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上面这张图片其实很有意思，我一直将拿它当电脑的桌面，这是目前汽车车身轻量化追求的极致。以市场在售的A0和A级车来说，白车身的重量一般都在300~350kg之间，两个成年人是完全不可能轻松搬动的。 汽车轻量化概念是这几年热议的一个话题，那为什么汽车要“玩”轻量化？首先我们得说说什么是汽车轻量化。汽车轻量化的概念就是在保证汽车的强度、刚度、模态以及安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。 那么汽车轻量化对于传统燃油车来说，到底有多大影响？ 汽车轻量化的这个释义我们很好理解，同等动力配置下的汽车，汽车整备质量越轻，动力性肯定越好，油耗会越底，排放污染也就越少。但是到底对油耗和排放有多大的影响呢？我们来看看几组官方的数据。世界铝业协会的报告指出, 汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；大众汽车公司的研究成果认为，汽车整备质量每减少100kg，每百公里二氧化碳排放可减少8~11g，百公里油耗可降低0.3—0.5L。尽管说法不太一致，但是都表明了轻量化对节省燃油都有直接影响。 这组看似很美的数据，对于大多数企业来说，实现起来并不是那么容易。目前汽车的轻量化主要依赖于铝合金，GFRP（玻璃纤维增强塑料）和CFRP(碳纤维)等新材料实现减重。铝合金比重为钢的三分之一，但是强度不如钢，所以在薄板的运用上厚度要比钢板厚，在车身的使用上，均衡强度和重量后，相比如钢制车身，可以实现30%~40%的减重。而玻璃纤维和碳纤维的比重都不到钢的四分之一，能实现的轻量化比例就更高。但是这几种新材料，不仅受限于加工工艺控制难，良品率低，供应链少，而且采购成本都非常高，对于大多数主机厂来说都较少去尝试。目前仅仅只有奥迪的A2、A8、TT，路虎的揽胜，福特F150、特斯拉等等几款豪华车型采用了铝合金车身。而量产车目前仅有宝马i3、i8采用了碳纤维和铝合金通过粘连工艺组合的车身，售价都相对高昂。 对于大多数人消费的A、B级车来说，按照世界铝业协会的数据来看，整备质量1.3吨左右的A级车要实现10%的减重，即130kg的重量，在不考虑铝合金、GFRP和CFRP等新型材料的前提下，想要保证汽车的强度、刚度、模态以及安全性能，几乎没有可能性。通过热成型材料以及结构对车身进行优化，虽然刚度提升了，车身的减重空间却非常有限，不超过车身总重的5%，但是热成型钣金的模具开发费用却是普通模具的两倍以上，对于厂家来说可能是得不偿失的结果。在动力和底盘的开发上，主机厂则受限于开发周期和供应商，在不使用新材料的情况下，减重空间也是非常狭小。而铝合金、GFRP和CFRP等几种新材料的高昂使用成本，对于成本控制比较敏感的A级车来说，使用和推广就显得较为困难。而类推于1.5吨以上的B级车，在底盘悬架和发动机、变速器壳体、悬置等部分会采用铝合金减重之外，其他新材料的使用也是凤毛麟角。 对于国内大多数厂家来说,目前采用铝制车身和CFRP都不太现实，不仅要更改冲压、焊接、涂装的生产线，而且铝合金和CFRP结构件的供应链也几乎处于空白，仅有美国的诺贝丽斯2015年在常熟投产铝板，目前主要供给捷豹路虎。CFRP由于其成品率较低，量产车仅有宝马在两款新能源车型在尝试。于厂家而言，与其投入更多的研发经费和设备去实现效果不太明显的轻量化，不如把更多的资源放在动力系统的优化上来的实在。 轻量化的环保是不可否认的，但是市场前景又在哪里？ 目前行业内的一致分析认为，与传统车相比，电动车的轻量化更为重要，因为电动车除了减轻车身重量外，还有在一定续航里程下的电池可以减轻重量，而电池正是电动车里最昂贵的成本部分，在汽车行业有种说法，电池的续航里程每增加10%，电池成本需增加八万左右。因此，使用替代钢板的新材料和新技术所增加的成本，需要用大幅度地减少电池的用量来平衡。 目前电动车的续航里程和价格都不太令人满意，随着国家对于新能源汽车的补贴逐年降低，而电池技术又没有太大进步的前提下，轻量化就显得异常重要了。以特斯拉为例，整备质量2.1吨，而锂电池的电池组就高达900kg，占比达到45%左右，而车身通过使用铝合金和玻璃纤维增强塑料（特斯拉顶盖），相比于传统车型，减重比接近40%。这也是目前特斯拉在兼具动力和续航里程上独领风骚的关键所在。i3的车身则由碳纤维和铝合金粘连而成，算上230kg的电池组，也只有1195kg，比同尺寸的车型来说，要轻了300Kg左右。但是其续航里程只有160km，与其电池组小是相关的。 大多数豪华品牌都是大排量的车型，购买人群对油耗也相对不那么敏感。以目前新材料的成本和复杂加工工艺来说，车身轻量化的实际效果更像是一些国际豪华品牌的“炫技”，而非目前主流家用车型的技术革命。当然我们不排除未来塑料新材料、新工艺在车身和底盘上的发展，及电池技术在石墨烯等材料上的突破，让轻量化成为汽车行业发展的一场真正的技术革命。 |
