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購置稅優(yōu)惠 經(jīng)銷商報價 車主點評

在現(xiàn)有商業(yè)化電池技術(shù)下，電動汽車續(xù)航里程與高電池比車輛重量的關(guān)系似乎成了死胡同:在短期內(nèi)電池能量密度無法大幅提升的前提下，高續(xù)航依賴于大容量電池組，但負面影響是車輛重量增加，功耗增加...因此，如何在保證電池容量的基礎(chǔ)上進一步減輕車輛重量，成為各大汽車廠商亟待解決的問題。

在下面的文字中，我們可以看到大眾、通用等老牌汽車廠商是如何利用新技術(shù)試圖減輕車身重量的。然而，以蔚來為代表的造車新勢力選擇以與知名零部件供應(yīng)商合作的形式，立即“享受”輕量化帶來的好處。此外，像美國能源部這樣的“國家隊”也參與了相關(guān)研究。

◆大眾/通用:創(chuàng)成式設(shè)計。

7月初，大眾在位于加州硅谷的創(chuàng)新與工程中心展示了一款20型微型巴士概念車，該車采用電驅(qū)動和輕量化設(shè)計。在這輛復(fù)古風格的電動概念車上，人們驚訝地發(fā)現(xiàn)，輪圈、方向盤、座椅支架、外后視鏡支架等部件的形狀和顏色看起來相當奇怪。原來這些零件是創(chuàng)成設(shè)計生產(chǎn)的輕量化產(chǎn)品。

創(chuàng)成式設(shè)計是一種更加自動化和高度依賴參數(shù)化的三維建模方法。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，設(shè)計者輸入?yún)?shù)后，算法在設(shè)定標準的限制下自動調(diào)整判斷，找到最優(yōu)設(shè)計方案。這項技術(shù)可以幫助設(shè)計師優(yōu)化零件的強度重量比，最大限度地減少材料浪費。

大眾沒有公布這些零部件的具體選材，但從減重數(shù)據(jù)來看，創(chuàng)成式設(shè)計帶來的減重效果無疑值得肯定。以輪圈為例，新型輪圈比同形狀的金屬輪圈重量減輕了18%-約9公斤。特別是創(chuàng)成式設(shè)計的車身零部件不僅具有重量輕的特點，而且其強度和空氣動設(shè)計完全符合量產(chǎn)標準。

目前大眾對創(chuàng)成式設(shè)計的測試還在進行中。未來，大眾很有可能將這項技術(shù)應(yīng)用到整個車身骨架上——一旦實現(xiàn)，將從根本上改變汽車制造方式。

巧合的是，通用汽車在汽車零部件的設(shè)計上也采用了類似的技術(shù)。通過將傳統(tǒng)3D打印技術(shù)與創(chuàng)成式設(shè)計相結(jié)合，設(shè)計出全新的汽車零部件，以滿足車輛性能的更高需求和客戶的個性化需求。

通用汽車工程師建立零部件的設(shè)計要求和標準在創(chuàng)成式設(shè)計軟件中，然后軟件通過算法自動生成最優(yōu)解。這項技術(shù)應(yīng)用到通用汽車的電動汽車上，將會生產(chǎn)出設(shè)計更簡單、重量更輕、強度更強的零部件。

傳統(tǒng)鑄造工藝生產(chǎn)的傳統(tǒng)座椅支架需要八個零件焊接組合，但創(chuàng)成式設(shè)計軟件已經(jīng)產(chǎn)生了150多個更好的替代方案，最終選擇了單一的不銹鋼設(shè)計，大大減輕了重量，強度明顯提高。

不僅是座椅支架，車身的其他部分也可以采用這種技術(shù)產(chǎn)生更好的設(shè)計，從而大大減輕電動車的重量，換取更低的功耗和更長的續(xù)航里程。然而，對于制造商來說，由于創(chuàng)成式設(shè)計的應(yīng)用，傳統(tǒng)鑄造工藝帶來的局限性和高成本已經(jīng)不復(fù)存在。

◆蔚來-西格里炭素公司/美國能源部:

老牌車企可以憑借豐富的技術(shù)儲備和人力物力對一項新技術(shù)進行長時間的測試和驗證，而基礎(chǔ)較淺的造車新勢力更愿意通過現(xiàn)有技術(shù)獲得立竿見影的解決方案。蔚來選擇與德國SGL碳合作，后者為其研發(fā)了全新的碳纖維增強塑料電池外殼，從而達到輕量化的目標。

Sigri Carbon成立于1992年，但其前身是Gebr。西門子公司早在1878年就開始生產(chǎn)碳材料。目前，公司生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料供應(yīng)給汽車、航空空航空航天、太陽能風能、半導體、LED、鋰離子電池等多個領(lǐng)域和行業(yè)的制造企業(yè)。

德國碳纖維公司Sigri為蔚來制造的碳纖維增強塑料電池外殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)有幾層類似織物的碳纖維材料。碳纖維原料在西格里炭素公司Ord工廠的摩西湖和穆爾生產(chǎn)，然后由瓦克斯多夫工廠加工成織物材料層。

此外，碳纖維增強塑料電池外殼的導熱性比鋁合金材料低約200倍，可以更好地保護電池免受高溫和低溫的影響。此外，它還具有拆裝更換簡單的優(yōu)點，這也符合蔚來汽車動力站的運營理念。

接下來引入的新技術(shù)不再由汽車公司主導，而是美國能源部下屬的阿貢國家實驗室的研究成果。阿貢國家實驗室是美國最大的科學和工程研究實驗室之一，也是著名的二戰(zhàn)“曼哈頓計劃”的一部分。

這項由阿貢國家實驗室發(fā)明的名為HyMag的新技術(shù)，是一項全新的磁體技術(shù)，可以將磁體的磁通密度提高10%-30%，這意味著相同重量的新磁體可以產(chǎn)生更多的能量，對于電動汽車來說，采用新磁體的永磁電機在保證相同功率輸出的同時，可以達到減重效果。

HyMag磁體技術(shù)的另一個優(yōu)點是，它可以將磁體對某種昂貴稀土元素的需求降低90%以上，這也可以顯著降低電動汽車的成本。

事實上，HyMag磁體技術(shù)在新能源汽車上的應(yīng)用確實大材小用，對重量更高的風力發(fā)電機等大型設(shè)備做出了更大的貢獻，不僅可以大幅提升其風電效率，而且由于HyMag磁體技術(shù)的耐高溫性，風力發(fā)電機最高運行300攝氏度的峰值高溫不再是問題。

結(jié)論:與百余年的柴油車發(fā)展相比，大規(guī)模普及電動車是一種時尚。它的各種技術(shù)不僅處于快速發(fā)展時期，而且經(jīng)常從其他行業(yè)的科研成果中受益匪淺。至于本文涉及的輕量化技術(shù)，如創(chuàng)成式設(shè)計、碳纖維材料等已經(jīng)或仍在柴油車等行業(yè)使用，HyMag磁體技術(shù)對風電行業(yè)的貢獻更為顯著。因此，雖然新能源汽車在續(xù)航和安全性方面還存在各種不足，但其前景無疑值得期待。