王蘭

未來(lái)汽車輕量化的發(fā)展趨勢(shì)是：合適的材料用在合適的位置。

汽車健身減重的愿望越來(lái)越強(qiáng)烈。

無(wú)論新能源汽車，還是燃油汽車。無(wú)論合資品牌，還是自主品牌。隨著燃油限值5升/百公里考期的拉近，輕量化作為分值占比較高的主科，正成為車企研發(fā)創(chuàng)新的重點(diǎn)。

《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012～2020年）》要求：乘用車企業(yè)到2020年平均燃油消耗量達(dá)到5升/百公里。

近幾年，中國(guó)的汽車企業(yè)一直為降低油耗絞盡腦汁。

汽車的油耗主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的排量和汽車的總質(zhì)量。而在降低風(fēng)阻，提升發(fā)動(dòng)機(jī)燃油技術(shù)等一系列手段達(dá)到頂峰，其技術(shù)極限突破越來(lái)越難的時(shí)候，減輕車重成為降低油耗的有效方式。

數(shù)據(jù)顯示：若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%?8%；汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3?0.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。汽車車身約占汽車總質(zhì)量的30%，空載車況下，約70%的油耗用在車身質(zhì)量上。

又有數(shù)據(jù)顯示：電動(dòng)汽車整車重量每增加10%，續(xù)航里程減少5.5%左右。

事實(shí)上，目前由于電池能量密度低，以及新能源汽車（尤其電動(dòng)汽車）的整車重量大（同樣的新能源汽車與傳統(tǒng)燃油汽車相比要重15%以上）等因素，讓購(gòu)買車存有較大的里程焦慮。

按著業(yè)內(nèi)專家的預(yù)測(cè)：2020年，我國(guó)的新能源汽車預(yù)計(jì)達(dá)到200萬(wàn)輛；2025年達(dá)到500萬(wàn)輛；2030年達(dá)到千萬(wàn)輛級(jí)的規(guī)模。相對(duì)于燃油汽車，電動(dòng)汽車應(yīng)用輕量化技術(shù)來(lái)降低重量，減輕電池成本的需求更為迫切。萬(wàn)鋼部長(zhǎng)曾強(qiáng)調(diào)，“輕量化”是中國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展的方向之一。

設(shè)計(jì)比選材更重要

輕量化，是不是汽車越輕越好？

截止到2010年之前，中國(guó)的汽車重量處于逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)。北汽新能源新技術(shù)部副部長(zhǎng)楊宇威解釋說(shuō)：“隨著汽車智能化、電動(dòng)化的發(fā)展，汽車配置不斷增加，比如CD 機(jī)、藍(lán)牙接口等，導(dǎo)致汽車重量逐步增加。”

中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司副總經(jīng)理李宏運(yùn)認(rèn)為：“車企一直在進(jìn)行汽車輕量化的研發(fā)工作，只是現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有任何鋼輕量化的余地可挖，已經(jīng)將鋼材料的性能和設(shè)計(jì)用到了極限，所以人們才開(kāi)始尋找新的復(fù)合材料的輕量化設(shè)計(jì)?！?/p>

他認(rèn)為，汽車輕量化設(shè)計(jì)比選擇輕量化材料更重要?！安煌牧嫌胁煌攸c(diǎn)，離開(kāi)設(shè)計(jì)，單獨(dú)使用輕型材料根本無(wú)法達(dá)到汽車輕量化的效果?！?/p>

尺有所短寸有所長(zhǎng)。據(jù)李宏遠(yuǎn)介紹，飛機(jī)是將材料的輕量化用到極致的行業(yè)，是一個(gè)為一克重量而奮斗的行業(yè)。“現(xiàn)在，在飛機(jī)上盡管復(fù)合材料用到了50%以上，但它仍然有30%至40%的鋁合金材料。所有飛機(jī)的起落架永遠(yuǎn)用鋼，到現(xiàn)在為止無(wú)法用任何材料替代，所以只有把不同材料的作用發(fā)揮出來(lái)，才是真正的用好材料。不根據(jù)材料本身特點(diǎn)的輕量化設(shè)計(jì)毫無(wú)意義?！?/p>

楊宇威認(rèn)為，未來(lái)汽車輕量化材料的發(fā)展趨勢(shì)是多材料混合使用在同一車型，即合適的材料用在合適的位置。

在輕量化方面走在行業(yè)前列的寶馬汽車，在復(fù)合材料應(yīng)用方面做出了表率。而且，寶馬在碳纖維材料技術(shù)應(yīng)用方面達(dá)到了行業(yè)的頂峰。

寶馬在復(fù)合材料應(yīng)用方面的代表作2015年新上市的7系，共有16 個(gè)零部件使用碳纖維復(fù)合材料。寶馬利用碳纖維在高比強(qiáng)度和比鋼度的優(yōu)越性能，在承力件上使用碳纖維材料。楊宇威說(shuō)：“寶馬僅在幾個(gè)承力的部件上，尤其是B 柱上，使用碳纖維材料，并不是所有零部件采用碳纖維材料，物盡其用，既取到效果又節(jié)省了成本。該車鋁合金件使用比例為60%多，超高強(qiáng)鋼件使用比例20%多，碳纖維件使用比例為3%，這應(yīng)該是一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的方向?！?/p>

越薄越難

輕量化的汽車在降低油耗的同時(shí)，是否會(huì)越來(lái)越不安全？是否意味著越重越厚實(shí)的車越安全？

楊宇威的回答是，這是消費(fèi)的誤區(qū)?！爸挥袖摪遒|(zhì)量或者強(qiáng)度要求越低才越厚，因?yàn)樗诒〉那闆r下無(wú)法滿足安全要求。如果使用了超高強(qiáng)鋼，經(jīng)過(guò)先進(jìn)工藝，雖然厚度變薄，但是性能不減反而增加。雖然表面上看著鋼板薄了，但是車企耗費(fèi)了更大的精力?！?/p>

據(jù)悉，從生產(chǎn)制造的角度來(lái)看，將車身鋼板的厚度做薄有時(shí)候比做厚更有難度，汽車用的鋼板厚度通常是有一個(gè)固定的范圍，過(guò)于薄的鋼板會(huì)對(duì)沖壓工藝、鋼板本身材質(zhì)提出更高的要求。另一方面，如果車身外覆蓋件的厚度太薄，后期還要為避免壁板共振增加額外的阻尼墊等補(bǔ)救措施。

據(jù)介紹，現(xiàn)階段能進(jìn)行車身輕量化的企業(yè)，都是擁有非常雄厚技術(shù)實(shí)力的廠家，因?yàn)檐嚿磔p量化不只是更換材料而已，哪個(gè)地方要輕，輕多少，都是要經(jīng)過(guò)大量計(jì)算大量實(shí)驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證。甚至車身上一個(gè)小孔都要精確到0.01克，沒(méi)有足夠技術(shù)實(shí)力的廠家，根本不敢進(jìn)行這種看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上技術(shù)要求極高的操作。 正如一個(gè)人的骨架很大，需要減輕骨架重量，就要用到極其先進(jìn)的手術(shù)設(shè)備，非常精確地對(duì)這個(gè)人的骨架進(jìn)行處理，只要有一丁點(diǎn)差錯(cuò)，分分鐘就能要人命，對(duì)汽車的輕量化作業(yè)，其實(shí)就是如此精確和高難度。

楊宇威從汽車技術(shù)人員的角度指出，四門兩蓋無(wú)論用什么材質(zhì)對(duì)于車內(nèi)人員的安全都沒(méi)關(guān)系，因?yàn)檎嬲Ｗo(hù)車內(nèi)人員安全的是車內(nèi)的防撞梁，外板是用來(lái)保護(hù)行人安全。

李宏遠(yuǎn)認(rèn)為，從主動(dòng)安全性的角度來(lái)說(shuō)，車輛的輕量化，即降低車重后會(huì)提升汽車的主動(dòng)安全性。比如剎車的距離、操控性能等都會(huì)有所改善。

碰撞測(cè)試證明：車身前后的緩沖區(qū)能夠非常有效地保護(hù)車內(nèi)的人員。目前，汽車除了安全帶、安全氣囊以及主動(dòng)安全裝置等設(shè)計(jì)外，其碰撞安全性更多依賴于車身的吸能結(jié)構(gòu)和主體框架設(shè)計(jì)。緩沖區(qū)需要“軟”，但車身的乘員艙主體是需要足夠“硬”。因?yàn)樗膹?qiáng)度關(guān)乎著駕駛艙是否會(huì)發(fā)生變形，如果在碰撞過(guò)程中強(qiáng)度不夠，那么人體同樣也會(huì)因?yàn)樯婵臻g被擠壓而受傷甚至身亡。所以一輛安全性高的汽車，其整個(gè)車身結(jié)構(gòu)需要軟硬結(jié)合。

楊宇威最后表示，作為主機(jī)廠不會(huì)為了用輕量化材料而用，但是為了汽車的輕量化，主機(jī)廠會(huì)做一些成本上的犧牲。

據(jù)了解，在汽車業(yè)內(nèi)有一種說(shuō)法，在國(guó)外，汽車每減輕一公斤允許汽車的成本上升5 歐元。在國(guó)內(nèi)，汽車每減輕一公斤成本上升十幾元，應(yīng)該屬于合理范圍。

可見(jiàn)，任何一種新材料新技術(shù)的應(yīng)用都需要主機(jī)廠在新技術(shù)與成本之間找到最佳的平衡點(diǎn)。曲高和寡的新技術(shù)終究沒(méi)有生命力，大部分消費(fèi)者不能接受的新材料終究不能材盡其用。