轻量化对电动汽车而已，其要求更为迫切。主要理由是，纯电动汽车续驶里程是整车一个重要的经济性评价指标，这一点传统汽车不同。电动汽车提高续驶里程的途径有很多，比如提高动力电池能量、提高传动系统效率、降低整车重量等。下面对电动汽车结构轻量化不同工艺路线，比较分析及实例介绍，供同行参考。

一、电动汽车轻量化对提高续驶里程的贡献

电动汽车续驶里程，通常是指在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离。在行业里，电动汽车续驶里程的计算有等速法和工况法两种。

①等速法计算方法简便，数据直观，能基本反映电动汽车的续驶能力；

②工况法的特点是，能全面反映电动汽车的续驶能力，但其试验方法复杂，必须在底盘测功机上进行。

目前产品公告采取的是国标GB/T18386-2005《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》的等速法，来计算电动汽车续驶里程的。有文献报道，减轻质量取25~150kg，间隔25kg，共6档，在电池额定总能量不变的前提下，不同质量时，等速40km/h的续驶里程，轻量化对续驶里程的影响曲线见图1。

图1（质量减轻/kg)

图1曲线告诉我们，轻量化可以有效提高纯电动汽车的续驶里程，减少全生命周期对电池的消耗量，能显著降低电池使用成本。国际研究机构实验表明，如果汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%至8%；汽车整车质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3至0.6升。以铝代替传统的钢铁制造汽车，可使整车重量减轻30%至40%。

二、电动汽车结构轻量化基本趋势及主要技术

目前电动汽车轻量化，总的趋势是，在传统汽车的装饰材料轻量化的基础上，开始用铝、铝合金替代钢材，实现车身骨架轻量化、用碳钎维材料替代钢材蒙皮，实现轻量化，也有厂家开始尝试用碳钎维材料替代车身骨架。笔者考察的结论是，铝、铝合金替代钢材是大趋势，或者是基本趋势。市面上有许多车型是铝、铝合金结构的，取得了比较好效果。铝、铝合金结构链接是必须要攻关的。

（1）特斯拉铝制车身结构，采用的是焊接技术（见图2）

（图2ModelS机器人焊接）

①铝制车身结构焊接的难点：

铝、铝合金材料，对热较敏感，如果采用传统焊接工艺，会存在材料强度下降的问题，而且由于受热易变形，全铝车身拼合尺寸精度，也不易控制。

②特斯拉铝制车身的焊接技术是：

采用的是奥地利伏能士焊接技术国际有限公司的冷金属过渡（CMT）(ColdmetalTransfer)技术。该技术在2005年是世界上首次实现了钢和铝的连接的技术，可焊接厚度仅为0.3mm的超轻板材。

③冷金属过渡焊接基本原理：

在电流几乎为零的情况下，CMT的熔滴过渡时，焊丝的回抽将熔滴送进熔池，热输入量迅速减少，对焊缝的持续的热量输出的时间非常短，从而给焊缝一个冷却的过程，显著降低了薄板焊接变形量，同时使得焊缝形成良好的搭桥能力，进而降低了工件的装配间隙要求及对夹具精度的要求。

（2)国内电动乘用车铝制车身轻量化，主要采用铆接技术

国内电动乘用车轻量化铝制车身采用铆接技术，已经实现量产，见图3。

（图3量产铝制车身车型）

铆接技术原理与工艺特点

铆接技术分为冷铆接和热铆接：

①冷铆接，是冷铆接工艺中最具代表性的冷铆接方法。冷铆接最常见的铆接工具有铆接机，压铆机，铆钉枪和铆螺母枪，铆钉枪和铆螺母枪是最常见单面冷铆接所用的工具。其原理是是用铆杆对铆钉局部加压，并绕中心连续摆动或者铆钉受力膨胀，直到铆钉成形的。

②热铆接，是将铆钉加热到一定温度后进行的铆接。热铆常用在铆钉材质塑性较差、铆钉直径较大或铆力不足的情况下。其原理是，加热后铆钉的塑性提高、硬度降低，钉头成型容易，所以热铆时所需的外力比冷铆要小的多；另外，在铆钉冷却过程中，钉杆长度方向的收缩会增加板料间的正压力，当板料受力后可产生更大的摩擦阻力，提高了铆接强度。

（3)国内采用铆接技术铝制电动大客车，已经超过年产5000辆

国内采用铆接技术的铝制电动大客车（见图4），源于爱普公司。爱普是江苏省一家零部件厂家。其产品包括客车全铝车身、铝合金舱门等部件，其客户覆盖国内主流客车整车生产企业。全铝客车车身结构件，已经作为零部件供应了。

（图4客车全铝车身）

三、国内铆接技术基本成熟，已经是规格化、系列化了

市场上有传言说，2019年客车全铝车身订单已经超过5000辆。爱普公司过去采用国外的铆接件，目前基本是国内企业的产品。国内铆接技术已经成熟，产品规格系列化，大致有5个系列。

1.拉铆系列（见图5）

（图5拉铆系列）

2.压铆系列（见图6）

（图6压铆系列）

3.套筒系列（见图7）

（图7套筒系列）

4.电磁自铆系列（见图8）

（图8电磁自铆系列）

5.非标系列（见图9）

图9非标系列

三、铆接技术在汽车链接应用的具体位置

1.乘用车铆接位置（见图10、图11）

（图10乘用车铆接位置示意图）

（图11乘用车铆接加强位置）

2.大客车铆接位置（见图12）

（图12大客车铆接加强位置）

3.动力电池包铆接位置（见图13）

（图13动力电池铆接位置）

四、研究后的总结

电动汽车结构轻量化目前可以推广应用的技术路线，是用铝替代钢，其他技术目前能不能用到汽车结构轻量化中来，还有大量的验证工作，没有完成。铝制汽车结构，如何连接？目前基本上是电焊技术和铆接技术，有关胶粘技术，技术上要继续验证。特斯拉用电焊技术焊接铝制车身，是比较成功的，其他企业能不能学习？学后能不能成功？有待思考。

铆接技术用于结构件链接历史悠久，武汉长江大桥的钢梁链接技术就是铆接的。但铝结构件如何链接？直接焊接是业内期望的。铝中件要有刚度和强度保障，焊接要保证这些性能，基本是做不到的，但是铆接技术工艺性，技术措施比较多，加上电磁自铆系列铆接技术已经实现机器人操作了，效率比较高了。再是国内铆接技术成熟，规格已经系列化，货源有保障，成本也在一步一步下降。

国内采用铆接技术电动大铝制客车，已经超过年产5000辆了，说明铆接技术是符合中国汽车产业的实际情况的。

雷洪钧，博士，扬子江汽车集团高级工程师、总经理助理（总工程师），中国国电子节能技术协会节能与新能源汽车专家委会专家，国家建设部城市车辆专家委员会理事，全国交通职业教育指导委员会汽车技术专业类指导委员会聘请的专家讲师，中国公路学会客车分会客车市场研究员，中国土木工程学会城市公交学会客车专家委会副主任，中国标准化协会理事，中国管理科学研究院担任过特聘研究员、中科电动汽车产业联盟首席研究员。