[汽車之家 電動車技術(shù)]　　以現(xiàn)有已實現(xiàn)商業(yè)化的電池技術(shù)而言，電動車?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)來嘗試為車身減重的,；而以蔚來為代表的造車新勢力則選擇與知名零部件供應(yīng)商合作的形式即時“享受”輕量化帶來的好處；另外還有美國能源部這樣的“國家隊”也參與到了相關(guān)研究當(dāng)中,。

◆大眾/通用：創(chuàng)成式設(shè)計(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）展示了一臺采用電力驅(qū)動并應(yīng)用了輕量化設(shè)計的Type 20 Microbus概念車，在這臺造型復(fù)古的電動概念車上,，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,，這些零部件正是采用了創(chuàng)成式設(shè)計（Generative Design）生產(chǎn)出來的輕量化產(chǎn)品。

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

　　大眾汽車沒有公布這些零部件的具體材質(zhì)選擇,，不過從減重數(shù)據(jù)來看，創(chuàng)成式設(shè)計帶來的輕量化效果無疑是值得肯定的,，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,。需要特別說明的是,，通過創(chuàng)成式設(shè)計而來的車身部件，不僅具備輕量化的特點(diǎn),，其強(qiáng)度和空氣動力學(xué)設(shè)計（外觀件）也都完全符合量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),。

　　目前大眾汽車對于創(chuàng)成式設(shè)計的測試還在進(jìn)行中，未來大眾汽車很有可能會將此項技術(shù)應(yīng)用到車身整體框架上——一旦實現(xiàn),，這將會根本性的改變汽車制造方式,。

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

　　通用汽車的工程師們通過在創(chuàng)成式設(shè)計軟件中建立部件的設(shè)計需求和標(biāo)準(zhǔn)（包含材料使用范圍,、制造流程,、成本等參數(shù)），之后軟件通過算法自動生成最佳解決方案,。這項技術(shù)應(yīng)用到通用汽車的電動車型上,，就會產(chǎn)出設(shè)計更為簡單、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,，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采用該項技術(shù)生成更優(yōu)的設(shè)計,，進(jìn)而大幅減輕電動車的車重，換來的則是更低的電耗和更遠(yuǎn)的續(xù)航里程,。而對于廠商而言,，傳統(tǒng)鑄模工藝帶來的限制和高成本也因為創(chuàng)成式設(shè)計的應(yīng)用而不復(fù)存在。

◆蔚來-西格里碳素公司/美國能源部：

　　老牌車企可以憑借雄厚的技術(shù)儲備和人力物力來對一項新技術(shù)進(jìn)行長期測試及驗證,，而根基尚淺的造車新勢力則更希望通過現(xiàn)有的技術(shù)得到即時的解決方案,。蔚來就選擇與德國西格里碳素公司（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)。

　　德國西格里碳素公司為蔚來打造的碳纖維增強(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單的優(yōu)勢，這一點(diǎn)也符合蔚來汽車換電站的運(yùn)營理念,。

　　接下來介紹的新技術(shù)就不再是由車企主導(dǎo)的了,，而是美國能源部下屬的阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory，簡稱ANL）的研究成果,，阿貢國家實驗室是美國最大的科學(xué)與工程研究實驗室之一,，也是知名的二戰(zhàn)“曼哈頓計劃”的一部分。

　　由阿貢國家實驗室發(fā)明的這項新技術(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,，而對于電動車來說，使用新型磁鐵的永磁電動機(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)勢是可使磁鐵對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車的成本（每臺純電動或插電混動車型的電動機(jī)都含有約100克的鏑）,。

　　事實上，HyMag磁鐵技術(shù)應(yīng)用在新能源車輛上實屬大材小用,，其對于風(fēng)力渦輪機(jī)這樣大型且對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，而且因為HyMag磁鐵技術(shù)更耐高溫的特性（高溫下更穩(wěn)定,，不會消磁）,，風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時高達(dá)300攝氏度（相比之下電動車的電機(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題。

　　結(jié)語：相比于發(fā)展已過百年的內(nèi)燃機(jī)車輛,，電動車大規(guī)模推廣為時尚短,，其各項技術(shù)不僅處于快速發(fā)展的時期，也往往會因其他行業(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、碳纖材質(zhì)其實都曾經(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,，但其前景無疑是值得期待的,。（文/汽車之家 趙琮迪）