摘要：随着纯电动汽车产业的迅速发展及国家政策的支持，纯电动轻卡越来越多的走进了我们的生活。纯电动轻卡常应用于载货运输，当其装载货物量较多时，会面临驱动力不足及续驶里程短等问题，而汽车轻量化是解决这一问题的有效途径。本文基于纯电动轻卡整车结构，结合前沿科学技术，对车架、车身、驱动电机和动力电池的轻量化展开探究，提出了纯电动轻卡轻量化的相关途径，为纯电动轻卡的轻量化设计提供指导。 关键词：纯电动轻卡；轻量化；车架；车身；动力电池；
1 引言
随着双碳目标的推进，国家环保治理的日益严格，作为城市物流车主力的轻卡逐渐实现了由传统燃油车型向新能源车型的转变。2021年新能源卡车销量共计47534辆，其中轻卡销售35395辆，占到市场份额的74.5%，其中纯电动卡车占到了新能源卡车销量的95%以上。无论是福田、东风、江淮、江铃等传统卡车企业，还是吉利、比亚迪等新进的卡车企业，都推出了相应的纯电动轻卡车型，如吉利远程E200，江淮帅铃i5等多种纯电动车型颇受消费者的
喜爱。纯电动轻卡的安静、舒适及零排放等良好的特性已经得到了消费者的认可，不仅仅减轻了驾驶员的劳动强度，也为城市提供了一个清洁安静的环境，同时，伴随着电商、物流、社区团购的兴起，纯电动轻卡必将迎来新的发展。
虽然纯电动轻卡的保有量越来越多，但其续驶里程短、充电桩不足等问题仍困扰着消费者，由于目前国内汽车用动力电池技术还没有取得革命性的突破，因此纯电动轻卡的轻量化就成为提高汽车续驶里程，减少充电次数的重要途径。
2 纯电动轻卡结构
纯电动轻卡是基于传统燃油轻卡的驾驶室和底盘进行油改电设计，其在结构上主要由驾驶室、车架、动力电池、驱动电机、底盘系统及货厢等组成。 纯电动轻卡的驾驶室依托传统燃油轻卡驾驶室，结合纯电动卡车的特点，主要对底板进行了优化设计，整体与传统燃油轻卡驾驶室基本相同。纯电动轻卡的车架沿用了传统轻卡的车架，由纵梁和横梁铆接而成。纯电动轻卡为增加市场竞争力，提高续驶里程，其动力电池重量往往超过了1000kg，对动力电池进行轻量化也是提高续驶里程的重要途径。目前纯
电动轻卡用驱动电机绝大部分为永磁同步电机，驱动电机的选用必须满足汽车频繁的启动、加速、减速等行驶特点，在低速或爬坡行驶时提供高转矩，此外其转速范围应能满足汽车从零到最高车速的要求。纯电动轻卡底盘系统主要由悬架、车桥及空压机、储气瓶等底盘附件组成，此部分结构与传统燃油轻卡相同，考虑到轻卡的载重，目前其悬架系统大都采用钢板弹簧。纯电轻卡的货厢与燃油轻卡基本一致，一些纯电动轻卡为了减轻汽车自重，其车厢往往采用复合材料，这能够大大减轻货厢的质量。铝合金箱体
纯电动轻卡的轻量化不仅仅是某一系统或部件的轻量化，而是整车的轻量化，是在整车层面上的综合考量。分析纯电动轻卡的结构，结合最前沿技术，对研究纯电动轻卡的轻量化具有重要的意义。
3 纯电动轻卡的轻量化
纯电动轻卡的轻量化是指汽车在保持原有的刚度、强度、行驶安全性及舒适性等性能不降低，且整车生产成本不大幅度提高的前提下，尽可能的减轻整车重量。目前，纯电动轻卡主要是对驾驶室、车架、动力电池及底盘附件进行轻量化设计。
3.1 驾驶室轻量化
驾驶室轻量化最直接的方法就是材料轻量化。除高强度钢外，目前纯电动轻卡选用较多的轻量化材料有铝合金、镁铝合金等材料。
铝合金的密度约为钢材的1/3，是驾驶室轻量化的首选材料。因铝制驾驶室研发及生产成本较高，均摊到每辆轻卡的成本较高，因此不建议选用铝制驾驶室，但可对驾驶室中的部分零部件进行轻量化设计，如受力较小的转向盘和转向管柱，完全可以在不改变转向盘和转向管柱尺寸和厚度的情况下，由铝合金或镁铝合金取代钢材，从而减轻驾驶室重量。
除采用新型材料外，还可以通过改进驾驶室加工工艺以达到轻量化的目的，如一体化压铸工艺，它可以减少车身加工步骤，提高生产效率，大幅度降低能耗和成本。
3.2 车架轻量化
轻卡车架一般由左右两根带有加强板的纵梁和多个横梁铆接而成，车架承载着汽车所有的载荷。目前，国内轻卡车架很少采用铝合金材料，绝大部分选用钢材，如510L等，因此车架的轻量化主要对其结构进行优化。
首先根据轻卡的行驶状况，提取车架受到的载荷，对其进行CAE仿真分析，根据仿真结
果，对横梁受力较小部位可以增加减重孔，对纵梁加强板进行分段设计，即两个前板簧支座之间，两个后板簧支座之间分别放置一段纵梁加强板，纵梁其它部位无需放置纵梁加强板，通过此设计可以减轻车架质量。
3.3 动力电池轻量化
动力电池的轻量化主要是指电池箱体的轻量化，通常有两个途径，一是结构优化，一是选用轻量化材料。
结构优化是指基于动力电池的受力状况，通过 CAE仿真分析，分析出动力电池箱体及连接支架的受力状况，对受力较小的部位进行减薄或增加减重孔，以减轻总重量。动力电池箱体轻量化的另一主要途径是选用轻量化的材料，目前研究较多的是铝合金注塑成型箱体，以及铝合金型材电池组支架。
3.4 底盘附件轻量化
纯电动轻卡底盘附件的轻量化主要是对钢板弹簧的轻量化，通过增加单个钢板弹簧的厚度，以减少钢板弹簧的片数，从而减轻悬架系统的整体重量。
目前国内部分轻卡上采用了复合材料板簧，前后板簧均为由复合材料制造而成的单片板簧。同规格的复合材料板簧和金属板簧相比，质量轻，并且在承载性、抗压能力、耐久性等方面均优于金属材料板簧，此外复合材料板自身独有的阻尼特性，可以快速的衰减路面传递到车架的振动，提高驾驶员乘坐的舒适性，也是未来板簧发展的重要方向。
轻卡轻量化设计后，必须通过CAE仿真分析及试验重新校验整车的性能，包括整车及零部件强度，安全性能及耐久性能等，即纯电动轻卡必须在保证整车性能不降低的前提下进行轻量化。
4 结论
本文基于纯电动轻卡的结构，从驾驶室、车架、动力电池等方面阐述了纯电动轻卡轻量化的途径和方法。随着我国纯电池汽车产业的发展，新材料技术的革新及汽车设计制造工艺的突破，轻量化已成为纯电动卡车发展的主流趋势之一，轻量化水平也已成为各商用车企业的有力竞争点。
参考文献：
[1] 胡景春.浅谈轻卡轻量化技术 [J].汽车实用技术，2018(08):120-121.
[2] 莫书琪.商用卡车轻量化发展趋势[J].时代汽车，2021(04):10-11.
[3] 孙海洋. 铝合金在现代汽车轻量化生产中的应用研究[J].现代工业经济和信息化，2022, 12(02): 135-138.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议