喬俊叁

（湖南 常德 415000）

引言

現(xiàn)如今，新能源客車發(fā)展中，需要面對較多的挑戰(zhàn)，尤其是安全以及節(jié)能等，采取客車輕量化，從能耗降低方面來講，屬于一項(xiàng)行之有效的舉措。對于輕量化技術(shù)而言，指在符合產(chǎn)品功能、充分把控成本的基礎(chǔ)上，從以下兩個(gè)方面達(dá)到客車輕量化的目的，一是結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，二是應(yīng)用新材料，減輕整車重量，切實(shí)增加發(fā)動機(jī)效率，降低尾氣排放，盡可能不對環(huán)境造成污染，這屬于社會發(fā)展的必然趨勢。

一、實(shí)現(xiàn)輕量化的意義

基于節(jié)能以及環(huán)保的背景，人們更加關(guān)注新能源客車，其屬于一種新的產(chǎn)品，在開發(fā)上得到各大客車公司的青睞，尤其是宇通等客車公司，積極引入好的技術(shù)，同時(shí)堅(jiān)持自主研發(fā)，促使客車取得了較大的進(jìn)步。關(guān)于新能源客車，結(jié)合其銷量來分析，已達(dá)到了領(lǐng)先的水平。如今的行業(yè)領(lǐng)域，新能源客車是各大客車公司競爭的關(guān)鍵點(diǎn)。實(shí)際上，客車還面對著一系列問題，即：整車較重，續(xù)駛里程不夠長。在一些歐美國家中，關(guān)于輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，常常采取這樣的方式，也就是針對鋼框架以及電焊夾層，把兩種結(jié)構(gòu)實(shí)行組合，不但能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化的目的，獲取良好的節(jié)能效果，而且可以很好提高續(xù)駛里程[1]?，F(xiàn)階段，就國內(nèi)電動車來看，其車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一般是根據(jù)原燃油汽車結(jié)構(gòu)開展優(yōu)化，把動力源變成電池組以及電機(jī)組合，基于原有客車車身結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，能夠?qū)傮w布局進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。但是針對純電動客車而言，其新能源動力電池總成，以及電機(jī)總重量為客車質(zhì)量的30%上下，可以認(rèn)為電動客車質(zhì)量要超過原有客車的主要部分，比如12 米長電動客車，它的整備質(zhì)量一般都會提升2 噸至3 噸，針對續(xù)駛里程的電動客車來說，就顯得非常吃力。另外，就純電動客車而言，它借助的是原有客車結(jié)構(gòu)布置，這將很難充分發(fā)揮之前的設(shè)計(jì)及布置優(yōu)勢，無法通過最優(yōu)的結(jié)構(gòu)布局來展示它的最佳性能。但是根據(jù)現(xiàn)階段的技術(shù)水平，想要在短時(shí)間內(nèi)解決該問題，存在非常大的困難。因?yàn)樾履茉纯蛙噷?shí)際進(jìn)行行駛時(shí)，其消耗的能量會跟隨質(zhì)量的提高而變高，由此，需對新能源客車開展輕量化設(shè)計(jì)，有效減少它的整備質(zhì)量，這是全面減少使用成本，增加續(xù)駛里程的最好方式。若是純電動客車可以確保載客量，但是卻沒有開展輕量化設(shè)計(jì)，那么它的續(xù)駛里程將不能達(dá)到200 公里以上，因此，將其同普通燃油客車進(jìn)行對比，對其開展輕量化設(shè)計(jì)就顯得尤為關(guān)鍵。

二、輕量化材料技術(shù)與運(yùn)用

（一）高強(qiáng)鋼

高強(qiáng)鋼存在一系列優(yōu)勢，比如強(qiáng)度理想，通過借助高強(qiáng)鋼板料，能夠沿用原有裝置，降低很多費(fèi)用，所以在客車方面，這一材料得到了大力推廣?，F(xiàn)如今在客車上，往往會選用BH 鋼、硼鋼（圖1）等。以碰撞的層面，分析了高強(qiáng)鋼機(jī)理，基于一樣的吸能效果，實(shí)現(xiàn)了輕量化目的[2]。根據(jù)車身結(jié)構(gòu)改進(jìn)，再加上復(fù)合材料運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了減重35%。結(jié)合碰撞規(guī)律，制定了分布運(yùn)用方案，局部借助了熱軋鋼，由此改進(jìn)板厚尺寸，在改進(jìn)之后，車身骨架減重138 千克。國內(nèi)某公司選用高強(qiáng)鋼，生產(chǎn)出輕量化公交車，減重率達(dá)到13%。

（二）鋁合金

鋁材資源相對廣泛，同時(shí)存在諸多的優(yōu)勢，即：能夠?qū)崿F(xiàn)可再生利用、相對輕及耐腐蝕能力理想等。在車身上，一般會運(yùn)用變形鋁合金，其中包含多種系列，比如AL-Mg 系，有著相對強(qiáng)的耐腐蝕能力，能夠運(yùn)用在門窗型材；對于AL-Mg-Si 系，其強(qiáng)度相對可觀，往往用在骨架立柱。大家熟悉的奧迪轎車，為全鋁車身，減重了30%至50%，本田車身，用鋁量有162 千克，與鋼車身進(jìn)行對比，減重大概有40%。

（三）鎂合金

這屬于一種綠色結(jié)構(gòu)材料，有著較小的密度，而且所需成本較少。不過該材料也有著不足，具體而言，塑性相對差，耐腐蝕能力不夠強(qiáng)，在和鋼件連接時(shí)，應(yīng)該增加隔層，基于此，應(yīng)用并不是很廣泛。運(yùn)用于車身結(jié)構(gòu)的鎂合金，一般包含以下兩種，也就是鍛造、鑄造鎂合金，前者運(yùn)用在客車非結(jié)構(gòu)件，后者則用于結(jié)構(gòu)件，比如座椅骨架[3]。

三、新能源客車輕量化技術(shù)路徑的研究

基于節(jié)能減排戰(zhàn)略的落實(shí)，現(xiàn)階段，我國大部分客車廠家，都開始強(qiáng)化新能源客車的生產(chǎn)及研發(fā)工作。對于新能源汽車的生產(chǎn)來說，輕量化技術(shù)是非常關(guān)鍵的技術(shù)，有助于全面增加發(fā)動機(jī)效率，降低汽車尾氣的排放，有效落實(shí)節(jié)能減排工作，在這些方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。關(guān)于客車輕量化路徑，本文主要從車身輕量化、底盤輕量化技術(shù)途徑、燃料電池輕量化等方面進(jìn)行探討，希望能為有關(guān)人員提供參考。

（一）車身輕量化

1.座椅。座椅一般借助輕量化材料，再加之結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，進(jìn)而達(dá)到輕量化的目的。現(xiàn)如今，可供選用的輕量化材料有很多，比如鎂合金，此次所研究的客車，把座椅骨架，替換成鎂合金，能夠減重1.2 千克每個(gè)，這樣46 個(gè)座椅，就能夠減重55.2 千克每車。通過組合的背靠結(jié)構(gòu)，確保骨架的強(qiáng)度以及剛度等，由此實(shí)現(xiàn)了座椅的減重。對于靠背框管結(jié)構(gòu)，應(yīng)該存在較好的剛度與強(qiáng)度，借助鎂合金擠壓管材，采取彎曲工藝就能夠獲?。煌ㄟ^結(jié)構(gòu)膠粘接，這樣可以避免形成腐蝕問題；借助管式頭枕裝置支架，且和框管實(shí)行縫焊。

2.風(fēng)窗玻璃。其屬于關(guān)鍵的外觀零件，需要提供較好的視野，當(dāng)碰上事故時(shí)，需要保護(hù)人們不被傷害。對于前風(fēng)窗玻璃來講，一般是夾層玻璃，剩下的常常是鋼化玻璃，當(dāng)被沖擊破碎時(shí)，不會給乘客帶來較大的傷害，存在理想的安全性能，也就是大家熟悉的安全玻璃。相比于整車質(zhì)量，玻璃約占3%，屬于輕量化的成分。基于造型的確定，通常存在兩個(gè)因素，可能對玻璃質(zhì)量造成影響，也就是料厚以及密度，基于此，不對功能與工藝造成影響的基礎(chǔ)上，借助結(jié)構(gòu)改進(jìn)，引入新的材料，來實(shí)現(xiàn)輕量化。對于PC 來講，其屬于熱塑性材料，韌性相對理想，存在較強(qiáng)的耐沖擊能力，如果應(yīng)用PC，其密度是1.2 克每立方厘米，會顯著減輕風(fēng)窗玻璃的重量。此次所分析的客車，針對側(cè)窗玻璃，把其替換成樹脂玻璃，能夠減重170 千克每車，減重率達(dá)到二分之一。

（二）底盤輕量化技術(shù)途徑

1.底盤輕量化。客車底盤一般包含較多的系統(tǒng)，比如轉(zhuǎn)向以及行駛系統(tǒng)。因?yàn)椴煌Y(jié)構(gòu)有著一定差異，所以輕量化方式也不一樣。在對底盤進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保其存在較好的強(qiáng)度、較強(qiáng)的耐久性能，就底盤而言，一般實(shí)施材料輕量化方式，另外能夠通過選型以及配置，從而達(dá)到輕量化目的。

2.懸架系統(tǒng)輕量化。根據(jù)級別的差異，可以將該系統(tǒng)分成多種結(jié)構(gòu)形式，比如大家熟悉的空氣彈簧懸架，基于一樣的性能以及壽命，相比于多片彈簧懸架，采取少片的，大概能夠比其多減重30%；相比于多片的，選取空氣彈簧懸架，大概能夠比其多減重二分之一，與鋼板彈簧進(jìn)行比較，空氣彈簧有著更長的壽命，不過要設(shè)計(jì)適量拉桿，以便能夠有效承受載荷；對于多片彈簧來講，其結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，技術(shù)較為理想，而且便于進(jìn)行改裝，所以被大力推廣于中、低端客車。

3.制動系統(tǒng)輕量化。一般情況下，會選取鼓式制動器，將其看成行車制動器，現(xiàn)如今，為降低結(jié)構(gòu)重量，確?？蛙囆阅埽糠周囆瓦x擇全盤制動系統(tǒng)，通過借助盤式制動器，能夠獲取可觀的減重效果，在性能一樣的條件下，相比于鼓式的，采用盤式制動器，能夠減重25%上下，此次所分析的新能源客車，在替換成盤式制動器之后，一個(gè)能夠減重24 千克，這樣整車能夠減重96 千克。另一方面，選取鋼鋁混合材料，能夠顯著減輕制動盤的重量。

（三）燃料電池輕量化

針對燃料電池車，根據(jù)驅(qū)動形式的不同，一般可以分成以下兩種，也就是燃料電池、混合驅(qū)動。根據(jù)動力源，又可以將后者分成多種，比如燃料電池+蓄電池。根據(jù)電池功率的不同，可以分成功率以及能量混合型。1.對于燃料電池來講，其屬于單一動力源，通過DCDC 促使電機(jī)驅(qū)動，從而實(shí)現(xiàn)整車的行駛，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，不過所需成本較大，因?yàn)閷儆谖ㄒ粍恿υ?，故而在電池性能與穩(wěn)定方面，有著較為嚴(yán)格的要求，難以開展制動能量回收。2.無論是燃料電池，還是蓄電池，都屬于動力源，在DCDC 帶動之下，促使整車行駛，通過蓄電池，也能夠驅(qū)動行駛，實(shí)行能量回收，同時(shí)用在一些部件作業(yè)，氣體加濕。這一構(gòu)型減少了成本，能夠達(dá)到回收能量的目的，然而，促使了系統(tǒng)更為復(fù)雜，且提高了維護(hù)費(fèi)用。3.不管是燃料電池，還是超級電容，均屬于動力源，在DCDC 驅(qū)使之下推動車輛運(yùn)行，和蓄電池進(jìn)行比較，超級電容有著一系列的優(yōu)勢，即：使用年限較長、效率相對理想，同時(shí)所需投入較少，不過因?yàn)槠淙萘坎⒉淮?，所以能量回收較為有限。4.燃料電池通過DCDC 帶動，促使車輛運(yùn)行，和上述構(gòu)型進(jìn)行對比，通過超級電容，能夠提供尖峰電流，降低蓄電池負(fù)擔(dān)，提高其使用年限，不過較為復(fù)雜，不易進(jìn)行控制。對此，建議根據(jù)自身的需求，對上述方式進(jìn)行優(yōu)化選擇，保證選擇合理。

結(jié)論

伴隨科技的持續(xù)進(jìn)步，輕量化材料的大力推廣，再加之結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)理論的發(fā)展，使得在汽車方面，好的生產(chǎn)技術(shù)、先進(jìn)的分析方式獲得了持續(xù)運(yùn)用，輕量化技術(shù)獲得了較大的進(jìn)步。新能源客車中，通過引入輕量化技術(shù)，可以促使發(fā)動機(jī)更為可靠與安全，在減少油耗的同時(shí)，也能夠降低廢氣排放，基于此，應(yīng)該持續(xù)強(qiáng)化對該項(xiàng)技術(shù)的研究，以便能夠持續(xù)提升客車性能。