针对纯电动车子续驶路程短的难题，经过剖析碳纤维复合资料的功能特色，提议了在纯电动车子上采纳碳纤维复合资料车身来实现车子轻量化以提升其续驶路程的看法。计算剖析了利用碳纤维资料替代惯例资料的实质成果，研究了未来碳纤维资料利用中可能碰到的难题和解决的法子。

引言

在纯电动车子方面，日前制约其进行的阻碍依然是能源电池技艺，增程式电动车子不过解决这一难题的一个应急法子。在能源电池技艺无重要突破此前，须要探寻更多的解决法子。本文将研究使电动车子车身轻量化，将降低的重量用于增添蓄电池数量来增添续驶路程的可以性。

1、碳纤维复合资料特性

车子车身的轻量化最重要的从车身构造设置和资料的抉择与替代两个方面着手。日前车身构造轻量化设置技艺曾经差不多老练，对增添纯电动车子续驶路程而言，车身构造改良的体积很小。在资料轻量化方面，日前仍以高强度钢、镁、铝和塑料作为最重要的车子资料组合，此中尤其以碳纤维最为出色，其优越性差不多可行十足替代钢资料。碳纤维复合资料所以各式树脂、碳、金属、陶瓷为基体资料的塑料，其依据基体资料可分为树脂基复合资料、陶瓷基复合资料(CMC)和金属基复合资料(MMC)。此中以树脂和金属为基体的复合资料在车身上的利用较为老练，具备利用于车身生产的诸多优势。

(1) 具备较高的强度。碳纤维复合资料具备日前经常使用资料中最高的比模量和比强度，见表1。用其制成与高强度钢具备同等强度和刚度的构件时，重量可减少70%左右。

(2) 具备良没有问题抗疲劳性。碳纤维复合资料的抗疲劳功能极好。源于在疲劳载荷效用下的分裂是资料里面裂痕扩展的结果，碳纤维复合资料中碳纤维与基体间的界面能有用阻止疲劳裂痕扩展，而外加载荷由加强纤维承受，于是疲劳强度极限比金属资料和其它非金属资料高好多。图1是3种资料疲劳强度的相比。

表1 碳纤维—环氧加强塑料与几种资料特性的相比

图1 3种资料的疲劳强度

(3) 磕碰吸能性好。碳纤维复合资料是车子金属资料最理想的替代资料，在磕碰中对能量的消化率是铝和钢的4～5倍，减少车身品质的同一时间还能确保不损耗强度或刚度，维持防撞功能，极大地下降了轻量化带来的车子平安系数下降的风险。图2是碳纤维复合资料和其它资料磕碰中对能量消化率的对照。

(4) 生产工艺性好。碳纤维复合资料的工艺性和可设置性好，经过调度CFRP资料的形状、排布、含量，可满足构件的强度、刚度等功能请求，能用模具生产的构件可一次成型，降低紧固件和接头数目，可行大大提升资料应用率。

2、车身轻量化对续驶路程的作用

日前车子车身重量的3/4是钢材，轻量化体积相当大。英国资料体系实验室(MSL)曾就各式资料对车身轻量化成果及其制造本钱发展过探讨，结果表达，碳纤维加强复合资料车身品质仅172千克，而钢造车身为367.9千克，碳纤维加强复合资料轻量化成果达53%以上。碳纤维复合资料和其它资料车身品质对照如图3

图3各式车身资料品质对照

源于纯电动车子受安装的能源电池的容量节制，其一次充电后的续驶路程过短，成为作用纯电动车子推广运用的一种要紧要素。假如用碳纤维复合资料来生产车身，将车身减少的品质用于增添电池数量，在维持全车品质不变的概况下，可行大大提升续驶路程。当蓄电池组总能量为EB时，纯电动车子在匀速行进时的续驶路程S为

式中，ηT为传动体系机械效能；ηmc为电机及操控器效能；ηDOD为蓄电池的放电深度(实质运用中，为了庇护电池防止其十足放电受损，确保电池的生命，通常请求ηDOD≤75%)；ηq为蓄电池的平均放电效能；F为匀速行进的行进阻力。由式(1)可行瞧出，在确保全车品质不变的概况下，车子匀速行进的行进阻力还不变，续驶路程与车载电池能量成正比。下方以长安奔奔Love纯电动车子为例予以讲明。这车整备品质1310千克，额定容量60Ah，事业电压320V，续驶路程(匀速30km/h)105km。车身品质按30%计算，约450千克，以增添的电池品质来替代碳纤维复合资料减少的车身品质，可行计算出用CFRP轻量化后电动车子增添的续驶路程以及终归的续驶路程，如图4所示。

图4 CFRP化水平与续驶路程

因此可视，利用碳纤维复合资料可行极大地实现电动车子轻量化来平衡电池组的重量，增添纯电动车子的续驶路程。自然，蓄电池组的安装须要适合的体积，在不减小乘用体积的根基上，合乎道理操控碳纤维复合资料轻量化水平，可增添蓄电池组容量，既确保必定的续驶路程，同一时间也幸免过分CFRP化带来的的高本钱难题。

3、碳纤维复合资料车身大范围利用的前景

制约碳纤维复合资料大范畴利用的最重要的要素在于它的制造和加工技艺也不够老练，利用和研发本钱较高，相干部门缺乏必定的长远进行规划。以上世纪90年代的镁合金为例，源于其价值和技艺阻碍要素在那时仅作为一个潜在的车子用料料，而现在大范围开发和利用让得镁合金供大于求的概况显露之时，我们国家车子产业却无前瞻性地发展研发和利用，导致远远落后于海外车子用材水准，制造和利用的不对称同一时间制约着两个产业的进行。现在碳纤维复合资料也面对同样的处境。对此，买了解这样一种实是：碳纤维复合资料现在已表现供不应求之势，其一律优越性迫使制造厂商不得不从长远方位加以考量。为这，必需加速进军这一范畴，制订相应的资料研发规划，着手碳纤维资料在电动车子上的利用开发，以推进纯电动车子的市场化。

电动车子，尤其是纯电动车子，对全车轻量化的迫切性比惯例内燃机车子更强烈。全车轻量化可行车身轻量化为突破口。迄今为止的探讨表达，碳纤维复合资料是最理想的车身轻量化资料。将碳纤维车身用在纯电动车子上，可行在必定水平上抵消日前能源蓄电池比能量不够的难题。此刻的难题是如何来实现这一技艺方案。咱们以为，电动车子生产公司应与碳纤维复合资料的制造公司构成同一的产物创新联盟，一同承受技艺研发本钱与市场风险，造成利益一同体。咱们有充分的理由信任，随着碳纤维复合资料工艺及利用的日趋老练，制造本钱会随之下降。届时，碳纤维复合资料的摊牌效应便会显而易见，电动车子的轻量化时期便没再遥远。

4、结语

21世纪以来，车子用料料不停向轻量化、复合资料化进行。碳纤维复合资料不但可行实现车身的轻量化，提升资源应用率，况且可行极大地改进纯电动车子源于电池阻碍形成的在实用化公路上步履维艰的现状，加速纯电动车子走势实用化的步伐。碳纤维车身在纯电动车子上的利用，也将有力地推进碳纤维复合资料生产和利用技艺的不停改善，为电动车子的进行铺就更宽广的公路。