1.1 汽車輕量化發展背景概述

1.汽車輕量化的需求背景

隨著我國經濟的蓬勃快速發展，汽車保有量持續快速增長，同時近幾年來油價的一路攀升，使汽車工業面臨著前所未有的壓力，特別是傳統汽車排放的尾氣給環境帶來了巨大的危害，怎樣最大限度地在減少材料用量的同時，對尾氣排放污染進行有效控制，是汽車行業面臨的極為重要的挑戰。節約資源、減少環境污染成為世界汽車工業界急需解決的兩大問題。

同時汽車工業在國家經濟發展中起著重要的支柱作用。汽車行業的發展推動著許多相關工業部門的發展，諸如鋼鐵業、制造業、化學工業等。汽車行業本身屬于高技術密集型，涉及科學領域中的新材料、新裝備、新技術和新工藝等，上述領域中匯集了大批的科學家和工程師以推動行業不斷地向前發展。在“十二五”規劃中，節能減排是經濟結構調整的重點，汽車行業的節能減排更是重中之重。汽車輕量化是汽車降低油耗、減少排放最有效的途徑，數據表明，汽車質量每減輕300kg，壽命期內的排放可降低約20%。因此汽車輕量化是未來汽車發展中的重中之重。

此外，汽車輕量化能非常有效地改善汽車性能。首先，輕量化能夠降低整車重心高度，整車重心的降低能明顯改善汽車的行駛性能，使汽車行駛更加平穩、舒適。同時，它也能改善汽車的加速性能和彈性，降低轉動和振動部件的噪聲，提高汽車抗側翻能力。其次，隨著國家正面碰撞與側面碰撞安全法規相繼出臺，人們對汽車的安全性的重視程度也逐年提高，而汽車輕量化也是提高汽車被動安全性的有效途徑之一，汽車重量減輕將有效地縮短制動距離，減少碰撞慣性與碰撞過程中產生的動能。同時，隨著具有良好吸能性能的輕量化材料在汽車車身上的應用逐年增多，不僅增大了碰撞過程中的能量吸收，而且使車輛的碰撞被動安全性得到顯著提升。再次，汽車輕量化能有效減少汽車的滾動阻力、爬坡阻力、加速阻力等，為提高汽車的動力性創造了有利條件。綜上可知，減輕汽車自重是節約能源、提高燃料經濟性和改善汽車性能的基本途徑之一。汽車輕量化技術必將成為各個汽車公司的核心競爭技術之一。

2.國外汽車輕量化發展背景概述

汽車輕量化始于發達國家，最早由傳統汽車巨頭引領，經過發展已形成一定規模。德國是當前汽車輕量化材料領域占比最高的國家，其次是美國和日本。德國汽車工業十分發達，在新材料工業和機械制造領域聚集了世界上最優秀的幾個生產企業，具有推動汽車輕量化得天獨厚的優勢。一方面由于歐洲在能耗和排放政策上越發嚴格，另一方面德國是目前豪華品牌車型最多的國家，新材料、新技術對于高端車型也有增加科技豪華感的作用，所以德國以ABB（Audi、Benz、BMW的縮寫，指奧迪、奔馳和寶馬）為代表的車企對于新材料的使用更為熱衷，尤其是奧迪在鋁合金車身、寶馬在碳纖維車身方面都處于行業領先地位。2015年德國新生產汽車鋁合金和其他新材料在車身和底盤中的占比高達25%，是目前全球汽車輕量化材料使用比例最高的國家，到2020年新材料的使用趨勢會繼續上漲，將達到34%。美國雖然高端豪華品牌車型也較多，但是美國汽車行業對于新型輕量化材料的熱衷主要來源于新能源汽車的發展以及排放和能耗的壓力，代表企業是特斯拉、通用、福特等。特斯拉Model S和Model X在車身和底盤上基本都采用了鋁合金和其他復合材料，而通用的高端品牌凱迪拉克在近兩年的新車型中也開始采用鋼鋁復合車身結構，比如凱迪拉克CT6。福特則是將鋁合金車身首先搭載在F150這類高端皮卡車型上。目前日本汽車企業輕量化材料的使用也主要是集中在一些非結構件上，比如鋁合金的發動機艙蓋、塑料翼子板和尾門等，還有就是底盤和發動機的一些鑄鋁件。其中代表企業是豐田雷克薩斯和本田謳歌。隨著全球能耗和排放政策越發嚴格，預計2020年日本汽車企業輕量化材料在底盤和車身中的占比會趕上美國，達到20%。

3.國內汽車輕量化發展背景概述

相比國外而言，我國在汽車輕量化方面的研究尚還處于起步階段，繼我國加入WTO（World Trade Organization，世界貿易組織）后，經濟全球化進程不斷加快，我國對國際能源及原材料市場的依賴程度不斷加深。我國已成為世界第二大能源消費國，當前國際原油及工業原材料價格不斷攀升，勢必對我國經濟發展造成極大的阻礙，汽車輕量化進程刻不容緩。國內很多院校和學者都在輕量化方面做了大量的工作，林忠欽教授課題組在結合汽車的耐撞性與輕量化方面做了卓有成效的工作，華中科技大學、北京航空航天大學和揚州大學等結合有限元優化方法開展了客車輕量化研究。在“十三五”期間，我國在汽車輕量化材料技術方面開展了深入的研究并取得一些成果，包括非金屬材料、新工藝、加工技術及設備等方面。另外，寶山鋼鐵公司也在開發乘用車用高強度鋼板上做了大量的工作，并成功開發出DP（雙相鋼）、TRIP（相變誘導塑性鋼）系列的車用高強度鋼板，并逐漸推廣運用到一些汽車公司的乘用車車身上等。

近十年來，中國品牌汽車在追隨輕量化技術應用方面取得了明顯進步，高強度鋼、輕合金、非金屬材料在乘用車、商用車上的應用比重逐步增加。近兩年，隨著清潔能源汽車在國內的發展，在全鋁車身、鋼鋁混合車身甚至碳纖維車身技術方面，也有企業開始了工業化小批量生產并投放市場接受考驗。

汽車輕量化技術已經成為各個汽車公司的核心競爭技術。我國逐年興起并蓬勃發展的汽車工業要迅速縮小與世界發達國家的差距，增強國際競爭力，就必須在引進消化吸收國外先進技術的同時花大力氣開展汽車輕量化材料關鍵技術研究，不斷攻克并自主掌握輕量化核心關鍵技術，使我國的汽車工業在全球經濟化的激烈競爭中立于不敗之地并實現可持續發展。

?作者：

?黃宗斌，徐志丹.上汽通用五菱汽車股份有限公司

參考文獻

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