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汽车“减重”新技术使白车身减轻6.89% 已累计装车28万辆
作者：记者 伊永军
今（17）日，2013年度重庆市科学技术奖励大会举行。由重庆长安汽车股份有限公司等单位完成的“汽车车身结构轻量化技术研究与轻质材料集成应用”成果获得科技进步奖二等奖。
　　华龙网9月17日20时12分讯（记者 伊永军）今（17）日，2013年度重庆市科学技术奖励大会举行。由重庆长安汽车股份有限公司等单位完成的“汽车车身结构轻量化技术研究与轻质材料集成应用”成果获得科技进步奖二等奖。
　　轻量化可降低汽车油耗 突破车身结构瓶颈成功“减重”
　　据项目负责人刘波介绍，汽车轻量化是降低油耗的有效手段和方法。以前，国内实现汽车轻量化主要采用的是材料的简单替换和单个小型零件的轻量化设计，缺少汽车车身结构拓扑优化技术和轻质材料系统的集成应用。
　　刘波说，本项目以长安具有自主知识产权的乘用车和新能源车为研究对象，在车身结构轻量化设计及轻量化材料的集成应用方面取得了一定的成果。
　　首先，建立了高效的车身结构拓扑优化分析和轻质材料集成设计技术。建立参数化的轻质材料替换集成的白车身（是指完成焊接但未涂装之前的车身，不包括车门、引擎盖等运动件）有限元模型，搭建车身结构优化自动分析平台，突破车身结构拓扑优化的技术瓶颈，使得白车身减轻6.89%，在国内处于领先水平。
　　汽车“体重”减了 性能不降
　　该项目还突破了轻量化材料研制及其在汽车上集成应用的关键技术。研制出满足汽车用高成形性铝合金板材，解决了铝板冲压成形和翻边扣合易开裂起皱等难题，开发了铝合金前罩产品，实现减重约40%；开发了一种新型的薄壁、中空且带加强筋截面结构的铝合金前碰撞横梁，实现减重约25%；突破玻纤增强塑料前端模块结构设计和集成应用关键技术，成功开发了自主品牌汽车的第一款全塑料前端模块，其减重率约为50%。
　　同时，该项目还建立了自主的轻量化技术平台和轻量化流程管控体系，形成轻量化零部件及整车精确仿真技术能力。建立了轻质材料集成应用的设计、分析、验证的方法和流程体系，在保证性能的前提下实现了轻量化的目标。
　　该成果已应用在长安C系列福特蒙迪欧等车型
　　据重庆市科委相关负责人介绍，该项目形成了多项具有自主知识产权的核心技术，完成了13个专利的申报与授权，其中授权发明专利5个，实用新型专利5个；制定了1个国家标准，2个行业标准、2个企业规范，突破了自主品牌汽车结构优化技术及轻质材料在汽车上集成应用的技术瓶颈，整体水平达到国内领先水平，推动了我国汽车轻量化材料产业的快速发展。
　　目前，该项目成果已推广应用在长安C系列平台、福特蒙迪欧等车型上，累计装车约28万辆，推动了重庆市轻合金产业链的建立，并使西南铝业形成年产3000吨以上的汽车铝板的能力，取得了巨大的经济和社会效益。
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　　随着汽车模块化平台生产的普及，轻量化这个词汇的出现频率也越发频繁。什么是轻量化？轻量化有何益处和弊端？看完这篇文，你将对汽车轻量化有一个最为基本的认知。
　　如何定义轻量化？
　　汽车的轻量化，就是在保证车身强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车整备质量。其中，整备质量是指汽车在正常条件准备行驶时的重量，包含油箱容积90%的燃油、备胎、随车工具以及各种其他油水。
　　汽车轻量化有何好处？
　　学过中学物理的人都会知道，物体的惯性与其质量是直接相关的。通过轻量化，可以减轻车辆的质量进而减小惯性，其运动状态就更容易被改变，其加速性能、制动性能以及操控性能均会有所提升。
　　举个例子，擅长轻量化技术的英国跑车品牌Lotus旗下的Lotus Elise Cup 250有着884kg的整备质量，搭载一台可输出181kW最大功率的1.8升机械增压发动机，可在3.9秒内完成“破百”。作为参考，福克斯ST搭载可输出184kW最大功率和345Nm的2.0升涡轮增压发动机，其整备质量为1452kg，0-100km/h加速时间为6.5秒。
　　此外，在其他条件不变的情况下，车辆的油耗也会随着质量减少而减少。据统计，车辆每减重10%，可减少大约8%的尾气排放，6.8%的燃油消耗，8%的0-60km/h加速时间以及5%的刹车距离。
　　轻量化有何弊端？
　　轻量化并非毫无弊端。在面对潜在事故和潜在威胁时，更轻的车辆可以凭借更好的加速、制动以及操控性能进行规避，但当发生避无可避的碰撞时，更重的车辆会略占优势。以同时代车型的普遍情况来说，车身更重的车辆普遍级别更高，车身也更长，更长的车身在发生碰撞时可以提供更大的缓冲和吸能区域，更加安全。
　　此外，由于车身质量更大，发生碰撞时运动状态的变化比较轻的车辆更小，车内人员受到的冲击也就更小。根据美国IIHS统计，小/微型车的事故死亡率相比过去十年已经有了很大程度的降低，但相比同时代的更大的车型来说仍然处在劣势。
　　常见的轻量化手段有哪些？
　　对于量产车而言，日常代步是其最普遍的用途，不能以牺牲安全性、舒适性和减少配置的方式来减重，因此量产车的轻量化只能通过材料、工艺、结构的优化升级来解决。
　　轻量化材料
　　轻量化材料可以说是在轻量化方面出现率最高的一系列词汇了。轻量化材料的总体趋势是普通钢换成热成型钢，热成型钢换成铝合金，铝合金换成碳纤维，同时还有部分部件会被替换为工程塑料。
　　近年来，车辆采用超高强度钢、热成型钢的比例增加，通过在A柱、B柱、车身纵梁等对强度有极高要求的部分采用更强且更轻的钢材以及对不同钢材的合理使用，承载式白车身可以减重最高20%左右。
　　部分定位高端的车型则会采用部分铝制车身或全铝车身，造价昂贵但能兼顾轻量化和强度的碳纤维材料也开始出现在车身上。例如，宝马7系就采用了钢、铝合金以及碳纤维复合材料三种材质来打造车身。此外，部分超跑和追求轻量化的跑车还会采用碳纤维座舱来满足对强度和轻量化的双重需求。
　　除了白车身，很多车型还会在车身覆盖件、悬架、副车架等部分采用大量轻量化材料，例如丰田86的铝制引擎盖、凯迪拉克CT6的铝制悬架摆臂以及部分车型采用的工程塑料材质连接件等。
　　值得注意的是，越来越多的车型开始注重簧下质量的轻量化。通常来说簧下质量包括传动轴、轮胎、轮圈、刹车卡钳、刹车盘、半轴、摆臂、弹簧以及避震筒，簧下质量将对车辆的形式稳定性、舒适性以及动态响应产生极大影响，由此还产生了一种“簧下一公斤，簧上十公斤”的说法。
　　轻量化结构
　　除了采用更轻且更强的材料之外，在不影响性能和耐用性的地方进行偷轻也是车辆轻量化过程中常用的方法。
　　举例而言，全新君威的后悬架上/下摆臂就通过打孔的方式进行了减重。值得一提的是，全新君威的后悬架下摆臂虽然看似银光闪闪，不过其实采用的是钢制双层冲压材质，只不过由于其表面涂层处理工艺的原因才呈现出了类似铝制摆臂的效果。
　　车身覆盖件同样是偷轻方法最常用的地方，因为车身覆盖件对承载式车辆车身强度的影响微乎其微，在很多不影响覆盖件强度和耐用性的部分就会通过打孔的方式进行减重，例如迈锐宝XL的引擎盖就采用了打孔偷轻的方式来减轻重量。
　　此外，占到整车重量很大比重的发动机也是减重的重点区域，以大众EA888发动机为例，由于采用了自重较大的铸铁缸体，大众就通过将缸体厚度减少0.5mm的方式实现了发动机的进一步减重。部分性能车型或追求高热效率的车型还会对活塞、连杆和曲轴以及发动机支承等部件进行轻量化，进一步减少车重。
　　通过优化结构和打孔偷轻，可以对车辆实现聚少成多式的减重。每一处减重都建立在大量计算和模拟试验的基础之上，以保证不会对车辆的强度和耐用性造成负面影响，很多时候还会对轻量化部件的个别部位进行强化以保证性能。
　　轻量化工艺
　　车辆的制造工艺同样会影响车重。以簧下质量的轻量化而言，轮毂和悬架摆臂的制造工艺就可以极大程度上影响重量。例如锻造轮圈由于其材料更加致密的原因，轮辐结构更细更薄，重量自然就减下来了。
　　另外，车身和其他部件的连接工艺也会对车重产生影响。部分车型采用激光焊接车身，不会像点焊工艺一样对美观程度产生影响，就可以相应地减少外观覆盖件的数量。此外，采用铆接工艺的悬架摆臂、车身等部件也可以通过节省焊料来达到减重的目的。
　　最后再说两句
　　汽车的轻量化是一个系统化的工程。更好的材料需要更好的加工工艺，更好的结构需要更好的材料才能实现，其中任意一者的改进又会对其他两者形成促进或提出新的需求，三者的优势相结合，才能实现有意义的轻量化，达成降低排放、提升性能的目标，毕竟排放法规日益严格，减排势在必行。即使未来电动车时代全面到来，轻量化技术也将是极为重要的一环。
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制作单位：新华网股份有限公司　　版权所有 新华网股份有限公司轻量化捆绑新能源汽车 国内汽车整体上将减重40%左右
　　导读： 中国汽车工程学会理事长这两年很忙，他投入精力比较多的一件事，是“汽车轻量化技术创新战略联盟”的工作。轮胎世界网获悉，这个联盟成立的目的，是 促进中国汽车实现在轻量化技术领域的突破，提高中国汽车产品的节能、降耗水平，从而提升企业的自主创新能力和国际竞争力。　　中国汽车工程学会理事长付于武这两年很忙，他投入精力比较多的一件事，是“汽车轻量化技术创新战略联盟”的工作。轮胎世界网获悉，这个联盟成立的目的，是 促进中国汽车实现在轻量化技术领域的突破，提高中国汽车产品的节能、降耗水平，从而提升企业的自主创新能力和国际竞争力。　　“汽车轻量化已经成为全行业最关注的问题之一。”付于武告诉轮胎世界网。　　仿佛是为付于武这句话做注脚，在今年4月举办的上海国际汽车展上，许多汽车企业在展出产品时突出了轻量化的主题，一些技术论坛、汽车峰会等，也都设置了与汽车轻量化相关的议题。轮胎世界网注意到，不少企业的轻量化技术，是与新能源汽车捆绑在一起。　　新能源和轻量化，时下两个汽车业最火的概念，究竟是谁搭了谁的快车?　　企业轻量化竞争加剧　　“全铝车身比传统钢车身可减重35%以上。如此轻量化的效果，应用于传统燃油车型上可以达到很好的节能减排效果;而应用于纯电动等型上，就可大大降低电池成本投入，或者延长续航里程，使产品更具市场竞争力。”　　来自苏州奥杰汽车技术有限公司的技术人员对轮胎世界网如此介绍。每个看过该公司全铝车身大客车的人，无不为其华丽的光彩称奇。据介绍，搭载奥杰全铝车身的客车，目前已经在上海浦东公交、嘉定公交、珠海公交等投入运营，得到众多客户的一致好评。　　轮胎世界网了解到，苏州奥杰是目前国内唯一的全铝车身整体方案解决商，产品包括轿车车身、客车车身、客车地板、客车舱门、防撞梁、货厢等。作为技术型汽车设计公司，该企业从整车设计高度研发全铝轻量化方案。　　实际上，受全球化轻量化大势所趋，各家汽车企业对轻量化的重视程度都越来越高，在这方面的技术和市场竞争也日趋加剧。有关资料显示，、、、通用、等都明确了其轻量化发展方向，甚至确定了具体指标。　　轮胎世界网获悉，在汽车轻量化的过程中，某些企业也遇到了成本和重量、成本和技术间的矛盾，尤其是国内的自主品牌企业。一位业内人士分析表示，轻量化材料大多比一般材料价格高，因此，在轻量化过程中，找到成本和重量间的平衡点十分关键。　　新能源汽足先登　　2015年中国国际铝工业展览会近期将在上海举办。这个展览专设了一场“新能源汽车对汽车零部件的影响”论坛，探讨新能源汽车轻量化技术以及铝材在助力新能源汽车轻量化方面的前景。　　据此次展会的主办方介绍，主导新能源汽车发展的两大重要因素，是车身轻量化和电池装置。作为汽车轻量化的重要推动因素，铝在汽车车身和零部件上的应用极为 广泛。因此，他们将邀请业界专家，就新能源汽车轻量化技术现状、铝车轮发展现状以及铝空气动力电池的发展趋势等热点问题进行深入探讨。　　试验表明，如果一辆汽车什么都不改变的话，安装上电池和其他的节能设备之后，重量就会增加20%-40%。这对新能源汽车来说，影响的就不仅仅是重量空 间，更重要的是影响续航里程。因此，降低车辆自重，是提升新能源汽车续航里程的一种重要因素，而新能源汽车的发展，也为铝等轻质材料开拓了更加广阔的市场 空间。　　一位业内人士告诉轮胎世界网，近年来兴起的新能源汽车，恰好搭上了轻量化的快车，轻量化趋势对于推动新能源汽车技术发展起到了巨大的助力作用。　　国内汽车五年后或减重40%　　据悉，汽车业对轻量化的追求背后，是政府日益严格的能效法规和环保标准。　　研究数据表明，汽车整车每降低10%的重量，燃油效率就可提高7%到8%;汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3到0.6升;汽车轻量化 后，其加速性能也会得到较大提高。这意味着，单单通过汽车的轻量化就可以达到节能、减排的目的。在能源和环境问题日渐突出的今天，这个数字足够吸引众多汽 车厂商趋之若鹜。　　专业人士向轮胎世界网介绍说，汽车轻量化主要包括两个方面：车辆设计的优化和轻量化材料。其中车辆设计主要包括车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化三个 方面;轻量化材料主要包括碳纤维、铝合金、镁合金、钛合金、工程塑料、复合材料和度钢等，主要用来改造和替代传统的车身材料。　　专家预计，到2020年，中国汽车轻量化将发展到较高水平，届时，以2005年目标为基数，国内汽车整体上将减重40%左右。
（责任编辑：HN666）
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全面推行轻量化工程 吉利实现汽车减重10%-14%(图)
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　　中新网3月10日电日前，激光拼焊、液压成型、热压成型等技术被广泛运用在吉利新车型中，这是吉利轻量化技术全面运用的一个缩影。据了解，吉利目前已经实现了汽车减重10%-14%的初期目标，在运用轻质新材料、采用新工艺和实施结构轻量化三个方面取得了显著成效。
　　研究数据显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%至8%，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。据吉利轻量化项目组负责人介绍，吉利汽车目前已经实现了汽车减重10%-14%的初期目标，2008年吉利汽车轻量化的目标是13%-16%，这个目标远高于国内其他的汽车企业。吉利在铝合金、塑料运用和轻量化结构设计上已经达到或接近欧美等汽车企业水平。
　　该负责人还表示，加入汽车轻量化技术创新战略联盟的吉利汽车目前以新车型为蓝本，从车身到底盘动力，从高强度钢板的使用到铝镁轻合金、塑料复合材料等方面做了较详细的规划。现在吉利承担了《大型、复杂的镁合金铸件在汽车上的运用》以及《汽车用聚烯烃单一化关键技术》等国家项目的实施。
　　此外，吉利车身还大量采用了高强度钢和激光拼焊、液压成形等技术，其中吉利金刚48个零件改用高强度钢。同时，在新开发车型中，高强度钢在车身中的重量已占30%以上，预计09年要超过50%保证车身强度及碰撞要求。
　　另据了解，吉利目前正着手建立集零部件材料性能轻量化数据库，为吉利未来轻量化发展奠定基础。
本文来源：中国新闻网
责任编辑：王晓易_NE0011
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□ 本报记者 徐金忠
调查显示，汽车整体重量每减少100千克，百公里油耗可降低0.3升至0.6升。当汽车重量从2500千克降低到750千克时，每升汽油行驶的公里数从约5公里上升到约25公里，相应排出的二氧化碳量从约400克/公里下降到约100克/公里。
正是出于对减少能源消耗、减少污染物排放等目的，汽车轻量化技术一直以来成为科研、汽车生产制造等重点探索方向。无论是对于传统动力汽车，还是新能源汽车，轻量化所带来的经济效益和社会效益都相当可观。目前，在汽车轻量化领域，正呈现技术、工艺和材料等多方发力局面。
看好轻量化材料
此前媒体报道，加州大学洛杉矶分校（UCLA）研究人员研发一种新型超轻复合材料，该材料由镁、纳米陶瓷粒子、碳化硅纳米粒子合成，具有优良承重能力，对今后汽车轻量化发展具有重要意义。
相对于仍处科研阶段的新材料，铝材料、塑料、碳纤维等则已成为汽车轻量化材料实际应用的“先锋”。汽车专家预测称，汽车重量还有15%下降空间，因此“以塑代钢”汽车轻量化已成为各大品牌汽车厂商追逐的技术焦点之一。汽车零部件比较复杂，在原材料、外观和尺寸等方面对塑料注塑件要求较高。尽管如此，车用塑件已成为很多汽车厂商探索和实际应用的重要方向。资料显示，发达国家将汽车用塑料量，作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志，每辆汽车塑料用量从上世纪90年代的100kg至130kg上升到2004年的152kg和2006年的174kg，现在用量是230kg。目前，德国汽车用量最多，占整车用料的15%以上。此外，轻质高强纤维材料的应用也是车辆减少燃料消耗、降低污染排放的有效途径，以高性能纤维及复合材料为代表的轻量化纤维材料制造技术，正逐渐成为未来市场竞争的核心技术。
新型铝材料在汽车上的运用也已铺开。资料显示，在构成汽车的2万多个零件中，约有86%为金属材料。因此，可以通过使用轻金属来减轻汽车自重，而汽车铝化率达到60%以上也是完全可取的。在汽车制造领域，铝合金是应用最广泛的轻量化材料，全球目前约有12%至15%耗铝量用于汽车工业，有些发达国家甚至已超25％。北美汽车调查显示，铝使用量将在2012年达到每辆车156千克，到2025年这个数字将达到249千克。看好车用铝材的忠旺集团认为，在未来，汽车铝材的开发与应用主要集中在三个方面：一是车身、车架全铝化及大型铝合金型材的开发应用；二是防冲挡及车门刚性结构的全铝化；三是转动部分零部件的全铝化。其中，铝制车身将会成为今后的一种发展趋势，将给我国铝加工业提供广阔市场并带来发展机遇。
追逐轻量化技术
汽车轻量化的发展方向，对车用材料提出新的要求的同时，也是对汽车设计、制造工艺提出更高要求。新材料的获得更需匹配相应设计、制造工艺、技术。目前来看，对塑件、铝材的使用已有相对成熟的设计制造工艺，而随着新材料层出不穷，一些创新材料也已逐步进入实用阶段。另外，设计、制造工艺和技术在挖掘传统材料轻量化潜力方面也有巨大作用。当前，不少汽车厂商正通过优化设计和制造，来进行可能的轻量化尝试。
近日，雪佛兰迈锐宝XL的问世，正成为中高级车轻量化的新标杆。迈锐宝XL整车重量为1415kg，相比前一代车型减重120kg，其1.5T车型综合油耗达到同级领先的6.0L/百公里。资料显示，迈锐宝XL车身研发团队采用前瞻的CAE理念进行数十轮的结构拓扑分析，通过高精度的仿真迭代，一方面找出关键位置进行进一步强化，提升车身强度和防撞能力；另一方面也对多处车身部位进行结构设计的优化和减重，并优化底盘与结构部件之间的连接设计，从而铸造更轻盈、更坚固的车身。迈锐宝XL大比例应用高强度钢和超高强度钢，特别是加大热成型钢应用比例。在迈锐宝XL车身架构中，超高强钢整体占比高达40%，热成型钢比例也领先同级。良好的车身刚性不仅大大提升安全性能，也为悬挂和转向机构提供坚实、可靠基础。同时，车身结构优化使得整车实现车身部分重量降低超50kg。
资料显示，在汽车轻量化技术中，结构优化和工艺改进的作用不容小觑。结构优化设计也是轻量化的重要途径，在满足工艺要求的前提下进行结构形状和尺寸设计。例如，保险杠的薄壁化开发，常规的设计为3.0MM壁厚，采用普通的PP滑石粉材料，单件重量4kg至5kg，而采用2.5mm壁厚设计，高刚性PP材料，单件减重10%至15%。在减重的同时，吉利也配合相应新工艺和新技术，通过优化设计、制造，发挥新材料作用。
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