轻量化设计中文相关文献量3002001001K-1K200020022004200620082010201220142016全部 5年 10年轻量化设计中文环比增长率轻量化设计外文相关文献量轻量化设计外文环比增长率2017From:To:20002017关注度增长率91 NEW ENERGY AUTOMOBILE ｜　新能源汽车 时代汽车 木材或者塑料来完成这一任务。一般情况下，木制品的生产成本较高，使用木材会导致汽车的整体价格偏高，不利于销售。虽然在高端汽车的生产过程中可以不计成本，使用价格高昂的优质木材，但是面对大众的产品应当保持合适的价格。另外，木材的使用会对树木产生一定的消耗，对大自然有一定的破坏，从保护绿色植被的角度看，也不建议生产过多的木制品。金属也是汽车内饰制造过程中经常使用的材料，但是金属在手感和舒适度方面没有一定的优势，因此经常用在低端产品中。塑料的使用改变了汽车制造过程中材料的局限性，使用塑料不仅可以降低成本而且还可以提高性能，大大增加了汽车的性价比。塑料制品价格低廉，使用过程中有着很好的舒适度，并且有着更高的阻燃性。目前塑料已经成为汽车内饰设计制造过程中必不可少的材料，并且使用率仍在不断地增加。随着新能源汽车的不断发展以及我国新能源汽车的普及，塑料的使用场景会越来越多。另外，随着国内各科研院所在材料行业的发展，新型材料也在不断的出现，将为内饰的轻量化设计提供强有力的基础。塑料的使用可以提高内饰品的触感、提高汽车的安全性以及驾驶体验，因此，塑料将会在新能源汽车内饰轻量化设计中大放光彩。图2为某一奇瑞汽车的内饰效果图。图2　某一奇瑞汽车的内饰效果图