復合材料在電動車輕量化上的應用

汽車輕量化是改善燃油經濟性、減少污染物和碳排放的重要措施，世界汽車行業為此做出了諸多努力，取得了很多輕量化的技術成果。但是，相比于傳統汽車,電動汽車對于輕量化的要求更為迫切。因為電動汽車目前能夠使用的動力電池的單位比能量與傳統汽車使用液體燃料的單位比能量差距巨大，動力系統（主要是電池）通常占整車總質量的30%-40%。這就決定了電動汽車在與傳統汽車同等排放量的單位能耗（電耗量/100km）下，不能像傳統汽車那樣靠一次補充能量來實現長距離的行駛。因此，電動汽車必須在電氣化的同時采取比傳統意義上的輕量化技術更先進的方法和措施。

因此目前電動車亟需減重，與傳統車相比，小型電動車的輕量化更為重要，因為電動車的電池十分重，比如寶馬A3的電池重達280公斤，一般我們中國品牌純電動車的電池凈重都在300～400公斤才能達到150公里以上的續航歷程，所以電動車的減重也到了一個刻不容緩的地步，如果不減重這個續航歷程就要減少，電池容量就要增大。而電池正是電動車里最昂貴的成本部分，因此，使用替代鋼板的復合材料所增加的成本，可以用大幅度減少電池的用量來平衡。

電動汽車整車為車身、底盤、非簧載質量構成（制動系統、輪胎）、空調系統、轉向系統、動力傳動機構、電池、電機及相應的管理系統等構成。電動車輕量化的重點是在車身和底盤。而電動車車身輕量化的重點應該放在新材料的應用及其結構設計、模具設計和相應的藝制造技術上。新的高強度、低密度的輕質車身材料很多，最適合電動汽車的應該是復合材料。碳纖維復合材料作為汽車材料，質量輕、強度大，質量僅相當于鋼材的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展，實現整車減重效果可以達到50%以上。而電動車實現底盤輕量化的主要技術途徑為采用輕質金屬或碳纖維并配以先進結構設計，以達到底盤更輕同時更堅固的目的，從而減輕整車質量并改善電動汽車的安全性和操控性。碳纖維增強復合材料在電動汽車上的應用效果見表4、表5。

整車輕量化需要各個系統的輕量化并有效集成，重相對于傳統汽車的輕量化技術，電動汽車整車的輕量化重點應該放在輕量化材料的應用上。因為，在原來鋼制材料的基礎上采取的所有產品、工藝技術手段和措施最多能減輕質量10%-12%，不能滿足電動車減重的需要。這也是當前世界上的純電動汽車大多是選擇A及A0級的小型化汽車為載體的原因。雖然車小了，但續駛里程卻仍然不理想。當然，也有選擇B、C級車為電動車載體的號稱能一次充電跑幾百公里的例子，但是單位電耗量嚴重超標，沒有實際運用價值。而采用以復合材料為車身材料和以輕質金屬或碳纖維為車體、底盤材料并輔以相應的結構設計、制造技術為核心的輕量化技術，是目前最現實的選擇。

毫無疑問，碳纖維復合材料在未來的發展將會瞄準傳統汽車和電動汽車，特別是降低環境污染的需求及尋找化石燃料的環保替代產品已經變得更迫切。通過采用碳纖維材料部件減輕車身質量后，可以使電動汽車具備更長的行駛距離。

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責任編輯：Arthas