摘要：本文主要对新能源客车轻量化技术路径进一步的分析和了解。在能源和环境危机的双重压力下，世界各国对汽车节能环保越来越重视，新能源汽车应运而生。
关键词：新能源客车；轻量化；技术；材料；路径；分析
引言：
中国新能源客车也得以飞速发展，成为各大客车企业竞相开发的新产品。然而，目前新能源客车大多是在原有客车结构基础上通过改变动力系统而建成的，新能源客车原有的设计优势和布置优势被浪费，而且新能源部分的重量过大，面临着整备质量大、续驶里程短等问题，对新能源客车进行结构轻量化优化设计是解决这些问题最行之有效的方法之一。
一、探究新能源客车轻量化的意义
在以节能和环保为主题的今天，低消耗、无污染的纯电动新能源客车已逐渐进入人们的视野，成为各大客车企业竞相开发的新产品。新能源客车成为当前我国汽车行业企业在新能源领域研发生产和竞争的重点与焦点。然而，纯电动客车却面临着整备质量大、续驶里程短等问题。国外对于纯电动客车的轻量化结构设计，主要采用超强钢框架结构结合点焊夹层结构的设计方式，不仅在轻量化和节能方面效果明显，并能有效增加续驶里程。
纯电动客车沿用传统客车结构布置方式，会使纯电动客车原有的设计优势和布置优势难以得到充分发挥，不能以最优的结构布局发挥其最好的性能。从目前的技术水平的来看，短期内解决这些问题有一定的难度。由于在汽车行驶的过程中，所消耗的能量随着质量的增加而增大，因此，对新能源客车进行轻量化设计、降低其整备质量则是现阶段降低使用成本、提高电动车续驶里程的最行之有效的办法。因此，相比于普通燃油客车，对新能源客车进行轻量化设计意义更为重大。
二、新能源客车轻量化材料技术分析
轻量化材料在客车轻量化方面具有较明显的优势，因此应用也越来越广。其中，高强钢可以改善碰撞吸能特性并降低汽车重量，在汽车上应用的比例逐年增加。近年来，随着对汽车强量化要求的提高，材料方案也在迅速转变，铝合金、镁合金、碳纤维以及聚合物基复合材料等也逐渐在汽车上得到了应用。
（1）高强钢。高强钢具有强度高、深拉伸性和烘烤硬化等优点，并且采用高强钢板料可以沿用原有的焊接和冲压等设备，节约大量成本，因此目前高强钢在客车上的应用比例也逐年增加。
（2）铝合金。材资源广，且具有质量轻、吸收冲击性能好、可再生利用、耐腐蚀性强的优点，是汽车轻量化路线中的重要材料。
（3）镁合金。合金是用于汽车上的典型的绿色结构材料，其密度小于大多数车用玻璃纤维增强聚合物，与碳纤维复合材料相当，且镁合金的成本稍低。目前用于车身结构的主要是锻造镁合金和铸造镁合金，铸造镁合金主要用于支架、壳体等客车非结构件，锻造镁合金主要用于方向盘骨架、座椅骨架等客车结构件。
（4）工程塑料和复合材料。工程材料和复合材料作为汽车轻量化材料，已经在纯电动客车上越来越多的得到了应用。工程塑料相比于金属可减重40%，大都应用于车身的内外饰件上，如仪表盘、扶手和车窗等，且造型自由度提升空间大。
三、新能源客车轻量化技术路径
1.客车车身轻量化技术路径
（1）车身轻量化方法。车身是客车结构的承载单元，其性能直接关系到整车的安全性、舒适性、动力性和操纵稳定性。客车车身重量一般占整车整备质量的1/3左右，车身减重是纯电动新能源客车轻量化的主要技术路径之一，主要采用结构优化设计、高强钢和轻质材料的应用进行车身结构的轻量化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆客车车身的轻量化用材主要包括高强度钢、铝和镁等轻合金、工程塑料和纤维增强复合材料等；
（2）车身骨架轻量化。客车车身骨架是由薄壁矩形钢管连接而成的框架结构。客车骨架的轻量化主要是综合拓扑优化、形貌优化和多目标优化等结构优化方法改变车身骨架的材料、结构和尺寸，在保证其他性能的基础上实现减重的目的；车身骨架材料的分布方案主要有高强钢、铝合金和钢铝混合车身骨架。
（3）车身内外饰及附件轻量化。座椅主要通过使用轻量化材料和结构优化设计来实现轻量化，目前座椅所采用的轻量化材料主要有高强钢和镁合金等；风窗玻璃作为汽车重要的外观零件，不仅要为乘员遮风挡雨、提供良好的视野，而且在遇到突发性事故时能保护乘员不受直接伤害。在客车中，前风窗玻璃主要采用夹层玻璃，侧窗和后风窗玻璃主要是钢化玻璃，两者在受到冲击破碎时均不易对人体造成严重的伤害，都具有良好的安全性能即所谓的安全玻璃；地板轻量化主要是考虑轻量化材料，比如用一些高强度塑料地板；车内扶手主要由扶手管和扶手座组成。扶手管按材质分大致可分为喷塑钢管、复合不锈钢管、铝合金管和包塑管等几种；仪表盘轻量化主要考虑仪表盘基架结构优化和使用轻质材料。
2.底盘轻量化技术路径
（1）底盘轻量化方法。装有承载式车身结构的客车，其底盘由悬架系统、转向系统、制动系统和行驶系统组成。由于各系统存在结构、运用情况和所占比重等差异，其轻量化方法也不同。底盘轻量化设计必须保证其具有良好的强度、耐久和操纵稳定性，对于底盘来说结构轻量化方法的潜力不大，主要采用材料轻量化方法，也可通过选型和配置实现一定的轻量化。
（2）转向系统轻量化。客车转向系统主要由转向盘、循环球式转向器和转向传动机构组成，其主要轻量化方式是结构设计结合应用新材料来优化壳体结构和转向外拉杆等传动机构零件，也可采用中空齿条来降低零件重量。
（3）制动系统轻量化。传统客车制动系统通常应用鼓式制动器作为其行车制动器，现代客车为了提高其制动性能、减轻结构质量，开始采用前盘后鼓式制动系统，有些车型甚至采用全盘式制动系统，用盘式制动器代替鼓式制动器也可以起到良好的减重效果，单个钳盘式制动器较同性能的鼓式制动器可减重25%左右。
（4）车轮轻量化。车轮作为客车行驶系中的重要部件，在客车行驶时它既移动又转动，车轮的轻量化对整车的节能降耗有更为重要的作用。为了减轻成本压力，近年来一些零部件企业开始研发高精度高强钢车轮，既可以提高车轮的性价比又可以得到15%左右的减重效果。
3.动力传动系统轻量化技术路径
（1）驱动电机。为了适应电动汽车整车技术的发展，车用电机系统正向着高效率、高功率密度、高性能、小型化、轻量化、集成化、高可靠性、高适应性、高控制精度等方向发展。对于电机系统本身，其轻量化可通过采用轻质、高性能材料的方法来实现，也可根据整车需求进行结构集成设计、性能定制设计从而减少设计冗余以达到轻量化的目的。
（2）动力电池总成。纯电动客车的续驶里程取决于所装动力电池的能量，电池的容量越大，可以实现的续行里程越长，但动力电池体积大、重量也大，反过来也会增加能耗、影响整车的续行里程。
（3）传动系统。传动系统轻量化材料主要由铝合金、镁合金、碳纤维、复合材料和高强钢等；动轴和传动轴主要轻量化措施是采用碳纤维和高强钢材料、DTF万向节结构以及将驱动轴设置成空心轴。碳纤维轴管模态较高，相比于传统钢制轴管来说只需做成一段，这样可以节省一个万向节、轴承和中间支撑，使结构大大简化，重量也显著降低。
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论文作者:张丽江
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/16
标签：客车论文; 轻量化论文; 新能源论文; 车身论文; 结构论文; 材料论文; 镁合金论文; 《基层建设》2019年第17期论文;