新能源客车制造领域中碳纤维复合材料的应用探索

一、新能源客车制造与碳纤维复合材料概述

随着环保要求和能源政策的变化，新能源客车正逐渐取代传统燃油客车。新能源客车制造主要是指利用电力、氢能、天然气等非传统能源驱动的公交车、长途客车等。它们具有更低的排放、更高的能效和较低的运营成本。

碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Composite, CFRC）是一种以碳纤维为增强材料、树脂或其他基体材料为基础的复合材料。碳纤维因其出色的强度、刚度、低密度和耐腐蚀性，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、风能、建筑等领域 [1]。综上，碳纤维复合材料因其出色的性能，在多个高端领域得到了广泛应用，并且随着技术的进步，未来可能会在更多行业中占据重要地位。

新能源客车制造环节，为减轻车身重量并且强化车身强度，碳纤维复合材料的应用就十分必要。要求制造商结合新能源客车生产需要，根据碳纤维复合材料的性质，探究其在新能源客车制造中的应用。

二、新能源客车制造领域中碳纤维复合材料的应用

（一）车身结构部件中的应用

车身架构部件作为客车的关键性结构，直接影响整个车身的质量。为保证车身的安全，车身结构必须要具备较强的质量以及稳定性，作业环节，就需要将碳纤维复合材料应用到该环节。首先，碳纤维复合材料可以用于车身外壳制造。碳纤维复合材料能够替代传统钢铁或铝合金，制造更加轻量且坚固的车身外壳，尤其适用于电动客车，帮助减少重量，从而提高电池效率和续航能力。其次，碳纤维材料能够用于客车门窗制造，车门框架、窗框和其他外部部件使用碳纤维复合材料可以大幅减轻重量并增强抗冲击性。此外，除了功能性应用，碳纤维复合材料还因其独特的视觉效果和现代感，广泛应用于新能源客车的外观设计中，提升品牌形象和车体美学。碳纤维材料的独特纹理和质感，常常用于车身表面装饰，增加车辆的科技感和运动感，尤其适用于高端新能源客车。由于碳纤维复合材料具备较高的可塑性，设计师可以利用这一特点打造更具流线型的车身，改善空气动力学性能，减少风阻，进一步提升能效。综上，在车身结构部件中，碳纤维复合材料凭借其轻量化、抗冲击以及坚固的特点，可用于外壳、车门以及车窗的制造中。实际来看，车身结构从“钢为主”转向“多材料混合”，某车型采用“钢－铝－碳”混合车身，较全钢车身减重 40%¹² ]。

（二）用于底盘与动力系统的制造

底盘与动力系统作为客车的支撑结构以及动力来源，也影响车辆的质量。碳纤维复合材料就能够应用在底盘以及动力系统的制造中，提供更高的强度和刚性，同时有效减轻重量，以强化二者的质量。车底盘制造环节，碳纤维复合材料能够制造出重量轻且高强度的底盘，减少车辆整体重量，提高操控性能，并减少电池能量消耗。悬挂系统部件制造环节，悬挂系统中的一些关键部件（如横梁、支撑架等）采用碳纤维复合材料，不仅有助于减轻重量，还能提高耐久性和抗腐蚀能力。

（三）防撞与安全保护环节的应用

新能源客车的安全性是制造商关注的要点，实际制造环节，要求相关人员重点关注车辆防撞、电池保护等，规避可能出现的安全隐患。碳纤维复合材料就可以应用到该环节，强化车辆的防撞能力，并且对电池进行保护。

防撞安全保护环节，碳纤维复合材料因其优异的抗冲击性能和能量吸收能力，广泛应用于客车的防撞设计中。首先，前后防撞梁常常采用碳纤维复合材料，不仅能够提高车辆在碰撞中的安全性，还能有效降低碰撞对车辆结构的损害。其次，侧面碰撞保护装置、车门内框架等也可以采用碳纤维材料，增强抗冲击性，保护车内人员的安全。

电池保护环节，可以使用碳纤维复合材料制造电池舱外壳，可以有效减轻电池系统的重量，同时增强电池舱的抗冲击性和抗压强度，确保电池安全。也可以设计电池保护框架，电池的保护框架和内部支架使用碳纤维复合材料，能够提供更高的强度，防止在碰撞或意外情况下发生电池损坏。根据研究，动力电池外壳从钢制向铝制、复合材料转型，某电池企业通过铝塑膜替代传统金属壳体，实现电池包减重 30%^[3] 。

（四）内饰以及舒适度提升环节的应用

碳纤维复合材料不仅在车身结构中发挥作用，还能应用在车辆的内饰和舒适性部件上，提升车内环境的舒适性和安全性。首先，碳纤维材料可以用于制造座椅的框架，使座椅更加坚固且轻便，同时提供舒适的乘坐体验。其次，在车顶天窗的设计中，通过使用碳纤维复合材料，车顶可以变得更轻，同时保持足够的强度和刚性，帮助降低能量消耗。碳纤维复合材料能够使天窗框架既坚固又轻便，增强车辆的空气动力学性能。然后，碳纤维复合材料的美学优势被用于车内装饰，如仪表盘、门内衬、扶手等部件，既提升了车内的高端感，又减少了车内的整体重量。

（五）应用在能源节约以及环境保护环节

碳纤维复合材料的应用不仅有助于提升新能源客车的性能和安全性，也能助力环保目标的实现。轻量化的车辆在行驶过程中消耗更少的能量，从而减少碳排放。由于碳纤维复合材料的重量轻，车辆的能源消耗更低，尤其是电动客车，通过轻量化设计，能够在充电一次后行驶更长的距离。而且随着碳纤维回收技术的进步，新能源汽车生产过程中碳纤维材料的回收再利用也在逐步推广，进一步减少了制造过程中的环境影响。

结语

综上所述，新能源客车制造环节，碳纤维复合材料的研究与应用无疑是一个极具吸引力的方向。掌握这一前沿技术，不仅能为未来的职业发展提供更多的机会，也能在全球化的竞争中占据有利地位。

参考文献：

[1] 谷杰伟 , 郭晖 , 覃盛世 , 等 . 碳纤维复合材料在新能源客车上的应用 [J].客车技术与研究 , 2024, 46 (04): 58-62.

[2] 朱亮, 杜彦品, 宁品宽, 等. 轨道交通用碳纤维复合材料技术现状与发展趋势 [J]. 机械工程师 , 2024, (06): 99-105+109.

[3] 寿青松. 新能源客车车身结构设计及强度分析 [J]. 城市建设理论研究( 电子版 ), 2018, (09): 98.