汽车技术的发展与轻量化

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1、汽车技术发展与轻量化郭孔辉2009-02-14长春汽车技术发展与轻量化汽车的技术挑战与发展汽车电动化与智能化汽车轻量化节能环保安全方便舒适提高能耗效率减少传动损失降低空气阻力降低轮胎滚阻制动能量回收减轻汽车自重改善碰撞安全提高行驶性能汽车的技术挑战与发展Standby/Idle11%Accessories2%Aero6%Rolling5%KineticBraking4%DrivelineLosses6%EngineLosses66%EngineD/L轿车的能耗分布汽车挑战的相关性节能与减排大方向是

2、一致的“吃得多，排得多”节能与减排也有一点矛盾：最佳工作点的不一致安全与节能、减排基本是矛盾的汽车传统技术的挑战发动机和底盘电控技术的进一步发展。燃烧控制、稳定性控制、防撞控制、导航、通讯…柴油机:继续向轿车发展欧洲柴油轿车市场约占一半汽油机:在不断进步,仍是轿车的主流新汽油机的升功率都在50千瓦以上，甚至70千瓦传动多档化。轿车6档已是常见，重卡有16档无级变速的近期发展：原有的AT、AMT、CVT向DCT和勒布莱提尔6AT/8AT取代的趋势DCT（双离合器变速箱）多档变速与自动变速技术节能排放

3、要求增加档数减少驾驶员疲劳非职业驾驶员的增加AMT,DCT,CVT,新一代AT(勒布莱提尔6AT/8AT)5AT新6AT新6AT与流行5AT的比较汽车电动化与智能化内燃机还在进步，电动化已是趋势纯电动车有待蓄电池的突破我国纯电动大巴已在08奥运会成功使用成本仍高，但利用峰谷电差价可有效益混合动力车正在迅速发展轻混：本田Insight，已批量生产重混：丰田Prius，已批量生产“超重混”：以纯电动为主。比亚迪-“双模”F3DM已投放市场燃料电池汽车。燃料电池的成本、寿命、重量尚待成熟我国已有研发样车

4、（同济轿车、清华大巴）超级电容无轨电车。上海交大最早开发。现已在上海、烟台试运行提高动力—传动系效率减轻自重与阻耗怠速停机部分停缸。本田车身外形流线化。目前轿车CD值为0.30～0.35，可降至0.20～0.25轮胎低阻化，由f=0.007-0.009降至f=0.0055,约可提高燃料经济性6～8%混合驱动。Atkinson循环燃料电池制动能量回收。超级电容、液压混驱超越传动-惯性节能节能汽车的技术途径串联式，成本较高并联式，由ISG膨胀而成，目前应用最多。分为“弱混驱”与“强混驱”按驱动形式分为

5、“共驱式”与“分驱式”液压混驱。适合公交，制动能量回收效率高混合驱动FORD：混合驱动发动机A.“弱混”，如本田《Insight》电动功率约小于25%有怠速关机系统部分制动能量回收很少单独电驱动电池小，充电简单B.“强混”，如丰田《Prius》电动功率约占30～50%部分单独电驱动（短距离）怠速减速关机更多的制动能量回收C.“超强混”，如比亚迪F3DM以电动为主Plug-in充电发动机应急使用充分的制动能量回收自重增加约200Kg汽车的轻量化不断追求的目标轻量化与节能汽车运动消耗的能量基本都与汽车

6、的总重密切相关。汽车自重每减少10％，燃油消耗可降低6％～8％发改委于2004年颁布的《汽车产业发展政策》第十条明确提出：2010年前，乘用车新车平均油耗比2003年降低15%以上”。《中国汽车工业“十一五”发展规划》；到2010年，汽车整备质量减轻10%；新产品的回收利用率超过80%，其中材料再利用率超过75%”减轻自重是汽车发展的基本要求近二十年来，国外乘用车平均每十年减重8%～9%，商用车减重10%～15%；未来十年里轿车自质量还将减少20%我国目前自主品牌轿车的自重约比发达国家同类轿车重8

7、%～10%，商用车重10%～15%节能和新能源汽车开发中，尤其是电动汽车（包括纯电动、混合动力和燃料电池汽车）开发中，汽车轻量化问题也十分突出确保车辆安全性是汽车减重后面临的最主要问题之一近期颁NCAP碰撞评价结果：进口轿车与合资品牌轿车大都为4～5星级，自主品牌车极少数车能够达到3星级，绝大部分车为1～2星级，自主品牌产品的安全性亟待大幅度提高，意味着自重的进一步提高汽车系统轻量化的相关性。动力系与承载系拓扑优化理论的应用。对汽车白车身、副车架、动力总成壳体和悬置支架等关键零部件进行轻量化设计与

8、应用开发承载系统新结构，减轻承载部件静动载荷承载系统动力学优化空气悬架与多轴悬架消扭悬架轻量化设计方法高强度钢的应用目前发达国家轿车车身高强度钢板用量已经占到整车自质量的40%～50%，而我国自主品牌产品目前平均不到10%，个别车型达到20%。国外在大量应用高强度IF钢、烘烤硬化钢、强度590MPa级以上的双相钢（DP钢）、相变诱导塑性钢（TRIP钢）和复相钢及马氏体钢，有效提高了车身的抗弯扭刚性和抗碰撞能力车门B柱和车门内防撞杆多用强度级为1500Mpa的热成形马氏体钢在商用车领