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摘 要：随着社会经济的发展，新能源汽车生产技术水平不断提升，质量越来越轻，朝着节能低碳的方向发展。与以往新能源汽车相比，人们对汽车质量要求越来越高，这就要求新能源生产企业结合自身生产技术，不断研发新的制造技术，利用高新电子设备，实现车辆的轻量化设计，满足客户多样化的需求，创造更多的生产效益。
关键词：新能源;汽车;结构;轻量化;设计
1新能源汽车身轻量化的原因
随着当前汽车生产行业的迅速发展，汽车生产技术水平不断提升。与此同时，国家对汽车耗能提出了更高的标准和要求。2012年，我国出台了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020）》规定，到2020年，乘用车平均燃料消耗量要达到5.0L/100km，节能型乘用车要达到4.5L/100km。其中汽车轻量化可以有效实现汽车节能减排的目标。
在燃油汽车和电动汽车同时减重10%的前提下，会缩短制动距离，减少加速时间，降低噪音和振动性。其中燃油汽车可以减少10%的排放量，减少5%-8%的能耗。电动汽车可以节省4%-5%的电量，提升电动汽车的形成，延长续航里程，减少电池消耗成本。在进行新能源汽车增重水平判断上，增重小于等于5%，处于汽车身缠领先水平;增重大于30%，这种类型的汽车不具有产业化的价值。与国外同类产品相比，我国新能源乘用车重15%-30%;新能源商用车普遍重10%-15%。随着电动化技术和智能化技术的发展，生产企业通过实现汽车的轻量化，可以降低实际产生的能耗，保证车辆的耐久性和动力性。在进行新能源汽车车身轻量化设计过程中，设计人员要结合新能源汽车的特点，从整体上进行优化设计，从而满足设计目标的要求，创造更多的经济效益和社会效益。
2新能源汽车车身轻量化设计方法分析
2.1进行轻量化的设计
在进行新能源汽车设计过程中，设计人员需要从汽车整体布局出发，充分利用计算机CAD技术，优化设计新能源汽车方案，选择最优布局，提升整体结构的合理性，尤其在关键环节设计上，需要充分考虑到新能源汽车安全性能、动力性能以及节能性能，有效降低汽车能耗，防止对周围环境产生不良影响。在新能源汽车行业迅速发展的背景下，对汽车动力性能提出了更高的要求和标准，要求效率高、可靠性高、体积小，保证质量轻，降低实际耗能，减少实际的污染排放。从当前发展趋势上看，新能源汽车一直朝着轻量化的方向发展，CAE技术在当前新能源设计过程中得到了广泛的应用，设计人员可以采用拓扑设计方案，在保证汽车整体刚度的前提下，不断减少总体重量，保证实际的刚度。就目前而言，拓扑优化方法主要应用在连杆盖、主轴承盖等方面的设计，获得了不错的效果。比如福特公司对利用拓扑优化连技术，减少汽车总重量的17%，实现了轻量化的设计。奥迪利用拓扑软件，对发动机支架进行全面的优化，提升发动机的自振频率，重量减轻了20%，并且在主轴承盖优化设计过程中，汽车自重减轻了22%。因此，设计人员在初次设计过程中，需要利用CAE软件，分析零部件的强度，广泛搜集相应的数据，提升的强度和刚度，保证实际设计的效率。另外，设计人员要从整体出发，进行多目标全局优化的方式，确定相应的技术参数，保证新能源汽车各个零部件与轻量化材料的匹配，从而减少内部零件的使用数量，实现车身重量减轻的目标。通过在设计初期对车身轻量化设计，可以提升设计的预见性，防止后续出现频繁更改的问题，最大限度降低实际生产的成本，降低设计人员的工作强度和数量。但是受到传统设计理念的影响，在设计过程中存在的一定缺陷，设计人员需要充分更新数据库，对数据进行全面的验证，保证设计质量。
2.2新能源汽车车身轻量化设计材料分析
①高强钢。高强度钢可分为普通高强度钢和先进高强度钢（AHSS）。普通高强钢主要包括烘烤硬化（BH）钢、无间隙原子（HSS-IF）钢和高强度低合金（HSLA）钢等;AHSS主要包括双相（DP）钢、复相（CP）钢、孪晶诱导塑性（TWIP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢、马氏体（MS）钢、热成形（PH）钢及淬火延性（QP）钢等。②铝合金。铝合金体积质量小，仅为钢的1/3，易于挤压成型，具有良好的耐腐蚀性、良好的强度和韧性。铝制轿车车身比钢制的质量减轻超过40%，铝车轮比钢车轮质量减轻30%，《路线图》中更是把2030年单车用铝量超过350kg作为发展目标。③碳纤维复合材料。碳纤维增强复合材料有着绝佳的物理特性：比铝轻30%、比钢轻50%，强度却是钢的7～9倍，其中以树脂和金属为基体的复合材料在车身上的应用较为成熟，具有应用于车身制造的诸多优势。据测算，碳纤维复合材料的应用可以使汽车车身和底盘质量减轻40%～60%。而碳纤维复合材料零部件的应用，能比同类钢质零部件质量减轻50%以上，比铝制部件质量减轻30%以上。
3轻量化的重要作用及展望
对于传统燃油车而言，先进的发动机技术与实现汽车整车质量的轻量化是其节能减排的有效方式。但是目前随着发动机先进制造技术提升强度的日益增大，轻量化已经成为目前汽车工业实现节能环保目标的最有效措施之一。随着新能源汽车技术的日益发展和各国政府的激励政策，以电动汽车为代表的新能源汽车将成为各国解决汽车工业节能减排的必然趋势。目前在没有成熟的基础设施、没有足够快的充电方式等条件下，电动汽车发展的瓶颈是续航能力问题，而轻量化能显著提高电动车的续航能力。汽车的轻量化是指在保证汽车性能按安全性的前提下，实现整备质量的降低。汽车轻量化不仅是车身的轻量化，还包含传动设备、电池等的轻量化。新能源汽车的轻量化技术可以从结构优化设计、轻量化材料和先进制造工艺3个方面进行。在汽车轻量化材料方面，呈现出多元化的发展趋势，单一的材料已不足以保证汽车的强度和刚度要求，因此，在未来汽车轻量化材料的解决方案中，更倾向于多种材料的组合，以充分利用各种材料的优势。此外，通过技术改进降低材料的成本，减少稀缺金属的使用量，提高材料的利用率，开发兼具更好的环保性和可回收性的新材料，也是当前轻量化材料研究的热点和发展趋势。现阶段对于传统车而言，采用铝合金、镁合金、高性能钢、纤维增强复合材料等轻质材料是最成熟的轻量化方法，轻质材料的使用主要有3种模式，分别是结构件以金属为主，碳纤维等复合材料加强;车体上部是碳纤维等复合材料，底盘为铝合金材料;金属和复合材料等多种材料组合。因此，对于新能源汽车的轻量化而言，采用轻质材料是目前成熟度最高、可行性最高的方法。根据文献研究预测未来5年电动汽车轻量化需求的五大材料，分别是热塑性复合材料、高性能钢、热固性复合材料、铝合金和镁合金。
结语：
为了提升新能源汽车车身进行轻量化设计质量，设计人员要结合实际情况，严格按照既定的标准，对车辆整体进行优化設计，有效提升新能源汽车设计的耐久性和安全性。同时在实际设计过程中，设计人员要尽量选择新型轻化的材料，不断提升车辆性能，实现节能降耗的目标，推动新能源汽车的良性发展。
参考文献
[1] 王子瑞.新能源汽车结构轻量化设计[J].内燃机与配件，2018（22）：4-5.
[2] 孙永将，金益犇，王锋.新能源轻卡的轻量化研究[J].轻型汽车技术2018（Z1）：15-20.
[3] 郭琼琳.新能源汽车全塑车身设计及制造技术研究[J].现代制造技术与装备，2018（01）：39-40.
[4] 刘世宝.一汽SUV轻量化产品开发战略研究[D].吉林大学，2017.
关键词：新能源;汽车;结构;轻量化;设计
1新能源汽车身轻量化的原因
随着当前汽车生产行业的迅速发展，汽车生产技术水平不断提升。与此同时，国家对汽车耗能提出了更高的标准和要求。2012年，我国出台了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020）》规定，到2020年，乘用车平均燃料消耗量要达到5.0L/100km，节能型乘用车要达到4.5L/100km。其中汽车轻量化可以有效实现汽车节能减排的目标。
在燃油汽车和电动汽车同时减重10%的前提下，会缩短制动距离，减少加速时间，降低噪音和振动性。其中燃油汽车可以减少10%的排放量，减少5%-8%的能耗。电动汽车可以节省4%-5%的电量，提升电动汽车的形成，延长续航里程，减少电池消耗成本。在进行新能源汽车增重水平判断上，增重小于等于5%，处于汽车身缠领先水平;增重大于30%，这种类型的汽车不具有产业化的价值。与国外同类产品相比，我国新能源乘用车重15%-30%;新能源商用车普遍重10%-15%。随着电动化技术和智能化技术的发展，生产企业通过实现汽车的轻量化，可以降低实际产生的能耗，保证车辆的耐久性和动力性。在进行新能源汽车车身轻量化设计过程中，设计人员要结合新能源汽车的特点，从整体上进行优化设计，从而满足设计目标的要求，创造更多的经济效益和社会效益。
2新能源汽车车身轻量化设计方法分析
2.1进行轻量化的设计
在进行新能源汽车设计过程中，设计人员需要从汽车整体布局出发，充分利用计算机CAD技术，优化设计新能源汽车方案，选择最优布局，提升整体结构的合理性，尤其在关键环节设计上，需要充分考虑到新能源汽车安全性能、动力性能以及节能性能，有效降低汽车能耗，防止对周围环境产生不良影响。在新能源汽车行业迅速发展的背景下，对汽车动力性能提出了更高的要求和标准，要求效率高、可靠性高、体积小，保证质量轻，降低实际耗能，减少实际的污染排放。从当前发展趋势上看，新能源汽车一直朝着轻量化的方向发展，CAE技术在当前新能源设计过程中得到了广泛的应用，设计人员可以采用拓扑设计方案，在保证汽车整体刚度的前提下，不断减少总体重量，保证实际的刚度。就目前而言，拓扑优化方法主要应用在连杆盖、主轴承盖等方面的设计，获得了不错的效果。比如福特公司对利用拓扑优化连技术，减少汽车总重量的17%，实现了轻量化的设计。奥迪利用拓扑软件，对发动机支架进行全面的优化，提升发动机的自振频率，重量减轻了20%，并且在主轴承盖优化设计过程中，汽车自重减轻了22%。因此，设计人员在初次设计过程中，需要利用CAE软件，分析零部件的强度，广泛搜集相应的数据，提升的强度和刚度，保证实际设计的效率。另外，设计人员要从整体出发，进行多目标全局优化的方式，确定相应的技术参数，保证新能源汽车各个零部件与轻量化材料的匹配，从而减少内部零件的使用数量，实现车身重量减轻的目标。通过在设计初期对车身轻量化设计，可以提升设计的预见性，防止后续出现频繁更改的问题，最大限度降低实际生产的成本，降低设计人员的工作强度和数量。但是受到传统设计理念的影响，在设计过程中存在的一定缺陷，设计人员需要充分更新数据库，对数据进行全面的验证，保证设计质量。
2.2新能源汽车车身轻量化设计材料分析
①高强钢。高强度钢可分为普通高强度钢和先进高强度钢（AHSS）。普通高强钢主要包括烘烤硬化（BH）钢、无间隙原子（HSS-IF）钢和高强度低合金（HSLA）钢等;AHSS主要包括双相（DP）钢、复相（CP）钢、孪晶诱导塑性（TWIP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢、马氏体（MS）钢、热成形（PH）钢及淬火延性（QP）钢等。②铝合金。铝合金体积质量小，仅为钢的1/3，易于挤压成型，具有良好的耐腐蚀性、良好的强度和韧性。铝制轿车车身比钢制的质量减轻超过40%，铝车轮比钢车轮质量减轻30%，《路线图》中更是把2030年单车用铝量超过350kg作为发展目标。③碳纤维复合材料。碳纤维增强复合材料有着绝佳的物理特性：比铝轻30%、比钢轻50%，强度却是钢的7～9倍，其中以树脂和金属为基体的复合材料在车身上的应用较为成熟，具有应用于车身制造的诸多优势。据测算，碳纤维复合材料的应用可以使汽车车身和底盘质量减轻40%～60%。而碳纤维复合材料零部件的应用，能比同类钢质零部件质量减轻50%以上，比铝制部件质量减轻30%以上。
3轻量化的重要作用及展望
对于传统燃油车而言，先进的发动机技术与实现汽车整车质量的轻量化是其节能减排的有效方式。但是目前随着发动机先进制造技术提升强度的日益增大，轻量化已经成为目前汽车工业实现节能环保目标的最有效措施之一。随着新能源汽车技术的日益发展和各国政府的激励政策，以电动汽车为代表的新能源汽车将成为各国解决汽车工业节能减排的必然趋势。目前在没有成熟的基础设施、没有足够快的充电方式等条件下，电动汽车发展的瓶颈是续航能力问题，而轻量化能显著提高电动车的续航能力。汽车的轻量化是指在保证汽车性能按安全性的前提下，实现整备质量的降低。汽车轻量化不仅是车身的轻量化，还包含传动设备、电池等的轻量化。新能源汽车的轻量化技术可以从结构优化设计、轻量化材料和先进制造工艺3个方面进行。在汽车轻量化材料方面，呈现出多元化的发展趋势，单一的材料已不足以保证汽车的强度和刚度要求，因此，在未来汽车轻量化材料的解决方案中，更倾向于多种材料的组合，以充分利用各种材料的优势。此外，通过技术改进降低材料的成本，减少稀缺金属的使用量，提高材料的利用率，开发兼具更好的环保性和可回收性的新材料，也是当前轻量化材料研究的热点和发展趋势。现阶段对于传统车而言，采用铝合金、镁合金、高性能钢、纤维增强复合材料等轻质材料是最成熟的轻量化方法，轻质材料的使用主要有3种模式，分别是结构件以金属为主，碳纤维等复合材料加强;车体上部是碳纤维等复合材料，底盘为铝合金材料;金属和复合材料等多种材料组合。因此，对于新能源汽车的轻量化而言，采用轻质材料是目前成熟度最高、可行性最高的方法。根据文献研究预测未来5年电动汽车轻量化需求的五大材料，分别是热塑性复合材料、高性能钢、热固性复合材料、铝合金和镁合金。
结语：
为了提升新能源汽车车身进行轻量化设计质量，设计人员要结合实际情况，严格按照既定的标准，对车辆整体进行优化設计，有效提升新能源汽车设计的耐久性和安全性。同时在实际设计过程中，设计人员要尽量选择新型轻化的材料，不断提升车辆性能，实现节能降耗的目标，推动新能源汽车的良性发展。
参考文献
[1] 王子瑞.新能源汽车结构轻量化设计[J].内燃机与配件，2018（22）：4-5.
[2] 孙永将，金益犇，王锋.新能源轻卡的轻量化研究[J].轻型汽车技术2018（Z1）：15-20.
[3] 郭琼琳.新能源汽车全塑车身设计及制造技术研究[J].现代制造技术与装备，2018（01）：39-40.
[4] 刘世宝.一汽SUV轻量化产品开发战略研究[D].吉林大学，2017.