■ 重庆交通大学 龙飞宇

随着社会的发展，新能源汽车正逐步成为汽车领域的前沿方向和发展热点，然而由于车身过重等原因，新能源汽车特别是纯电动汽车在续航里程和动力性方面一直不尽如意。因此，解决车身轻量化问题成为了新能源汽车设计的重中之重。

轻量化设计的材料选择

高强度钢是占主导地位的轻量化材料，尽管轻金属、塑料以及复合材料等近年来在汽车上的应用不断扩大，但高强度钢以其成本、安全、制造工艺等优势，依然占据首选地位。以某自主品牌车身为例，其车身冲压件高强度钢的应用比例为46.5%，车体（不含四门两盖） 高强度钢的应用比例为43%。然而，高强度钢的成形技术一直以来是应用中的技术难点。具体来讲，先进高强度钢 (AHSS)成形过程中的主要问题有：变形过程中出现加工硬化，屈服强度提高，流变应力较大；由于零件厚度减小，因而不易保持形状；缺少补偿回弹的模具设计经验等。

铝合金，铝的材料特点使其适宜应用于新能源汽车。相对于使用钢铁材料，铝合金在新能源轿车材料使用上主要有三方面优势，一是可减轻整车重量，从而带来提高有效载荷、降低燃油消耗、提高制动性能、降低整车重心提高安全性、降低对路桥的损坏、提高轮胎寿命等效果；二是可减少防腐维护费用，不再需要喷涂载货平板或载货厢，实现易于清洗并保持美观的目的；三是可设计额外的美观装饰，如光亮装饰件、保险杠、油罐、踏板等。

复合材料，即纤维增强塑料，是一种增强纤维和塑料复合而成的材料。常用的是玻璃纤维和热固性树脂的复合材料。增强用的纤维除玻璃外，还有高级的碳纤维、合成纤维。复合材料作为汽车材料具有密度小、设计灵活美观、易设计成整体结构、耐腐蚀、隔热隔电、耐冲击、抗振等诸多优点。目前玻璃钢复合材料的应用非常广泛，尤其在欧美车系中，其中尤以SMC和GMT的应用最为广泛。

轻量化设计的注意事项

车身总量是轻量化的评价参量。某公司提出评价车辆轻量化的参量，其定义为：L为轻量化系数、MGer为白车身重量（不包括车门和覆盖件）、Ct为车身（包括玻璃）的静扭刚度、A为轮距与轴距相乘的面积。由于新能源汽车轻量化的重点是车身、覆盖件和悬挂系统，当从不同角度评价一个产品的轻量化水平时，Ct的取值应不同。当侧重以车辆的NVH性能评价轻量化参量时，Ct值取一阶弯曲或扭转的固有频率值；当侧重以轻量化的覆盖件评价轻量化参量时，Ct值取抗凹性指标值；当侧重以轻量化的悬架系统评价轻量化参量时，Ct值取弹簧的刚度和疲劳寿命。

值得注意的是，优化车身抗冲击能力是汽车设计的基础。在轻量化设计中，汽车性能还必须满足各类碰撞法规、车身动静态刚度及其他特性。具体来说，发生正面或者侧面碰撞后，车身自身要能吸收足够的能量，同时能尽量使驾驶员和乘客能够打开车门。

新能源汽车结构设计要求是尽量减轻车身质量并保证必要的性能指标。减重是新能源汽车节能减排的需要，可通过材料选择使车身符合汽车各类性能要求，又不至于因为减重出现问题。综合运用多种方法可以在结构优化的过程中使得各方面性能平衡，从而使新能源汽车的性能得到提升，达到较高的设计要求，最终对节能减排做出贡献。