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电动汽车的整车技术及其发展研究

【摘要】着眼于可持续发展，节约资源、减少环境污染成为世界汽车工业界亟待解决的两大问题。节能、环保、安全是当今世界汽车工业关注的主要话题。电动汽车是当前及未来汽车的发展方向。电动汽车是高科技综合性产品,除电池、电动机外,车体本身也包含很多高新技术。而对整车技术的研究有利于减小汽车质量和对能量的消耗。

【关键词】电动汽车 整车技术 新材料 应用 发展

前言

汽车产业的发展,日益增大的石油能源的消耗,将加快从能源短缺到能源枯竭的步伐。汽车排放造成的大气污染和地球的温室效应,成为世界全人类的公害。人类社会和汽车产业的可持续发展,受到极大的威胁,发展汽车新能源、开发汽车新动力,成为世界汽车产业面临十分紧迫的任务。当代融合多种高新技术而兴起的纯电动汽车、混合电动汽车、燃料电池汽车,尤其是立足于氢能基础上的燃料电池汽车正在引发世界汽车工业的一场革命,展现了汽车工业新能源、新动力发展的光明前景。本文将在下面着重介绍电动汽车的整车技术，以及一些新材料在电动汽车上的应用。

1整车技术

这是很重要也是常被忽略的<国内的开发常是改装车，忽视对电动车整体技术的研究）。主要包括：

·轻质车身的材料和制造技术，高强度轻质车架，如复合材料、铝合金、金属蜂窝材料及其 加工技术，新型电动车辆造型与结构的整体设计，CAD技术等。

·基于微电子的电动车智能化综合监控管理系统，对动力链的各环节进行管理，如电池管理、剩余电量显示、充放电控制、电控系统的监控等，涉及到延长蓄电池的使用寿命，提高电能的利用效率和电动车的续驶里程等重要技术性能指标。

整车技术的深入研究将对电动汽车产生深远影响，比如：采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料,优化结构,可使汽车自身质量减轻30%～50%。实现制动、下坡和怠速时的能量回收。采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎,可使汽车的滚动阻力减少50%。汽车车身特别是汽车底部流线型化,可使汽车的空气阻力减少50%。

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2 新材料的介绍与应用

2.1 镁合金

2.1.1 镁合金的特点

镁合金是一种轻合金，熔点为650℃。金属镁及其合金是工程应用中最轻的金属结构材料，纯镁的密度仅为1.738g·cm-3，而常规镁合金如AZ91密度也只是1.81g·cm-3，约为铝的2/3，钢的1/4，接近工程塑料的密度[2]，因此将镁合金应用在汽车领域中可极大地减轻结构件的质量。

2.1.2 镁合金与其它金属相比镁合金具有很多性能优势：

<1）密度小，常用金属中最轻的金属 例如AZ91镁合金的密度是1.81g·cm-3，约为铝的

2/3，锌的1/4，不到钢或铸铁的1/4，接近工程塑料的密度。对于含30%玻璃纤维的聚碳酸酯复合材料来说，镁的比重也不超过它的10%。因此镁合金的使用可有效减轻汽车的质量。表一为几种金属的密度对比 表1 几种常用金属密度 金属名称 Mg Al Ti Zn Fe

<2）比强度高 抗拉强度、屈服强度、伸长率与铝合金铸件相当。从设计者的立场考虑，密度小的金属若不具有高强度，将没有意义。实验显示，镁合金的比强度比铝合金和钢高。因此在不降低零部件强度条件下，镁合金铸件比铝铸件的重量减轻大约25%。几种常用的镁合金性能见下表2。 表2 常用镁合金的性能 合金 抗拉强度MPa 拉伸屈服强度MPa 拉压屈服强度Mpa 延伸率 弹性模量GPa 密度

AM60A AS21X1 AS41A,XB AZ91A\\B\\D A350

205 240 220 230 325 115 130 150 150 160 115 130 150 165 6 9 4 3 4 45 45 45 71 <3）热传导性好 具有良好的耐腐蚀性能、电磁屏蔽性能、防辐射性能，可进行高精度机械加工，且热传导性好，虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是比钢高近1倍，比塑料材料高10倍。因此镁合金已广泛用于压铸汽车轮毂上，可有效散发制动摩擦热量，提高制动稳定性。

<4）良好的焊接和铸造性能 镁合金的熔点、比热容和相变潜热比铝合金低，融化耗能较少，固化速度快，动力粘度低具有良好的压铸成形性能和尺寸稳定性，压铸件生产周期比铝合金短，易形成薄壁结构件，压铸件壁厚最小可达0．15 mm，镁与铁的亲和力小，固溶铁的能力低，不易粘模，铸模寿命比生产铝合金高2，3倍，适合制造各类汽车压铸件。

<5）对振动、冲击的吸收性能好 具有良好的阻尼系数，镁合金对振动能量的吸收能力强，消震性能优于铝合金和铸铁，用于驱动和传动部件上可以降低噪声，用于座椅、轮圈、方向盘可以减少振动，在汽车发出碰撞后很好地吸收冲击能量，提高汽车的安全性和舒适性。 <6）抗凹陷性能好 镁合金与其他金属相比抗变形能力强，由冲击而引起的凹陷小于其它金属。

<7）易于机械加工 镁合金非常易于机械加工，在无冷却液、无润滑剂的情况下能实现高负荷加工，得到光洁的加工面，衡量机械加工的指标之一是动力消耗量。表3是以镁合金为1的情况下，各种合金机械加工时的动力消耗量比较。由表3可知镁合金具有良好的机械加工性。

表3 机加工时动力消耗量比较 合金种类 镁合金 铝合金 黄铜

<8）易于回收再生。回收的镁合金可直接熔化再进行浇铸，且不降低其力学性能。镁合金同其它金属相比，熔点低，比热小，在再生溶解时所消耗的能源是新材料制造所消耗能源的

动力消耗量之比 1.0 1.8 2.3 合金种类 铸铁 软铜 镍合金 动力消耗量之比 3.5 6.3 10 3 / 10