提升續航,不光只有電池,輕量化也是新能源汽車發展重中之重

文/秦明

新能源汽車因為將續航作為發展蛀牙方向,對輕量化需求更為迫切,純電動汽車整車重量每降低10kg,續駛里程可增加2.5km。許多車企也在製造過程中,努力的縮減汽車質量,目前也有許多新能源造車勢力在輕量化上有著自己獨特的生產技術。

材料是最直接的減重方法

實現車身輕量化,目前主要有三個方向,就是汽車的車身結構、材料和電池減重,首先以新能源汽車的效能,材料上面來說,這是實現汽車輕量化的主要途徑,電動汽車對於續航里程的要求非常高,對輕量化材料的需求就更加的迫切了。

提升續航,不光只有電池,輕量化也是新能源汽車發展重中之重

現在汽車常見的一些材料主要包括鋁合金,鎂合金,甚至是包括碳纖維,當然鋁合金材料也是現在汽車裡面最常見的輕量化材料之一,像豐田,奧迪,寶馬等全鋁車身來說,就是一個非常好的例子。

特斯拉一體壓鑄在結構上的革新

其實從整車設計結構上進行最佳化,透過較少材料和車重實現安全和效能要求,這是被認為當前切實可行的主要途徑。目前來看,特斯拉和蔚來的汽車輕量化引領行業,在材料、工藝和結構輕量化上都形成了自身獨有技術優勢。

提升續航,不光只有電池,輕量化也是新能源汽車發展重中之重

首先就是一體式壓鑄技術,傳統汽車車身製造採用的是鈑金衝壓+焊接工藝,一臺車由500+零部件組成,全車焊點共計4000-6000個,而一體化壓鑄技術讓原來的70多個零件變為1個零件,焊接點大約從700-800個減少到50個,這意味著人力成本和零部件數量將減少,從而提升製造效率、降低成本和車身重量。

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特斯拉還採用了不同的車身設計,Model 3取消了空氣室下板,由塑膠件代替下板流水,減重效果達40%,車門無窗框設計相比於衝壓窗框減重65%,車門內板、前後車門內板不等料厚設計,最佳化車門下沉來實現減重效果。

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蔚來ES8車身運用了大量的鋁合金,都知道,相比鐵和鋁,鋁製材料會具有更強的硬度和更輕的重量,全鋁車身比傳統鋼製車身降低了約40%的重量,最終實現白車身重量僅為335 kg。ES8還採用了麥格納為其所設計、製造的全鋁前/後副車架,同時蔚來ES8在底盤和懸掛系統全部採用鋁合金材質,車身用鋁率達到95.8%,為全球最高。

為了應對鋁合金材質本身延展性差、形變難以恢復等特點,蔚來採用多種先進連線技術。包括熱融自攻鉚接、自衝鉚接、鋁點焊、冷金屬過渡弧焊、結構膠、鐳射焊接、高強度抽芯拉等先進連線技術。

電池輕量化

新能源汽車最為核心的部分,莫過於動力電池,大約佔整車重量的30%-40%。由此可見,動力電池的輕量化也不容忽視。對電池重量最佳化,主要是最佳化電池包的外殼和結構,例如寧德時代的CTP模組在優化了電池容量的同時,也是優化了電池組內多餘的隔板結構,減輕了電池包質量。

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當然也有不少車企在電芯材料上追求輕量化,例如Model 3 使用的 2170 電芯將正極材料中所需鈷的含量降低到 10%以下,低於其他電池產商生產的下一代 NCM811 電池中鈷含量(即鈷含量在 10%)。這種突破使得特斯拉對鈷的需求量減少了 59%。在 2012 年,特斯拉在每輛車消耗 11kg 的鈷,到 2018 年,每輛車上消耗 4.5kg 的鈷。

不斷增加鎳的比例減少鈷的比例,使整個電池組的質量降低。也會帶來電池效能的提高,續航里程的增加,同時對電動車加速還有一定程度的增幅。

寫在最後:

總歸來說,輕量化已經成為一種趨勢,在不影響車身強度的情況下,使用更多的鋁合金、鎂合金、工程塑膠等有助於降低車身自重,從而帶來更長的續航里程。

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