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复合材料在电动车轻量化上的应用

来源:peek板材供应商-恒鑫实业    作者:PEEK板材加工
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汽车轻量化是改善燃油经济性、减少污染物和碳排放的重要措施,世界汽车行业为此做出了诸多努力,取得了很多轻量化的技术成果。但是,相比于传统汽车,电动汽车对于轻量化的要求更为迫切。因为电动汽车目前能够使用的动力电池的单位比能量与传统汽车使用液体燃料的单位比能量差距巨大,动力系统(主要是电池)通常占整车总质量的30%-40%。这就决定了电动汽车在与传统汽车同等排放量的单位能耗(电耗量/100km)下,不能像传统汽车那样靠一次补充能量来实现长距离的行驶。因此,电动汽车必须在电气化的同时采取比传统意义上的轻量化技术更先进的方法和措施。

因此目前电动车亟需减重,与传统车相比,小型电动车的轻量化更为重要,因为电动车的电池十分重,比如宝马A3的电池重达280公斤,一般我们中国品牌纯电动车的电池净重都在300~400公斤才能达到150公里以上的续航历程,所以电动车的减重也到了一个刻不容缓的地步,如果不减重这个续航历程就要减少,电池容量就要增大。而电池正是电动车里最昂贵的成本部分,因此,使用替代钢板的复合材料所增加的成本,可以用大幅度减少电池的用量来平衡。

电动汽车整车为车身、底盘、非簧载质量构成(制动系统、轮胎)、空调系统、转向系统、动力传动机构、电池、电机及相应的管理系统等构成。电动车轻量化的重点是在车身和底盘。而电动车车身轻量化的重点应该放在新材料的应用及其结构设计、模具设计和相应的艺制造技术上。新的高强度、低密度的轻质车身材料很多,最适合电动汽车的应该是复合材料。碳纤维复合材料作为汽车材料,质量轻、强度大,质量仅相当于钢材的20%-30%,硬度却是钢材的10倍以上。汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展,实现整车减重效果可以达到50%以上。而电动车实现底盘轻量化的主要技术途径为采用轻质金属或碳纤维并配以先进结构设计,以达到底盘更轻同时更坚固的目的,从而减轻整车质量并改善电动汽车的安全性和操控性。碳纤维增强复合材料在电动汽车上的应用效果见表4、表5。

整车轻量化需要各个系统的轻量化并有效集成,重相对于传统汽车的轻量化技术,电动汽车整车的轻量化重点应该放在轻量化材料的应用上。因为,在原来钢制材料的基础上采取的所有产品、工艺技术手段和措施最多能减轻质量10%-12%,不能满足电动车减重的需要。这也是当前世界上的纯电动汽车大多是选择A及A0级的小型化汽车为载体的原因。虽然车小了,但续驶里程却仍然不理想。当然,也有选择B、C级车为电动车载体的号称能一次充电跑几百公里的例子,但是单位电耗量严重超标,没有实际运用价值。而采用以复合材料为车身材料和以轻质金属或碳纤维为车体、底盘材料并辅以相应的结构设计、制造技术为核心的轻量化技术,是目前最现实的选择。

毫无疑问,碳纤维复合材料在未来的发展将会瞄准传统汽车和电动汽车,特别是降低环境污染的需求及寻找化石燃料的环保替代产品已经变得更迫切。通过采用碳纤维材料部件减轻车身质量后,可以使电动汽车具备更长的行驶距离。

本文由peek板供应商新恒鑫实业整合

责任编辑:Arthas

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