[汽車之家 電動車技術]　　以現有已實現商業(yè)化的電池技術而言，電動車續(xù)航里程和電池占比甚高的車重間的關系似乎已成為死結：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，但帶來的負面效應則是車重增加電耗提升...因此，如何在保障電池容量的基礎上進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用新技術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”也參與到了相關研究當中。

◆大眾/通用：創(chuàng)成式設計(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動并應用了輕量化設計的Type 20 Microbus概念車，在這臺造型復古的電動概念車上，人們驚奇的發(fā)現輪圈、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詭異。原來，這些零部件正是采用了創(chuàng)成式設計（Generative Design）生產出來的輕量化產品。

　　創(chuàng)成式設計（Generative Design，也有稱為生成設計）是一種更自動化，同時也高度依賴參數化的3D建模方式，在設計產品的過程中，當設計師輸入參數之后，算法在已設定的標準限制下，自動進行調整判斷，從中找到最優(yōu)化的設計方案。該項技術可以幫助設計師優(yōu)化零部件的強度重量比，同時最大限度地減少材料浪費。

　　大眾汽車沒有公布這些零部件的具體材質選擇，不過從減重數據來看，創(chuàng)成式設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)成式設計而來的車身部件，不僅具備輕量化的特點，其強度和空氣動力學設計（外觀件）也都完全符合量產標準。

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

　　無獨有偶，通用汽車在汽車零部件的設計上也采用了相似的技術，通過傳統3D打印技術與創(chuàng)成式設計相結合，設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)成式設計軟件中建立部件的設計需求和標準（包含材料使用范圍、制造流程、成本等參數），之后軟件通過算法自動生成最佳解決方案。這項技術應用到通用汽車的電動車型上，就會產出設計更為簡單、重量更輕、強度更大的部件。

　　運用傳統鑄模工藝生產的傳統座椅支架需要由八塊零部件焊接組合而成，但創(chuàng)成式設計軟件則生成了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計，且重量大幅減輕，強度明顯提升。

　　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生成更優(yōu)的設計，進而大幅減輕電動車的車重，換來的則是更低的電耗和更遠的續(xù)航里程。而對于廠商而言，傳統鑄模工藝帶來的限制和高成本也因為創(chuàng)成式設計的應用而不復存在。

◆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儲備和人力物力來對一項新技術進行長期測試及驗證，而根基尚淺的造車新勢力則更希望通過現有的技術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)全新的碳纖維增強型塑料（CFRP）電池外殼，以達到輕量化的目的。

　　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。目前該公司生產的碳纖維復合材料供應給包括汽車、航空航天、太陽能和風能、半導體、LED以及鋰離子電池等多領域多行業(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塑料（CFRP）電池外殼內部結構設有多層類似織物狀的碳纖維材質層，碳纖維原材料產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層。

　　另外碳纖維增強塑料（CFRP）電池外殼的導熱系數也要比鋁合金材質約低200倍，可以更好地保護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，這一點也符合蔚來汽車換電站的運營理念。

　　接下來介紹的新技術就不再是由車企主導的了，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)明的這項新技術名為HyMag，是一種全新的磁鐵技術，該技術可使磁鐵的磁通密度（磁感應強度）提升10%-30%，這意味著相同重量的新型磁鐵可產生更多的能量，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都含有約100克的鏑）。

　　事實上，HyMag磁鐵技術應用在新能源車輛上實屬大材小用，其對于風力渦輪機這樣大型且對輕量化要求更高的設備有著更大的貢獻，不僅可以大幅提升其風電效率，而且因為HyMag磁鐵技術更耐高溫的特性（高溫下更穩(wěn)定，不會消磁），風力渦輪機運轉時高達300攝氏度（相比之下電動車的電機運轉最高溫度僅有150攝氏度）的峰值高溫也不再是問題。

　　結語：相比于發(fā)展已過百年的內燃機車輛，電動車大規(guī)模推廣為時尚短，其各項技術不僅處于快速發(fā)展的時期，也往往會因其他行業(yè)領域的科研成果而獲益匪淺，以本文涉及的輕量化技術而言，諸如創(chuàng)成式設計、碳纖材質其實都曾經或仍然應用于內燃機車輛以及其他行業(yè)，而HyMag磁鐵技術對于風電行業(yè)的貢獻則更為顯著。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）