[汽車之家 電動(dòng)車技術(shù)]　　以現(xiàn)有已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的電池技術(shù)而言,，電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程和電池占比甚高的車重間的關(guān)系似乎已成為死結(jié)：在電池能量密度短期無(wú)法大幅提升的前提下,，高續(xù)航能力依賴大容量電池包，但帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)則是車重增加電耗提升...因此,，如何在保障電池容量的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低車重就成了各大汽車廠商亟待解決的課題,。

　　在下面的文字里，我們能夠看到大眾,、通用這些老牌汽車廠商是如何運(yùn)用新技術(shù)來(lái)嘗試為車身減重的,；而以蔚來(lái)為代表的造車新勢(shì)力則選擇與知名零部件供應(yīng)商合作的形式即時(shí)“享受”輕量化帶來(lái)的好處；另外還有美國(guó)能源部這樣的“國(guó)家隊(duì)”也參與到了相關(guān)研究當(dāng)中,。

◆大眾/通用：創(chuàng)成式設(shè)計(jì)(Generative Design)

　　就在7月初,，大眾汽車在其位于加州硅谷的創(chuàng)新與工程中心（IECC）展示了一臺(tái)采用電力驅(qū)動(dòng)并應(yīng)用了輕量化設(shè)計(jì)的Type 20 Microbus概念車，在這臺(tái)造型復(fù)古的電動(dòng)概念車上,，人們驚奇的發(fā)現(xiàn)輪圈,、方向盤、座椅支架,、外后視鏡支架等零部件的造型和顏色看上去相當(dāng)詭異,。原來(lái),，這些零部件正是采用了創(chuàng)成式設(shè)計(jì)（Generative Design）生產(chǎn)出來(lái)的輕量化產(chǎn)品。

　　創(chuàng)成式設(shè)計(jì)（Generative Design,，也有稱為生成設(shè)計(jì)）是一種更自動(dòng)化,，同時(shí)也高度依賴參數(shù)化的3D建模方式，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過(guò)程中,，當(dāng)設(shè)計(jì)師輸入?yún)��?shù)之后,，算法在已設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)限制下，自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整判斷,，從中找到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案,。該項(xiàng)技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)師優(yōu)化零部件的強(qiáng)度重量比，同時(shí)最大限度地減少材料浪費(fèi),。

　　大眾汽車沒(méi)有公布這些零部件的具體材質(zhì)選擇,，不過(guò)從減重?cái)?shù)據(jù)來(lái)看，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)帶來(lái)的輕量化效果無(wú)疑是值得肯定的,，以輪圈為例,，一套新型輪圈相比同樣造型的金屬輪圈，重量減輕了18%——約9kg,。需要特別說(shuō)明的是，通過(guò)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)而來(lái)的車身部件,，不僅具備輕量化的特點(diǎn),，其強(qiáng)度和空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)（外觀件）也都完全符合量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

　　目前大眾汽車對(duì)于創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的測(cè)試還在進(jìn)行中,，未來(lái)大眾汽車很有可能會(huì)將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到車身整體框架上——一旦實(shí)現(xiàn),，這將會(huì)根本性的改變汽車制造方式。

　　無(wú)獨(dú)有偶,，通用汽車在汽車零部件的設(shè)計(jì)上也采用了相似的技術(shù),，通過(guò)傳統(tǒng)3D打印技術(shù)與創(chuàng)成式設(shè)計(jì)相結(jié)合，設(shè)計(jì)全新的汽車部件以滿足更高的車輛性能需求和客戶個(gè)性化需求,。

　　通用汽車的工程師們通過(guò)在創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件中建立部件的設(shè)計(jì)需求和標(biāo)準(zhǔn)（包含材料使用范圍,、制造流程、成本等參數(shù)）,，之后軟件通過(guò)算法自動(dòng)生成最佳解決方案,。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到通用汽車的電動(dòng)車型上，就會(huì)產(chǎn)出設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單,、重量更輕,、強(qiáng)度更大的部件。

　　運(yùn)用傳統(tǒng)鑄模工藝生產(chǎn)的傳統(tǒng)座椅支架需要由八塊零部件焊接組合而成,，但創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件則生成了150多種更優(yōu)的替代方案,，最終中選的是一件單體的不銹鋼設(shè)計(jì),，且重量大幅減輕，強(qiáng)度明顯提升,。

　　不僅是座椅支架,，車身其他部件也同樣可以通過(guò)采用該項(xiàng)技術(shù)生成更優(yōu)的設(shè)計(jì)，進(jìn)而大幅減輕電動(dòng)車的車重,，換來(lái)的則是更低的電耗和更遠(yuǎn)的續(xù)航里程,。而對(duì)于廠商而言，傳統(tǒng)鑄模工藝帶來(lái)的限制和高成本也因?yàn)閯?chuàng)成式設(shè)計(jì)的應(yīng)用而不復(fù)存在,。

◆蔚來(lái)-西格里碳素公司/美國(guó)能源部：

　　老牌車企可以憑借雄厚的技術(shù)儲(chǔ)備和人力物力來(lái)對(duì)一項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)試及驗(yàn)證,，而根基尚淺的造車新勢(shì)力則更希望通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)得到即時(shí)的解決方案。蔚來(lái)就選擇與德國(guó)西格里碳素公司（SGL Carbon）合作,，由后者為其研發(fā)全新的碳纖維增強(qiáng)型塑料（CFRP）電池外殼,，以達(dá)到輕量化的目的。

　　德國(guó)西格里碳素公司（SGL Carbon）成立于1992年,，但是其前身Gebr.Siemens & Co（西門子子公司）早在1878年就開(kāi)始了碳材的生產(chǎn),。目前該公司生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料供應(yīng)給包括汽車、航空航天,、太陽(yáng)能和風(fēng)能,、半導(dǎo)體、LED以及鋰離子電池等多領(lǐng)域多行業(yè)的制造企業(yè),。

　　德國(guó)西格里碳素公司為蔚來(lái)打造的碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）電池外殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)有多層類似織物狀的碳纖維材質(zhì)層,，碳纖維原材料產(chǎn)自西格里碳素公司的Moses Lake和Muir of Ord工廠，之后由Wackersdorf工廠加工成織物狀材質(zhì)層,。

　　另外碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）電池外殼的導(dǎo)熱系數(shù)也要比鋁合金材質(zhì)約低200倍,，可以更好地保護(hù)電池免受高溫和低溫的影響；此外其還具有拆卸更換簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì),，這一點(diǎn)也符合蔚來(lái)汽車換電站的運(yùn)營(yíng)理念,。

　　接下來(lái)介紹的新技術(shù)就不再是由車企主導(dǎo)的了，而是美國(guó)能源部下屬的阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Laboratory,，簡(jiǎn)稱ANL）的研究成果,，阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是美國(guó)最大的科學(xué)與工程研究實(shí)驗(yàn)室之一，也是知名的二戰(zhàn)“曼哈頓計(jì)劃”的一部分,。

　　由阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的這項(xiàng)新技術(shù)名為HyMag,，是一種全新的磁鐵技術(shù)，該技術(shù)可使磁鐵的磁通密度（磁感應(yīng)強(qiáng)度）提升10%-30%,，這意味著相同重量的新型磁鐵可產(chǎn)生更多的能量,，而對(duì)于電動(dòng)車來(lái)說(shuō)，使用新型磁鐵的永磁電動(dòng)機(jī)可以在確保功率輸出不變的情況下獲得減重的效果。

　　HyMag磁鐵技術(shù)的另一優(yōu)勢(shì)是可使磁鐵對(duì)于某類昂貴稀土元素（比如鏑和釓）的需求減少90%以上,，這也能顯著降低電動(dòng)車的成本（每臺(tái)純電動(dòng)或插電混動(dòng)車型的電動(dòng)機(jī)都含有約100克的鏑）,。

　　事實(shí)上，HyMag磁鐵技術(shù)應(yīng)用在新能源車輛上實(shí)屬大材小用,，其對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)這樣大型且對(duì)輕量化要求更高的設(shè)備有著更大的貢獻(xiàn),，不僅可以大幅提升其風(fēng)電效率，而且因?yàn)镠yMag磁鐵技術(shù)更耐高溫的特性（高溫下更穩(wěn)定,，不會(huì)消磁）,，風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高達(dá)300攝氏度（相比之下電動(dòng)車的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)最高溫度僅有150攝氏度）的峰值高溫也不再是問(wèn)題。

　　結(jié)語(yǔ)：相比于發(fā)展已過(guò)百年的內(nèi)燃機(jī)車輛,，電動(dòng)車大規(guī)模推廣為時(shí)尚短,，其各項(xiàng)技術(shù)不僅處于快速發(fā)展的時(shí)期，也往往會(huì)因其他行業(yè)領(lǐng)域的科研成果而獲益匪淺,，以本文涉及的輕量化技術(shù)而言,，諸如創(chuàng)成式設(shè)計(jì)、碳纖材質(zhì)其實(shí)都曾經(jīng)或仍然應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)車輛以及其他行業(yè),，而HyMag磁鐵技術(shù)對(duì)于風(fēng)電行業(yè)的貢獻(xiàn)則更為顯著,。所以盡管目前新能源車型在續(xù)航、安全等方面仍存在種種不足,，但其前景無(wú)疑是值得期待的,。（文/汽車之家 趙琮迪）