新能源汽車輕量化材料與工藝（簡體書）

2018年，我國新能源汽車產銷量分別為127萬輛和125.6萬輛，同比分別增長了59.9%和61.7%，新能源汽車已成為汽車產業的重要組成部分，也是汽車未來主要的增長方向。新能源汽車受限於電池容量問題，其動力電池的質量就高達數百公斤，整車的質量至少過噸。續駛裡程一直是限制其發展的主要問題，而輕量化是提高新能源汽車續駛裡程的有效途徑，輕量化材料作為減重潛力最大的輕量化手段一直備受關注。新能源汽車的輕量化材料正面臨著一系列新的技術突破和重大發展機遇。
輕量化技術作為新能源汽車的核心技術之一，是實現節能減排、綠色發展，以及促進汽車行業發展的必經之路。當前輕量化材料技術開發空前活躍，但由於輕量化材料與工藝涉及材料學、化學、電化學、物理學等多方面知識，非材料專業人員和初學者往往在遇到實際問題時不知如何下手。本書是作者團隊三十餘年的從業經驗和汽車材料相關知識的積累。本書從新能源汽車輕量化材料與工藝實際應用的角度出發，詳細地介紹了輕量化材料應用的現狀、存在的技術問題及瓶頸，以及未來發展趨勢。本書力求清晰準確，注重理論聯繫實際，便於讀者掌握輕量化材料的選擇、應用與開發。本書用了大量的實例進行講解，力求通過實例使讀者快速瞭解並掌握新能源汽車的輕量化材料應用開發技術。書中從實際出發把內容切割成若幹知識點，通過大量實例由簡入繁地講解了新能源汽車輕量化材料在開發中運用的各種技術。
本書介紹了新能源汽車輕量化材料及相關工藝的應用現狀和發展趨勢。全書分為4篇，第1篇對新能源汽車及其輕量化現狀及趨勢進行了闡述，並對輕量化發展階段進行分析，認為輕量化材料是今後新能源汽車輕量化的主要發展方向；第2篇以汽車各系統為主線，從系統維度對輕量化材料應用現狀進行分析，對三電系統、車身零部件系統、內外飾零部件系統和底盤零部件系統的輕量化技術的發展趨勢、應用實例進行了詳盡分析，這四大系統是新能源汽車功能實現的基礎，每一系統對材料的性能要求不同，輕量化材料應用的範圍也各不相同；第3篇系統地分析了輕量化材料開發應用時需要開展的連接工藝和塗裝工藝的同步工程，保證輕量化材料應用過程中的連接和塗裝滿足應用要求，該部分詳細介紹了典型工藝技術方案及新型連接工藝和塗裝工藝的發展趨勢；第4篇介紹了四款典型新能源汽車的輕量化材料與工藝技術，每款車根據自身的定位採取了不同的輕量化策略。
輕量化是新能源汽車的核心競爭力，輕量化材料的應用則是新能源汽車輕量化的重中之重，目前隨著新能源汽車的蓬勃發展，輕量化材料的應用也隨之增加。本書力求緊扣新能源汽車高質量發展的主線，找出目前影響輕量化材料應用的主要問題，為開展輕量化材料技術的創新及技術的轉化應用做出貢獻。
本書傾注了30多名作者多年的理論思考和實踐探索，參與本書編寫的還有王納新、李光玉、蘇一暢、張然然、邢汶平、金泉軍、胡光山、賀麗麗、程雲、王方玉、龍亞超、張文浩、伍軍華、劉超、李德平、楊豪、宋文斌、張毅、張明珠、張繩贇、張甯、陳伊寧、陳思杭、陳咪咪、沈長海、武衛星、岳貴成、趙宇光、胡成、胡景山、徐敏、袁作文、曹磊、崔永瑞、詹紹薇、樊星、潘鑫、冀鵬。
筆者在撰寫過程中力求精益求精，但由於水準有限及時間倉促，難免有不足之處，敬請各位讀者和同行批評指正。

編者著

第1篇新能源汽車輕量化發展現狀及趨勢/ 001
第1章新能源汽車輕量化概述/002
1.1新能源汽車發展現狀/002
1.2新能源汽車發展趨勢/006
1.3新能源汽車輕量化需求及意義/007
1.3.1輕量化可提升續航裡程/007
1.3.2新能源汽車輕量化具有成本優勢/008
1.3.3輕量化可提升車輛操控性能/009
1.3.4輕量化可提升品牌競爭力/ 010
1.4新能源汽車輕量化目標與途徑/ 011
1.4.1輕量化目標/ 011
1.4.2輕量化路徑/ 012
1.5新能源汽車輕量化需解決的問題/ 013
1.5.1高強鋼的應用問題分析/ 014
1.5.2鋁合金應用問題分析/ 015
1.5.3鎂合金應用問題分析/ 016
1.5.4高強塑料的應用問題分析/ 017
1.5.5碳纖維複合材料應用問題分析/ 018
1.5.6新能源汽車的低壓機高壓線束輕量化問題分析/ 020
參考文獻/ 020

第2篇新能源汽車各系統零部件的輕量化/ 023
第2章三電系統輕量化材料與工藝/ 025
2.1三電系統結構及輕量化發展趨勢/ 025
2.1.1三電系統結構/ 025
2.1.2三電系統輕量化發展趨勢/ 026
2.2電池系統的應用現狀及輕量化/ 026
2.2.1電芯的應用現狀及輕量化/ 027
2.2.2電池箱體應用現狀及輕量化/ 034
2.2.3儲氫容器應用現狀及輕量化/ 038
2.3電機系統的應用現狀及輕量化/ 040
2.3.1電機系統的國內外應用現狀/ 041
2.3.2電機系統的輕量化/ 041
2.3.3電機系統輕量化的發展趨勢/ 043
2.4電控系統的應用現狀及輕量化/ 044
2.4.1電控系統的國內外應用現狀/ 044
2.4.2電控系統的輕量化/ 045
2.4.3電控系統輕量化的發展趨勢/ 045
2.5其他部件應用現狀及輕量化/ 046
2.5.1高壓線束的應用現狀/ 046
2.5.2高壓線束的輕量化/ 047
2.5.3高壓線束輕量化發展趨勢/ 048
參考文獻/ 048

第3章車身零部件材料輕量化/ 052
3.1車身輕量化材料的發展趨勢/ 053
3.2車身主要零部件材料輕量化/ 059
3.2.1車身骨架/ 059
3.2.2四門/ 067
3.2.3前艙蓋/ 070
3.2.4後尾門/ 073
3.2.5翼子板/ 078
3.2.6前端框架/ 081
3.2.7防撞橫樑/ 085
3.2.8充電/加油口蓋板/ 090
3.2.9車身用結構膠/ 092
3.2.10其他輕量化技術/ 095
參考文獻/ 100

第4章內外飾零部件材料輕量化/ 103
4.1內外飾零部件輕量化發展趨勢/ 104
4.2內外飾主要零部件材料輕量化/ 105
4.2.1儀錶板橫樑/ 105
4.2.2內外飾護板/ 109
4.2.3座椅骨架/ 113
4.2.4頂棚/ 117
4.2.5玻璃/ 119
4.2.6底護板/ 124
4.2.7座椅皮革/ 126
4.2.8其他內外飾零部件/ 127
參考文獻/ 135

第5章底盤零部件材料輕量化/ 138
5.1底盤輕量化的發展趨勢/ 139
5.2底盤主要零部件材料輕量化/ 141
5.2.1控制臂/ 141
5.2.2穩定桿/ 145
5.2.3副車架/ 147
5.2.4轉向節/ 151
5.2.5輪轂/ 155
5.2.6螺旋彈簧/ 158
5.2.7制動踏板/ 160
5.2.8輪胎/ 162
5.2.9制動盤/ 164
5.2.10其他底盤零部件/ 167
5.3氫燃料電池汽車底盤特點及輕量化/ 168
5.3.1氫燃料電池汽車底盤的特點/ 168
5.3.2氫燃料電池汽車底盤輕量化/ 169
參考文獻/ 170

第3篇輕量化材料連接及塗裝工藝/ 173
第6章輕量化材料連接工藝/ 175
6.1焊接/ 175
6.1.1電弧焊/ 176
6.1.2激光焊/ 180
6.1.3電阻焊/ 181
6.1.4攪拌摩擦焊/ 183
6.1.5超聲波焊/ 185
6.2機械連接/ 186
6.2.1無鉚釘鉚接/ 187
6.2.2自衝鉚接/ 187
6.2.3流鑽螺釘連接/ 189
6.2.4高速射釘鉚連接/ 190
6.3膠黏劑連接/ 191
6.3.1膠黏劑連接技術/ 191
6.3.2膠黏劑在金屬材料連接中的應用/ 193
6.3.3膠黏劑在非金屬複合材料中的應用/ 194
參考文獻/ 196

第7章新能源汽車塗裝工藝/ 198
7.1新能源汽車塗裝特點及典型塗裝工藝/ 198
7.1.1新能源汽車塗裝特點/ 198
7.1.2鋼鋁混合車身的前處理與塗裝工藝/ 199
7.1.3全鋁車身的塗裝工藝/ 207
7.1.4“鋁合金底盤+碳纖維複合材料車身”塗裝工藝/ 210
7.1.5“鋁合金車身骨架+塑料外覆蓋件”的塗裝工藝/ 215
7.2新能源汽車塗裝發展趨勢及新型塗裝工藝/ 216
7.2.1新能源汽車塗裝發展趨勢/ 216
7.2.2新能源汽車新型塗裝工藝/ 218
7.3新能源汽車塗裝的管控及防腐蝕驗證/ 227
7.3.1新能源汽車防腐蝕工作流程及要點/ 227
7.3.2整車腐蝕試驗的車輛拆解與評價分析/ 229
7.3.3新能源汽車防腐蝕試驗驗證/ 231
參考文獻/ 236

第4篇新能源汽車輕量化案例分析/ 237
第8章典型新能源車型的輕量化技術分析/ 239
8.1寶馬i3/ 239
8.1.1碳纖維複合材料乘員艙/ 240
8.1.2輕量化塑料件/ 242
8.1.3鋁合金底盤/ 245
8.1.4電池及其他零部件材料輕量化/ 247
8.1.5輕量化連接工藝/ 249
8.2特斯拉Model S/ 251
8.2.1車身骨架輕量化/ 252
8.2.2車身覆蓋件輕量化/ 252
8.3特斯拉Model 3/ 253
8.3.1輕量化車身/ 253
8.3.2電池輕量化/ 255
8.4豐田Mirai/ 259
8.4.1車身設計/ 259
8.4.2儲氫罐輕量化/ 260
參考文獻/ 262