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CN102114873A - 一种轻量化电动汽车 - Google Patents

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韩丙乾
史践
陈杰
赵赫
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Jiangsu Aoxin New Energy Automobile Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种轻量化电动汽车，其特征在于：该电动汽车车身覆盖件为高强度复合材料车身覆盖件，车身骨架为高强度铝合金空间结构，所述车身覆盖件通过高分子粘接胶与车身骨架连接。整车车身覆盖件和车身骨架采用全新材料的使用，整车轻量化设计的整车和同类型的钢质纯电动整车相比较，减重达到40-45％.在很大程度上实现轻量化的设计目的，车身模具投入成本低，采用先进的粘接工艺，可以减少焊装设备成本的投入，并且可以提高整体车身的强度。达到很好的节能效果，提高了整车的续驶里程。

Description

一种轻量化电动汽车
技术领域
本发明涉及一种轻量化设计的纯电动汽车，尤其涉及一种小型化的2座和4座乘用电动车。
背景技术
目前，纯电动汽车采用的动力电池主要是铅酸、镍氢和锂电池等类型的电池，它们的质量比容量分别为30-40wh/kg、45-60wh/kg、80-110wh/kg，而现在以汽、柴油为代表的石化燃料经过内燃机转化后的驱动可用功的质量比容量3000wh/kg左右，石化燃料的质量比容量是动力电池30-100倍。因此现阶段的纯电动汽车普遍存在整备质量较大、一次充电续驶里程短、公里单位电耗较大的缺陷，制约了电动汽车的推广应用。本发明通过整车的轻量化设计，大幅度降低整备质量，可以采用较少的电池容量同时可以提高整车的续驶里程。
现阶段乘用车车身普遍采用多个部件钢板冲压成型，采用焊接工艺将多个部件连接成整体式车身结构。现阶段乘用车的车身轻量化设计普遍采用高强度钢、耐候钢的减薄有限元分析和优化设计，或者国外如奥迪公司少数高端汽油车上采用全铝车身的结构设计，可以达到降低整车整备质量8-12％的幅度，远远不能满足电动汽车增加的电池重量普遍达到同类型车30％左右的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种轻量化电动汽车，其主要采用新型高强度复合材料车身覆盖件，采用高强度轻质铝合金骨架空间结构，采用高强度高分子胶的粘接工艺实现整车的轻量化设计、提高整车强度和抗扭刚度，以解决由于动力电池本身的质量比容量较低带来的纯电动汽车整备质量增加、续驶里程较短、电池成本比重较大等问题，实现整车的节能和零排放。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种轻量化电动汽车，其中：该电动汽车车身覆盖件为高强度复合材料车身覆盖件，车身骨架为高强度铝合金空间结构，所述车身覆盖件通过高分子粘接胶与车身骨架连接。
作为本发明所述的轻量化电动汽车的一种优选方案，其中：底部空间结构骨架与车身骨架之间用高分子粘接胶粘接蜂窝铝。
作为本发明所述的轻量化电动汽车的一种优选方案，其中：所述高强度复合材料车身覆盖件包括保险杠、前舱盖、左右前翼子板、左右车门、左右侧围、顶盖、后舱门，所述车身覆盖件为两层T200A规格的高强度编制碳纤维布夹一层高强度玻纤布，通过预浸环氧树脂，TRM模压的方式成型，所述车身覆盖件通过高分子粘接胶与车身骨架连接。
作为本发明所述的轻量化电动汽车的一种优选方案，其中：在下部骨架及侧围骨架之间粘接高刚度和吸能效果良好的20-25mm厚蜂窝铝，在前后防撞梁部分布置高吸能的泡沫铝。
采用了本发明所述结构，其有益效果是，整车车身覆盖件和车身骨架采用全新材料的使用，整车轻量化设计的整车和同类型的钢质纯电动整车相比较，减重达到40-45％.在很大程度上实现轻量化的设计目的，车身模具投入成本低，采用先进的粘接工艺，可以减少焊装设备成本的投入，并且可以提高整体车身的强度。达到很好的节能效果，提高了整车的续驶里程。如市场上同级的2座和4座纯电动汽车含电池的整备质量普遍在1100-1200kg，配置的电池容量为15-18kwh，一次充电续驶里程为80-120km。本发明实例的轻量化纯电动汽车含电池不同配置的整备质量为650-720kg，电池容量12kwh，续驶里程达到150-200km。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的整车结构示意简图。
具体实施方式
如图，图中1.保险杠，2.前舱盖，3.左右前翼子板，4.左右车门，5.左右侧围，6.顶盖，7.前防撞梁，8.减速箱总成，9.交流异步电机，10.前减震系统，11.动力电池，12.蜂窝铝，13.前悬架，14.后减震系统，15.车身骨架总成，16.后悬架。
整车轻量化设计主要集中在新材料车身覆盖件和全铝的全承载式车身骨架，其它集成式的动力总成也是基于轻量化设计的考虑。车身覆盖件包括前、后保险杠1、前舱盖2、左右前翼子板3、左右车门4、左右侧围5、顶盖6、以及后舱门等部分组成。
车身覆盖件采用高强度的碳纤维复合材料制成，碳纤维复合材料采用两层T200A规格的高强度编制碳纤维布夹一层高强度玻纤布，先预浸环氧树脂，通过TRM模压的方式成型。采取该工艺方法可以减少工艺模具的投入，同时保证了部件的产品一致性而在传统钢质汽车在冲压工艺中每一个零件需要4-5道工序模具的投入。碳纤维复合材料也可以采用ABS+碳纤的注塑成型工艺，可以大大提高生产节拍。
车身骨架总成15，采用全铝的空间结构。用作车架骨架型材材料的6082 T5铝合金的抗拉强度和屈服强度分别为270Mpa、230Mpa，6061 T5铝合金抗拉强度和屈服强度分别为240Mpa、205Mpa，强度基本达到低碳结构钢的强度，都具有焊接性优良、挤压成型及切削加工性能佳、抗腐蚀性良好、韧性高及加工后不变形等优点。骨架型材采用多空间孔结构。受力较大的铝板件采用6061 T6铝合金，其抗拉强度和屈服强度分别为260Mpa、240Mpa，其余受力较小的铝板件采用6016等铝合金。用YZ112压铸件用于承力较大的T型接头处或重要承力部件。
在下部骨架及侧围骨架之间粘接高刚度和吸能效果良好的20-25mm厚蜂窝铝，如图中12所示。在前后防撞梁部分布置高吸能的泡沫铝，如图中7所示。通过结构上蜂窝铝和泡沫铝的应用提高车身的抗扭刚度和碰撞安全性。
车身覆盖件通过高强度高分子粘接胶和车身骨架连接。选用的双组份高分子粘接胶具有4-6分钟的快速固化时间，固化后抗拉强度56-60MPa，抗剪强度35MPa，车身覆盖件和骨架通过粘接方式连接，具有便于工艺施工和受力均匀的优点。同时，车身骨架之间采用该高分子粘接胶粘接蜂窝铝，形成整体受力结构，提高整车强度和抗扭刚度。
整车动力驱动系统，根据不同的配置要求，采用功率为10kw和15kw两种规格的交流异步电机9。采用固定减速比的减速箱总成如图中8所示。减速箱和驱动电机集成在一体，大大减少该部件总成的重量。
车辆轮胎内壁涂有耐低温的自修补胶，在整车正常使用情况下可以减少一个备胎，从而减轻一个备胎的重量。
动力电池11布置考虑前后轴荷分布合理，布置在座椅下部和后部行李舱底部。形成三个电池舱，电池舱布置有根据电池温度控制的强制通风装置和监测电池状态及充电管理的电池管理系统。
整车前悬架采用麦克弗逊独立悬架13，后悬架16采用随动的纵向摆臂式独立悬架。转向系统由于整车采用了轻量化设计，不需要动力转向装置，采用齿轮齿条转向器。制动系统采用前后盘式制动器，采用双路液压系统，同样由于整车的轻量化设计，通过优化制动器的参数，不需要采用真空助力装置，可以达到理想的制动效果。
本发明实例的轻量化整车，根据不同的配置要求，可以形成2座和4座的配置，整车整备质量650-720kg，最高车速80-100km，一次充电续驶里程150-200km(不同的工况测试)，是一款实用的轻量化电动汽车。
为减少车身整体重量，本发明的车身覆盖件实例采用碳纤维增强的复合材料。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，高强度碳纤维抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的10倍左右，抗拉弹性模量为200-230GPa亦高于钢。ABS加增强玻纤的复合材料抗拉强度达到160-180MPa，基本达到铝合金的车身覆盖件强度。本发明用复合材料厚度为1.5-2.2mm，和同类型车的钢质覆盖件相比较，在车身覆盖件部分减轻重量50-55％。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种轻量化电动汽车，其特征在于：该电动汽车车身覆盖件为高强度复合材料车身覆盖件，车身骨架为高强度铝合金空间结构，所述车身覆盖件通过高分子粘接胶与车身骨架连接。
2.根据权利要求1所述的轻量化电动汽车，其特征在于：底部空间结构骨架与车身骨架之间用高分子粘接胶粘接蜂窝铝。
3.根据权利要求1所述的轻量化电动汽车，其特征在于：所述高强度复合材料车身覆盖件包括保险杠、前舱盖、左右前翼子板、左右车门、左右侧围、顶盖、后舱门，所述车身覆盖件为两层T200A规格的高强度编制碳纤维布夹一层高强度玻纤布，通过预浸环氧树脂，TRM模压的方式成型，所述车身覆盖件通过高分子粘接胶与车身骨架连接。
4.根据权利要求1所述的轻量化电动汽车，其特征在于：在下部骨架及侧围骨架之间粘接高刚度和吸能效果良好的20-25mm厚蜂窝铝，在前后防撞梁部分布置高吸能的泡沫铝。
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