乾貨 | 汽車輕量化知多少

06-20

汽車輕量化一直是一個熱點話題，那到底什麼是汽車輕量化呢？

汽車輕量化的概念就是在保證汽車的強度、剛度、模態以及安全性能的前提下，儘可能地降低汽車的整備質量，從而提高汽車的動力性和操控性，減少燃料消耗，降低排氣污染。

請記住：在保證汽車安全性能不降低的前提下，降低汽車重量，那是真正的汽車輕量化；如果損失了汽車的安全性能，那叫：偷工減料。

1.燃油汽車輕量化

對於燃油汽車來說，輕量化最直接的好處就是降低油耗，減少排放，減少空氣污染！

如上圖所示，實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%；汽車整備質量每減少100千克，百公里油耗可降低0.3—0.6升。看看上圖就知道，汽車輕量化對於節能減排有多大的作用了。

2.電動汽車輕量化

相較於傳統的燃油汽車，電動汽車對於輕量化的要求更為迫切。因為電動汽車使用的動力電池的單位比能量與燃油汽車使用的液體燃料的單位比能量差距巨大。

通過上表的數據，我們可以看出汽油的實際比能量幾乎是鋰電池的25倍。這是什麼概念？也就是跑同樣的里程，電動車電池的重量是油箱里汽油的25倍。

當然，電動汽車整體的結構比汽油車要簡單，不需要發動機、變速箱等設備，也會減輕一些質量，但是25倍的比例還是很高的。

汽油車的一般結構

電動車的一般結構

所以輕量化對於電動汽車來說更是好處多多。車身輕了，就可以多裝點電池，續航里程就更長了。

汽車輕量化的方式一般有三種：

1）汽車結構的優化設計，通過改進汽車結構，減小車身骨架、車身蒙皮等零部件的質量來達到輕量化

2）採用先進的輕量化製造工藝技術，如激光拼焊、輥壓成形等等

3）應用輕量化材料，如鎂鋁合金、纖維增強複合材料等。

前面的兩點技術性太強，而且相對來說減少的重量有限，下面就重點來介紹介紹汽車輕量化的材料吧。

1.鋁合金、鎂合金

鋁的密度約為鋼的1/3，是應用最廣泛的輕量化材料。近年來奧迪、捷豹、新攬勝都使用了全鋁式的車身結構，鋁合金已經成為了一種比較理想的輕量化材料。

奧迪ASF全鋁車身結構

鎂的密度約為鋁的2/3，在實際應用的金屬中是最輕的。鎂合金的吸振能力強、切削性能好、金屬模鑄造性能好，很適合製造汽車零件。

鎂合金大部分以壓鑄件的形式在汽車上應用，鎂壓鑄件的生產效率比鋁高30%~50%。賓士SL/SLK跑車摺疊車頂框架結構鎂合金壓鑄件獲得歐洲鎂協2011年度汽車鎂應用創新一等獎。

2.碳纖維複合材料

碳纖維複合材料（CFRP）是由作為增強材料的碳纖維和作為基體材料的樹脂組成（可以看成為1 1）。而一般複合材料的性能是優於其組分材料性能的，並且產生了一些原有組分材料所沒有的性能（可以理解為1 1>2）。

碳纖維複合材料的強度可媲美鋼材，但密度卻要比鋁材還低30%。在輕量化方面碳纖維擁有著更極致的表現。

寶馬i3由碳纖維材料打造的車身

碳纖維的車身多見於超跑，昂貴的價格一直讓平民車對其敬而遠之，寶馬i3的到來刷新了這一領域的歷史價格，寶馬i3在海外的售價26.6萬元起，突破了成本的制約，讓碳纖維複合材料第一次走入「平民車」中。

3.塑料

塑料的比重一般在0.9-1.5之間，而金屬材料中，鋼為7.6，鋁為2.7，纖維增強的複合材料的比重基本也在2.0之下。因此，雖然在強度上不如碳纖維、金屬材料，但是從比重上來說，塑料在輕量化的效果上反而是最好的。

其實塑料對於車身的應用遠比你想像的高。目前汽車尾門與前保險杠基本已經普及了塑料材質。此外，塑料件在設計中更加靈活、可以比鋼板做的更加複雜。最最重要的是在造價方面，塑料可以做到和傳統鋼材相同的成本。

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