电动汽车轻量化技术

电动汽车轻量化技术（共12篇）

电动汽车轻量化技术 篇1

1 电动汽车轻量化的意义及要求

汽车轻量化是改善燃油经济性、减少污染物和碳排放的重要措施, 世界汽车行业为此做出了诸多努力, 取得了很多轻量化的技术成果。但是, 相比于传统汽车, 电动汽车对于轻量化的要求更为迫切。因为电动汽车目前能够使用的动力电池的单位比能量与传统汽车使用液体燃料的单位比能量差距巨大 (见表1) , 动力系统 (主要是电池) 通常占整车总质量的30%-40%。这就决定了电动汽车在与传统汽车同等排放量的单位能耗 (电耗量/100 km) 下, 不能象传统汽车那样靠一次补充能量来实现长距离的行驶。因此, 电动汽车必须在电气化的同时采取比传统意义上的轻量化技术更先进的方法和措施。

W·h/kg

注:按照热力学第一定律内燃机的转换效率最高为33%, 此处汽油机按25%。

汽车轻量化技术方法有很多, 是一个系统工程。就电动汽车的轻量化而言笔者认为要从两个重点方向开展工作。一是实现整车30%-40%以上的轻量化——抵消动力系统净增加的质量 (适应现有可用的能量比较低的商品化电池) ;二是实现电池的轻量化——提高现有电池的能量比或开发新的动力电源。只有这样, 才能有效解决电动汽车续驶里程短的问题 (见表2) 。本文就此进行一些探讨, 文中的电动汽车指的是电功率100%的电动车, 包括纯电动汽车、增程型插电式电动车和燃料电池电动车。

2 电动汽车的整车轻量化及相关技术

2.1 整车轻量化

整车轻量化的重点在车身和底盘, 见表3。电动汽车整车为车身、底盘、非簧载质量构成 (制动系统、轮胎) 、空调系统、转向系统、动力传动机构、电池、电机及相应的管理系统等构成。整车轻量化需要各个系统的轻量化并有效集成, 重点突破应该是车身和底盘的轻量化。

kg

由表3可以看出, 车身、内外饰和底盘约占整车总质量的2/3, 通过底盘和车身的轻量化可以最有效达成电动汽车整车的轻量化。

相对于传统汽车的轻量化技术, 电动汽车整车的轻量化重点应该放在轻量化材料的应用上。因为, 在原来钢制材料的基础上采取的所有产品、工艺技术手段和措施最多能减轻质量10%-12%, 不能满足电动车减重的需要。

这也是当前世界上的纯电动汽车大多是选择A及A0级的小型化汽车为载体的原因。虽然车小了, 但续驶里程却仍然不理想。当然, 也有选择B、C级车为电动车载体的号称能一次充电跑几百公里的例子, 但是单位电耗量严重超标, 没有实际运用价值。

而采用以复合材料为车身材料和以轻质金属或碳纤维为车体、底盘材料并辅以相应的结构设计、制造技术为核心的轻量化技术, 目前是最现实的选择, 见图1。

2.2 车身轻量化

电动汽车车身轻量化的重点应该放在新材料的应用及其结构设计、模具设计和相应的工艺制造技术上。新的高强度、低密度的轻质车身材料很多, 最适合电动汽车的应该是复合材料。

(1) 铝合金车身

ASF全铝车身具有安全、可回收、质量轻的特点。轻质的铝合金车身使车体质量大大减轻, 与相同体积的钢铁相比, 质量可减轻30%-40%, 这意味着更低的油耗和更佳的动力性能。此外, 铝合金车身几乎可以百分之百地回收再利用, 合乎环保要求, 框架结构还可以提高车体的安全性, 保护车内设施。我国铝资源丰厚, 作为国家战略, 应该全力研发并推广全铝车身在电动汽车上的应用, 降低对铁矿石资源的依赖。

(2) 高强度钢车身

采用高强度钢可以降低钢板厚度, 达到减轻车身质量从而实现轻量化目标, 高强度钢因冶炼和加工技术复杂而导致目前其成本居高不下, 同样不适宜于入门级的电动车。部分采用高强度钢加强电动汽车的结构件部分 (整车除电池、电机外部分) 是一个轻量化的途径, 采用高强度钢比例的大小对于轻量化车身和降低车身制造成本是相互矛盾的。

对于采用TRB和TWB变截面钢板技术的车身, 其应用效果和高强度钢车身相似。

(3) 改性塑料车身

可生物降解的改性塑料将越来越多地应A用到轻量化车身上, 塑料车身的热膨胀系数B (CTE) 难题得到解决之后, 对比金属车身将C显现出明显的技术和市场优势。预计改性塑料D会很快应用到车身, 尤其是电动车车身上。见E图2。

(4) 碳纤维增强复合材料 (CFRP) 车身

碳纤维车身比钢质车身可减轻50%的质量, 比铝车身轻约30%。见图3。

碳纤维作为汽车材料, 质量轻、强度大, 质量仅相当于钢材的20%-30%, 硬度却是钢材的10倍以上。汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展, 实现整车减重效果可以达到50%以上。宝马汽车公司宣布2013年批量生产“超大城市”电动车的意义不仅在于它是高档品牌推出的电动汽车, 更在于它将成为世界上第一款采用碳纤维车身的大批量生产的车。在其他交通工具 (包括高档赛车和跑车) 上成熟使用碳纤维材料预示着在电动汽车轻量化车身制造上也会有规模化的应用。碳纤维增强复合材料在电动汽车上的应用效果见表4、表5。

kg

kg

毫无疑问, 碳纤维复合材料在下个阶段的发展将会瞄准传统汽车和电动汽车, 特别是降低环境污染的需求及寻找化石燃料的环保替代产品已经变得更迫切。通过采用碳纤维部件减轻车身质量后, 可以使汽车具备更长的行驶距离。

2.3 底盘轻量化

实现轻量化底盘的主要技术途径为采用轻质金属或碳纤维并配以先进结构设计, 以达到底盘更轻同时更坚固的目的, 从而减轻整车质量并改善电动汽车的安全性和操控性。

(1) 全铝合金的汽车车体

采用铝合金材料的底盘比钢铁材料为主的底盘其质量减轻幅度较大。以A0级尺寸的电动汽车为例, 通常采用铝合金技术的底盘其质量仅为数十kg。

(2) 轻量化轮毂

采用镁合金或铝合金锻压轻量化轮毂以减轻非簧载质量, 可改善加速和操控性能。

2.4 车用热塑性复合材料

(1) 玻璃纤维毡增强热塑性复合材料 (GMT)

GMT是以玻璃纤维 (毡) 为增强材料、热塑性树脂为基体, 通过加温、加压制成复合材料, 是国际上极为活跃的复合材料开发品种, GMT片材在汽车工业中的应用达40多种, 主要有座椅骨架、保险杠、仪表板、发动机罩盖、电池托架、脚踏板、地板、护板、后背门、车顶棚、行李托架、遮阳板、备用轮胎架等部件。

(2) 长纤维增强热塑性复合材料 (LFT)

LFT的组成材料可以是玻璃纤维、芳基纤维、碳纤维、钢纤维和其他能够形成连续纱的纤维, 现在广泛应用在汽车工业中。

(3) 天然纤维增强热塑性复合材料 (NMT)

NMT具有价廉、可回收、可降解、可再生等优点, 在汽车工业中的应用目前还局限在汽车内饰件上。

(4) 碳纤维增强复合材料

该材料已开始用于制造汽车底盘, 具有强度高、耐久性好、可靠性高和减重的优点。

2.5 整车制造新工艺

(1) 片状膜成型 (SMC) 、树脂转移成型 (RTM) 、挤压、注射、液态或半固态等新型成型工艺取代传统冲压工艺。

传统汽车成形技术为冲压、锻造, 主要应用于汽车车门、壳体等部件。这种工艺特点是产品的一致性好、效率高, 但需要非常昂贵的设备与模具投入, 整车产品投资在1亿元人民币左右。在一定程度上制约了新能源汽车产业的发展。

通过国外技术应用与试验证明, 实施轻量化技术工艺是最为有效的解决方法, 见图4、图5。

(2) 粘接、铆接工艺取代传统焊接工艺

焊接是传统四大工艺之一, 它将汽车不同的冲压件按要求精确定位在专用的的工装夹具上, 采用大功率的机器人焊接线拼焊成形, 其一次性的设备、工装投入仅次于涂装工艺, 在工厂面积、作业环境、操作安全方面都有规范要求。特点是工艺复杂、投入大。电动汽车在采用轻量化材料和工艺后, 必将带来连接工艺的革新, 这便是粘接与铆接技术, 其效果不仅超出焊接的强度要求, 同时可节省投入成本。国内现在部分车型的车门、发动机罩盖、后备箱盖等均采用两次模压成型粘接工艺完成, 见图6。

(3) 简化的涂装工艺取代传统钢板材料的涂装工艺

传统汽车生产涂装工艺是酸洗、水洗、表调、磷化、电泳、烘干等, 其耗能高、投资大, 同时伴有环保排污的后顾之忧。轻量化技术特点是充分利用复合材料本身的优点, 直接模内涂装或只做表面喷涂, 可节省磷化、电泳工艺的巨大投入。

(4) 模块化组装取代传统的总装工艺

新的整车结构设计是利用复合材料本身的优点实现汽车零部件的集成化和模块化, 减少整车装配工位和工时, 大大减少自动化输送设备的投资。

(5) 天然纤维在汽车零部件上的应用

天然麻纤维几乎可以使用在汽车大多数的内饰件上, 可以有效减轻零部件的质量, 增加强度, 降低成本, 降低噪声, 还可以减少车内挥发有机物 (VOC) 含量。见图7。

3 电池的轻量化

电池的轻量化换言之就是要提高现有电池的比能量或者是开发更先进的电池 (电源) 。

电池的质量比能量和体积比能量是决定电动汽车性能的关键指标。当然, 电池的寿命、一致性和安全性肯定更重要, 但是就电动汽车长远的发展和与传统汽车竞争的需要以及满足用户长途运行的要求来说, 提高电池的比能量是必须要尽快解决的问题, 见图8。

从图8可以看出, 整车轻量化和提高电池比功率是相辅相成的关系。

一方面, 现有的电池 (包括铅酸系列、镍系、锂系) 实际比能量与理论比能量均还有不小的差距 (见表1) , 说明还有提升空间, 如在提高极板材料比表面积、电池结构设计、工艺水平、工艺方法、电解质等方面均有可能改善, 需要联合所有的力量、资源加以突破。同时, 系统的比能量更低, 管理系统的优化也是重点改善方向之一。希望科学家们和实业家们尽快开发提升现有电池的比能量。

另一方面, 全世界都在寻找大于200 W·h/kg的新电池, 也有说法称这个指标是电动汽车能否与传统汽车性能相抗衡的临界值。氢氧燃料电池是目前公认的终极电源, 但是独立“氢”的获取成本、储存技术、铂催化剂的替代、氢气站的建设成本和安全性等经济技术问题的解决似乎还很遥远, 若干年后才可以考虑其商品化。

近两年, 世界上围绕金属燃料电池的研究论文发表数量是前若干年的总和, 这是一个值得注意的动向。认真分析一下, 在化学元素表中, “氢”位列第一, 氢的理论比能量最高, 比液体燃料高 (而且氢氧燃料电池的转化效率高) 。但是元素表中“氢”下面的轻质金属都可以与“氧”结合成“燃料电池”, 也有比液体燃料的高或接近于液体燃料的比能量 (见表6) 。

W·h/kg

最差的金属燃料电池的理论比能量也要比磷酸亚铁锂电池的350 W·h/kg要高得多。这就为我们提供了找到实际比能量 (含系统) 大于200 W·h/kg电池的可能性。事实上, 国外很多机构都在研究锂空气电池、铝空气电池、镁空气电池及锌空气电池等金属燃料电池 (或叫金属空气电池、金属氧化电池) 。我国北京和上海都有锌空气电池汽车的应用。金属燃料电池可能比氢氧燃料电池更早商品化, 同时在制造、使用成本、安全性等方面甚至比锂电池更具优势。金属燃料电池见图9。

金属燃料电池与其他电池相比具有如下独特的优点。

a.效率高。燃料电池发电不经过从热能到机械能再到电能的转换过程, 因而没有中间环节的能量损失。目前, 火力发电或原子能发电最高效率只40%;燃料电池的发电效率一般为40%-60%;金属燃料电池的综合利用效率可达70%-80%。

b.机动灵活。燃料电池发电装置是由许多基本单元组成的。1个基本单元由2个电极夹、1个电解质板组成。将上百个基本单元组装起来就构成一个电池组, 再将电池组集合起来就形成了动力电池。燃料电池质量轻、体积小、比功率高, 特别适用于电动汽车动力单元。与铅酸电池对比, 装备相似质量和体积的燃料电池的汽车行驶里程数倍于以铅酸电池为动力的汽车, 充电间隔行驶里程接近甚至超过传统汽油或柴油车的加油间隔行驶里程。

金属燃料电池的开发和应用极有可能是电动汽车轻量化的最重要方向之一。此外, 插电式增程型电动汽车在基础设施不能普及的情况下, 也将是解决纯电动汽车续驶能力差的方案之一。

另据2010年7月30日中国经济网报道, 欧洲科学家正在开发一种可以存储和释放电能, 能够用于汽车部件的复合材料。有朝一日, 汽车车身的部件也可以作为车用电池。英国伦敦市帝国理工学院及其欧洲合作伙伴的研究人员目前正在开发一种可以存储和释放电能, 并且足够坚固和轻质, 能够用于汽车部件的原型材料。正在开发的复合材料是由碳纤维和一种聚合树脂制成的, 可以比传统电池更高速地存储和释放大量电力。此外, 这种材料不利用化学过程, 使其可以比传统电池更快速地充电。另外, 充电过程几乎不会造成复合材料的老化, 因为它不涉及到化学反应, 而传统电池则会在使用一段时间后老化。未来的汽车可以从其车顶、发动机罩盖及车门获得电力, 这也将得益于采用轻量化技术措施的新型复合材料。

4 结束语

总之, 电动汽车必须从轻量化做起, 轻量化要从车身、底盘、发动机等各个子系统进行轻量化开发并系统集成。采用新型复合材料和新型电池是重点方向, 只要坚持开展一系列的创新活动, 即新技术、新平台 (底盘) 、新材料、新工艺和新电池 (电源) 就一定能开发出具有真正商品化意义的电动汽车。

电动汽车轻量化技术 篇2

一、轻量化”是新能源汽车发展方向之一

■ 轻量化是新能源汽车发展方向

汽车轻量化设计，不仅带来油耗降低，更能促进综合性能的全面提升。科技部部长万钢强调了“轻量化”是中国电动汽车的发展方向之一。

德国联邦经济与能源部委托德国工程师协会（VDI）编制的2015年《德国轻量化现状盘点》研究报告中指出，轻量化对汽车制造业等许多行业意义深远，它决定了德国工业在未来的全球市场中是否能以创新、高能效和资源节约型的产品取得统治地位。

研究表明，在市区的运行工况下，平均车重1600kg的电动车如果减重20%，能量消耗可以减少15%。如果采用增加电池来增加行驶里程，成本往往会非常高。

有关专家认为，在电池技术短期内难有重大突破的情况下，电动汽车迫切需要采用轻量化技术来降低重量，以减轻电池增重的压力。

■ 新能源汽车轻量化设计有多种趋势

新能源汽车企业正在做轻量化设计，北汽、长安走在前列，奇瑞、江淮、吉利等也都非常重视。目前正在探讨新能源汽车轻量化的路线，比如，整车包括车身轻量化、全新架构底盘轻量化、电池系统轻量化以及车身内外饰与电子电器等；材料方面包括复合材料及成形工艺、轻质铝合金及成形工艺、高强度钢及成形工艺、轻质镁合金及成形工艺等。

未来新能源汽车轻量化将车身高强钢化和全铝车身两条路线并行，2020年先进高强钢比例达到国际先进水平和应用全铝车身。

汽车车身轻量化的发展趋势是混合多材料设计。碳纤维混合材料车身不仅能够承重，而且更安全。至于目前存在的成本高问题，碳纤维成本居高不下，主要是工艺成本高，未来批量生产，成本有望下降。

汽车对材料的成本要求很高，因此碳纤维在汽车轻量化中的应用，首先要解决成本问题。

■ 仍有问题急需解决

相比传统汽车，新能源汽车车身结构不一样，高强度钢、铝合金、镁合金在新能源汽车上应用较多。由于新能源汽车是未来发展趋势，国家十分重视其轻量化。

与传统节能汽车的轻量化结构设计有所区别的是，新能源汽车的轻量化技术手段、电动汽车整车重量、续航能力与重量设计都需要重新研究。需根据不同车型，设计轻量化方案，这是企业所面临的重要挑战之一。

碳纤维复合材料NVH（减振降噪）水平如何提高是轻量化设计过程中所面临的挑战和问题。随着轻量化技术应用越来越多，多材料的轻量化技术路径成为必然的趋势，因而连接技术也成为轻量化技术应用过程中的重点技术。

新能源汽车轻量化设计需要开发高集成度的电动一体化底盘产品技术，高度集成电池系统、高效高集成电驱动总成、主动悬架系统、线控转向/制动系统、集成控制系统，实现整车操纵稳定性、电池组安全防护、底盘系统的轻量化研究应用。新能源汽车企业也需要系统规划，围绕整车轻量化开展整车轻量化目标制定，分解和组织行业资源针对轻量化应用技术系统进行开发。

二、专用汽车轻量化制作采用铝合金材料的优势

目前在专用汽车上应用较多的轻量化材料有铝合金、镁合金、高强度钢、塑料及复合材料等。各大汽车公司都已经将采用这些轻量化材料的多少作为衡量汽车生产技术和新材料开发水平是否领先的重要标志。

铝合金：与钢相比，铝合金具有质量轻、耐腐蚀性好、易于加工等特点，但成本较高，是近20年来在载货汽车上使用最多的轻量化材料。

镁合金：与钢铁相比，镁合金密度小，易于加工，压铸经济，其最大的特点是阻尼减振性和抗凹性好。镁合金在上世纪40年代就被一些公司采用。镁合金在应用上比铝合金发展慢，主要原因是其铸造性差、后处理工艺复杂、成本较高。当前世界上每辆汽车的镁合金平均用量仅2.4KG。随着研制材料技术水平的提高，其应用速度不断加快。

塑料及复合材料：汽车塑料制品一般分为内饰件、外饰件和功能件等，目前世界主要汽车用塑料件的内饰化已基本完成。玻璃纤维增强塑料等新产品已随着新技术的成熟而逐步扩大应用，主要用于车身内装件和功能件。

高钢度钢：在轻量化材料中，与铝合金、塑料相比，高强度钢具有以下特点。价格低，基本上可以利用原有生产线；其弹性模量高、刚性好、耐冲击性好及较高的疲劳强度，有些高强度钢的抗拉强度为普通钢的2～3倍；耐腐性差。

相比之下，铝合金在专用汽车轻量化新材料中更加具有以下优势：

1、整备质量低。铝的密度低，只有2.7g/cm3，是同体积钢的1/3重量。铝合金材料在运输车上的应用，极大的减轻了其自重。如御捷马公司生产的13m铆接式铝合金厢式半挂车，与同类钢制材料半挂车相比自重减轻约3t，一个45m3的铝制半挂罐车，其自重可以减轻5t多。

2、耐腐蚀、寿命长。铝合金具有较好的耐腐蚀性。用铝合金制造的(厢)罐体，内部不需要涂任何防护层就可以运输各种液体和货物，从而保证了油品的清洁，减少了对货物的污染。根据欧美国家的经验，一般铝合金运输车辆的寿命周期一般在1520年，比普通钢制车辆寿命长510年。同时，由于铝合金耐腐蚀性好，可长期保持表面美观，车辆实际使用和维护成本较低。而普通钢制材料车辆特别是拉煤半挂车，新车投入使用不久，就会出现锈蚀“溜黄汤”现象，每年审验时都要做喷漆整容处理，增加了使用维护成本，还给环境造成一定的污染。

3、燃油经济性。根据欧洲铝业协会有关的研究报告，车辆每轻100kg，百公里油耗可降低0.6L，每节约1L燃油可减少CO2排放2.3kg。如果一部运输车减重3t，年行驶12万km，按一半的空载里程计算，每年可节省燃油10800L，可减少CO2排放量24.84t，充分显现出对能源的节约和环境保护的优势。

4、有效承载增加经济性。根据我国颁发的道路安全法规定，交通运输车辆车货总质量不得超过55t。为了取得更好的经济效益，车辆轻量化，增加有效承载能力尤其重要。假如一辆运输车辆将自身减轻的3t重量，有效的转化为增加了3t货物，每年还是按12万km计算，按吨公里运输成本0.5元，可为用户增加收入90000元/年，经济效益非常可观。

5、回收价值高。由于铝合金具有较高的耐腐蚀性，在车辆达到强制报废年限，车体并没有很大的损伤，车体回收价值是原铝的85%以上。也就是说，一辆铝合金罐式运输车如果用铝材料5t，车辆报废回收至少可达8万元，具有较高的再利用附加值。而普通钢制运输车，车辆强制报废后，由于材料的耐腐蚀程度差，其车辆残值和再利用价值很低。

6、加工工艺成熟。铝合金也是除钢铁之外第二大广泛应用的金属，加工工艺已经日趋成熟。MIG、TIG、电阻焊等焊接方法都可以用来焊接铝合金。同时，铝合金也可以进行弯曲、冲压和深拉加工。易于铆接工艺手段加工，强度和承载能力优于碳钢材料。

二、铝合金专用汽车产品系列及其特点

铝合金专用汽车产品主要有：铝合金厢式运输半挂车、铝合金翼开启厢式运输车、铝合金化工罐式车及冷藏保温车等系列产品。铝合金专用汽车造型美观，耐腐蚀，寿命长。

1、铆接铝合金厢式车产品特点。无纵梁承载式车身结构设计；采用铆接工艺制作；厢体选用铝合金板材，耐腐蚀，寿命长；顶板为半透明玻璃钢板；采用空气悬架和无内胎轮胎。

2、铝合金厢式车产品设计特点。上、下边梁：采用高强度铝合金挤压成型材料。车身及外蒙皮：均采用铝合金材料，外蒙皮选用高强度预涂漆铝合金板，省去了现场的喷漆工序，有效的保护了现场作业环境和员工的身体健康。车顶：顶弓为铝合金或高强度热镀锌型材，设计为封闭结构，具有防下沉特性；顶蒙皮为整张半透明玻璃板，便于厢内采光，节约能源。行走部分：选用空气悬架，无内胎真空胎，运输过程中可以有效的降低对货物、轮胎、公路路面和车辆部件的损伤。整车：充分体现了重量轻、节能环保、材料可回收在利用的优势。

3、铝合金翼开启厢式车产品特点。侧栏板为铝合金型材，插铆接工艺制作；侧翼选用铝合金瓦楞板；侧翼可开启约90°，装卸效率高；手动或遥控液压控制，操作方便。

4、铝合金罐式运输车产品特点。拥有国内先进的罐体成型工艺装备和焊接生产线，选用优质铝合金材料焊接而成。罐体全部采用高强度铝合金板焊接而成；罐体附件均使用铝合金材料；整备质量低，比同类罐车轻约2t；耐腐蚀，寿命长；罐体内部清洁度高。

5、冷藏保温车产品特点。厢体采用德国技术和生产工艺，选用高性能硬质聚氨酯保温板，经过复合热压成型，板内无任何金属骨架，整体强度高、保温性能好。厢体包边、顶角均采用用铝合金型材；厢内可选装铝合金导轨和通风槽；整备质量轻，48英尺冷藏半挂车比同类产品轻2.8t。轻型冷藏车和微型保温车则作为短途分配性运输的主要工具而得到快速的发展。厢体结构向合理化方向发展，新材料将会不断的被利用。主要是聚氨酯发泡材料和铝板，体现了冷藏保温汽车所用材料的轻量化。

以上铝合金运输车辆，从产品的制造结构形式来分，主要分为铆接式和焊接式两大类。一是铆接式：以厢式车为主，包括翼开启厢式车、铝合金厢式半挂车等。此类车辆根据车型的不同，所采用铝合金材料的比例也不尽相同，低的30%～40%，高的可达70%～80%。二是焊接式：以罐式车、半挂车为主，包括单车罐、半挂罐车、普通半挂车等。此类车辆制作主要以焊接形式为主，所采用铝合金材料的比例较高，部分产品所用原材料中铝合金所占比例可达90%以上。

虽然目前铝合金罐车进入市场的数量还不是太多，但已初步得到了用户的接受，部分企业还拿到了国内外客户的小批量订单。从目前罐式车的需求形势看，铝合金罐式车正在逐步得到用户的接受和认可，预计几年内，将会呈现出良好的发展态势，也会展现出有着较大的发展空间。

三、推广使用铝合金专用汽车意义重大

专用汽车轻量化对节能减排意义重大。从能源角度讲，汽车燃油消耗在我国石油消耗中所占比例日益增大，有资料显示，目前我国进口的原油的近30%被汽车消耗掉，而今后汽车消耗原油量的比例将升至50%。汽车燃油消耗量增多主要有以下两方面的原因：一是我国经济持续发展，带动了汽车消费和保有量的大幅攀升；二是由于我国汽车技术水平相对落后，单车燃油消耗明显高于国外，目前生产汽车的平均耗油量大约为国外汽车高20%～30%，而摆在我们面前的现实部题是，我国石油资源和产量有限，无法满足国内的能源消耗，近几年我国石油进口量逐年增多，对外依存度已超过40%，因此提高汽车的燃油经济性，从总体上控制汽车的燃油消耗，保护国家资源具有很重要的意义。

根据国外的有关资料，车辆减轻自重10%，可降低油耗5%～8%，对于载货车来说，减轻自重还提高了有效载荷的质量，即增加了装载利用系数，可提高运输效率，在降低运输成本，这相对来说也是降低了燃油费用。推广汽车轻量化是我国汽车工业发展的当务之急，对解决我国能源短缺，道路超载、运输效率低下具有很重要的意义。

汽车轻量化实质上就是零部件轻量化。采用锻造铝合金车轮，可以很大程度减轻车的自重。比如，一辆拖挂40吨的重卡和半挂车运输系统，一共有22个车轮，加上前后备胎共有24个。以目前我们经常用的钢质车轮计算，如果换成锻造铝合金车轮，重量可减轻近600kg。不仅如此，由于铝合金材料具有散热好和防止轮胎橡胶老化的特点，装上锻造铝合金车轮的卡车、客车、挂车可节省26%的轮胎消耗。由此可见，节能减排的效果多么明显。

近几年，铝合金罐车已呈现出一定的发展势头。国内部分改装企业采用铝合金材料，研发了不同车型和不同用途的铝合金罐式专用车。车型包括利用二类底盘改装的单车铝合金罐体、半铝和全铝半挂罐车等。基本用途涵盖了加油车、运油车、化工液体运输车和散装物料运输车等车型。

专用汽车制造材料轻量化是当今汽车技术发展的方向世界各国的汽车企业围绕节能、节材、环保、降低成本以及提高动力性、经济性、可靠性、安全性和舒适性等等基本性能，开展了新技术、新材料、新工艺、新产品的研究开发工作，其核心就是汽车轻量化。其主要意义表现在：一是降低燃烧消耗，增加汽车有效载荷，节省牵引动力，降低汽车运行费用。二是减少车辆对道路的损失，减少道路维护工作量。三是提高车辆的启动加速度及制动减速度，提高汽车的运行速度及曲线通过速度。

随着全球能源和环境压力的不断加大，追求汽车轻量化将成为汽车产业的发展趋势，铝镁合金将是实现汽车轻量化的首选材料。欧美等发达国家铝制专用车的开发和应用已有30多年的历史，目前铝制运输挂车的普及率已经达70%。其他专用车辆，如工程车、载货车等也较普遍的采用铝镁合金材料，技术已经成熟，并向标准化、系列化、多样化发展。

尽管近十年来，我国铝合金专用车得到不断的发展，但总体上仍尚处于起步阶段。目前，我国半挂车(厢式半挂车、仓栅半挂车、平板半挂车)社会保有量约300万多辆，专用车企业虽有部分品种的铝合金专用车进入市场，也得到了市场的接受，其铝合金运输车产品的市场份额仍然非常小。铝合金专用车在欧美发达国家已相当普及，但在我国铝制专用车之所以产销量小，发展缓慢，制约的主要因素有以下几个方面。

(1)成本高、价格高。以13m 3轴仓栅半挂车为例对比分析，普通钢制材料的半挂车价格约为8万～9万元，而铝合金材料的整车价格约为19万～20万元，两者相差10多万元，差距较大，用户接受起来有一定的难度。

(2)运输市场的不确定性。近几年，随着国家对超限超载车辆治理的不断加强，超载现象已明显好转，但超载现象仍时常存在，加之用户对新材料、新产品的接受需要一个过程，对采用铝合金材料的运输车辆的强度和承载能力存在疑问和顾虑。

(3)产业政策的影响。由于铝合金专用车和普通钢制专用车在市场价格上差异较大，铝合金运输车辆要想求得快速发展，需要国家产业政策的扶持。据说国家已在研究和制定轻量化运输车辆的产业扶持政策，这对专用车行业将是个利好消息。

四、铝合金专用车具有非常广阔的发展与应用前景

今后一个时期，科技进步更将日新月异，生产要素流动和产业转移的速度将趋于良性循环，国内国际两个市场、两种资源的相互补充，将为新材料、新产品的发展提供有利的内外部环境。国内市场随着国民经济总量构成变化，市场对专用汽车品种的需求格局将相应改变。

目前，我国每年新增和更新半挂车数量30万辆，假设其中50%为铝制半挂车，每辆车平均用铝3t，再加上相关的挂车铝制配件，仅此一项每年的用铝量将远远超过50万t，必将拉动铝加工产业的快速发展。由此可以看出，今后专用车制造业将成为拉动铝材料产业不可缺少的支柱性行业。

当前，世界汽车工业正面临越来越严峻的三大课题：能源、环保和安全。减轻汽车自重以降低能耗，减少环境污染，提高汽车的燃料经济性，节约有限资源已成为各大汽车厂最为关注的焦点。新型铝合金专用汽车将具有强劲的发展势头。

汽车轻量化正是节约能源的最有效途径，汽车轻量化的主要途径有：(1)优化车型结构，提升整车结构强度，降低耗材用量。(2)采用轻质材料，如铝合金、陶瓷、塑料、碳纤维复合材料等。(3)采用计算机进行结构设计。如采用有限元分析、局部加强设计等。(4)采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。其中，当前汽车轻量化采取主要措施之一就是材料轻质化，而铝镁合金的大量使用，又是实现车辆轻量化最有效的途径。

根据欧美专用车市场发展历史经验来看，铝合金运输车将是今后中国运输车辆发展的必然趋势。国内铝合金专用汽车今后将向以下几个方面发展：

1、全铝化。运输车辆整体全铝化，主要车身和厢(罐)体采用铝合金的比例将达到90%以上，铝制车辆配件的比例也将不断提高，如半挂车的铝合金底盘、轮辋、支腿等。

2、多品种、多车型。铝制车辆的车型、品种将不断丰富，首先将涵盖罐式车、厢式车系列，并逐步向工程车、载货车、特种车等产品延伸。

3、专业化、标准化、系列化。铝合金运输车辆的生产厂家在今后一个时期将会逐渐增多，在市场逐步稳定后，将逐步形成一批专业化生产企业，其车型也将向标准化、系列化方向发展，并最终形成以专业化生产厂家为中心的产业基地。

三、如何实现汽车50%的轻量化

1.提高钢板的强度

为了减轻车身质量，首先提高现有材料的强度，然后才能减少其使用量，其中之一的措施是提高车身骨架中的高强度钢板的强度。在高强度钢板中，目前车身骨架中使用最多的是冷冲压加工的440MPa级和590MPa级钢板。也有少部分厂家使用780MPa级和980MPa级高强度钢板。如果采用冷冲压方式，使用了1.2GPa级钢板；如果采用热冲压和冷拉延方式，使用了1.5GPa级的钢板。

日产汽车公司的战略曾经指出“尽可能地使用钢铁件”，于是在北美销售的Infiniti Q50(日本名称为skyline)大部分使用了高强度钢板，见图1。为了保护碰撞时乘客的安全，高强度钢板主要应用于中间支柱、侧顶盖等，它们都是1.2GPa级的冷冲压件，见图2，并且达到了与980MPa级钢板同等水平的加工性(延展性)，目前已经在中间支柱那样的车身骨架中得以实现。此外，Q50车还在车身骨架中的其它部位使用了780～980MPa级、440～590MPa级高强度钢板，与过去相比，车身质量减轻了11kg。

图1 日产Infiniti Q50

图2 高强度钢板的使用部位 某钢铁公司的技术人员说：“把现在的热冲压加工的1.5GPa钢板变成冷冲压加工将是未来的目标”。面向2025年，据说在2022～2023年期间可以实现1.5GPa级冷冲压模式，2025年以后实现1.8GPa热冲压加工模式。

2.铁和铝合金的复合使用

仅靠提高钢铁的强度，车身轻量化已达到了极限。未来考虑铁和铝合金的同时合理应用(也就是多种材料的同时运用)。德国戴姆勒汽车公司的新车型“奔驰C级”，白车身表面积中约48%(换算成质量约24%)使用了铝合金。前后面罩、翼子板、车门和顶盖都是铝合金件，而车身骨架采用热冲压和冷冲压加工的高强度钢板或者冷冲压加工的普通钢板，见图3。

图3 C级车铝合金使用部位

对于C级车来说，强度要求高的骨架需要使用高强度钢板，除外板外，其它部位使用铝合金。如果使用铝合金，其位置必须远离汽车的重心，或者是车体的上部使用。

这种高强度钢板和铝合金的复合使用将在2020年以后得以实现，主要应用于C级中型车和D级以上大型车。丰田汽车公司2017年以后，计划在“凌志”车上使用铝合金。某有色金属公司的技术人员说：“2025年前车身上部将全部使用铝合金材料”。

2025年以后，一部分平台也将使用铝合金。虽然车身骨架一般都使用高强度钢板，但是为了吸收碰撞能量，平台的前后部位也将使用铝合金。

3.使用热可塑CFRP(碳纤维增强复合材料)

尽管同时复合使用了钢铁和铝合金，但是车身的进一步轻量化还是有极限的。如果轻量化30%，通过复合使用铁和铝合金可以实现；如果轻量化50%，必须使用更轻的高强度材料，只有复合使用铁、铝合金和CFRP才能实现。

德国宝马汽车公司2014年4月在日本发布了一款电动汽车i3，售价500万日元，首次采用了CFRP，主要应用部位在车身上部，称为“生活模块”；铝合金主要应用于车身下部，称为“驱动模块”，见图4。

图4 宝马汽车公司i3车体构造

通过铝合金和CFRP的有效组合，与同级别的汽油车相比，减轻质量大约140kg。据说，2020年以后500万日元级别的车将采用CFRP。

但是，要想把CFRP做成零部件，i3车尽管使用了RTM(树脂传递模塑成型)技术，成形时间也需要花5分钟以上。目的是把热固化性好的环氧树脂应用于树脂粘结剂中去。要想在量产车中运用，成形时间必须控制在1分钟左右。

为了使CFRP部件在1分钟内完全成形，必须在粘结剂树脂中使用热可塑性树脂。帝人公司与通用汽车公司共同开发了热可塑性CFRP，并把该CFRP用于试制的汽车骨架上，见图5。粘结剂树脂中含有PA(聚酰胺)和PP(聚丙烯)树脂。

图5 热可塑性CFRP试制车

关于1分钟可使热可塑性CFRP成形的技术，以东京大学项目组为主也展开了研究；与此同时，在日本NEDO(新能源产业技术综合开发机构)的推进项目中，成立了以三菱纤维公司和东洋纺织组为主的项目组和以东莱(TORAY)公司为主的项目组，正在开发连续与非连续的碳纤维毛坯。

名古屋大学针对经济产业部的研究项目，成立了“国际复合材料研究中心”，以2020年进入实际运用为目标展开研究。热可塑性CFRP可以运用于货箱隔板、地板、侧围板和发动机等结构比较复杂的部件中，据说2020年以后这些部件将被实际运用。

4.生产线下线涂装

CFRP以外的树脂部件以轻型车和微型车为主正在普及使用。大发汽车公司2014年6月发布的新车型COPEN的车身外板由13个树脂部件构成，其中，顶盖和后车窗除外，其它的11个部件可以更换，见图6。这些部件都是下线后涂装的，然后用螺栓固定在车体上。

图6 COPEN车树脂外板件

马自达汽车公司与三菱化学公司共同开发了生物工程塑料，不需要涂装就可以用于外装部件上。生物材料的自然着色效果超过了涂装之后的ABS传统树脂的质感(可以深层次调色，并且光滑性如镜面一样)，见图7。该公司采用该树脂制作的内装和外装部件将在2015年发布的新款运动跑车(ROADSTER)中采用，随后依次在量产车上采用。

图7 由生物材料制作的树脂中间支柱

2020年以后如果普及使用下线涂装树脂和本身不需要涂装的树脂的话，外板涂装工艺就会从汽车装配线上消失。另外，2025年如果实现了汽车无人驾驶的话，由于首先解决了汽车之间不会碰撞的问题，所以车身骨架结构将变得更加简单。

四、国产载重卡车轻量化发展趋势浅析

卡车行业因为混合动力、电动和燃料电池等新能源汽车技术的应用困难重重和前景不明，故轻量化成为目前重卡行业节能减排最现实而又最有效的技术措施。

随着中国经济发展及城市化进程的加快，低碳生活的逐步树立和深入人心，节能减排、绿色环保政策法规的逐步建立和实施,资源节约型、环境友好型社会建设步伐的加快，汽车节能已经成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题，具体表现在国内物流整体向“高效率、高科技、高环保”方向发展。

汽车轻量化是社会整体水平提升、运输效率提升的体现。减轻汽车自身重量是提高汽车燃油经济性、降低汽车CO2排放的有效措施之一。尤其在卡车行业因为混合动力、电动和燃料电池等新能源汽车技术的应用困难重重和前景不明，故轻量化成为目前重卡行业节能减排最现实而又最有效的技术措施。

实现卡车的轻量化是一个优化车辆设计结构系统工程，它涉及整车、发动机、悬架等各个领域，甚至包括新材料以及新技术的应用。从基础设计上通过优化结构及合理使用新材料、新技术，在不降低承载能力前提下实现的整体轻量化。

汽车车身约占汽车总重量的30%，空载情况下，约70%的油耗用在车身重量上。汽车重量每降低100公斤，每百公里就可节油0.6～1.0升。若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高8%～10%；若滚动阻力减少10%，燃油效率可提高5%；若车桥、变速器等装置的传动效率提高10%，燃油效率可提高7%。因此，在中国式计重收费和“乱收费乱罚款超载治理”情况下，一辆轻量化卡车对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都有实际重要性，载货车卡车轻量化已经形成发展大趋势。

然而在此情况下，对有些卡车生产企业来说，所谓“轻量化”还是个偷换概念过程，如在技术还达不到要求的情况下，通过减少钢板厚度、减少配件数量等等偷工减料，表面看是实现了轻量化，但却越过了安全底线，更何谈轻量化。与此同时，在乱罚款乱收费治理超载问题得不到解决的情况下，载货车的轻量化必定要走入误区。在市场竞争因素的综合作用下，谁能够在保障质量的前提下有效地降低卡车自重，实现轻量化，将是未来各大车企抢夺市场的制高点。

现从各卡车厂商推出的新产品来看，复合材料在整车所用材料中的比例逐渐提高，大量使用复合材料是必然的趋势。在实现轻量化的设计途径上，一是优化车辆结构，二是在优化产品结构的基础上应用新材料。前者属于低级阶段，后者属于高级阶段。自重成为选车的主要的因素。即使价格稍高，自重轻的卡车也会成为客户的首选。因为自重轻的卡车不仅拉得多跑得快还省油，所以更受欢迎。

一、轻型卡车轻量化发展趋势

我国轻卡在产品 技术方面发展的趋势主要在以下几个方面：第一，节能技术，用车经济性是客户和国家最直接可获利和可感知的性能；第二，安全性，包括主动安全和被动安全，这是必过的门槛；第三，低公害，包括排放标准要求的不断提高，减振降噪等，也是必须过的门槛；第四，功能性，包括容载量，动力性，可靠性、耐久性，驾驶、装卸、维修方便性，乘坐舒适性，这些都是竞争的因素；第五，电子控制、车联网信息技术的应用；第六轻卡制造技术发展的主要趋势为新材料应用、新工艺、新流程、新装备、新工具等。

此外，从近三年可以看出：轻卡的增量结构将会发生明显变化，轻卡正向高技术方向发展，新材料、轻量化、数字化、网络智能化、舒适化、功能多元化、乘用车化和人性化方向发展，主要体现为低噪声、安全可靠、皮实耐用、维修便捷、节能低排放、多功能以及新能源的使用。从轻卡产品发展趋势上看：

1、在动力系统设计上，已普遍采用增压中冷装置与高压共轨，优化改善了燃烧性能，使发动机的性能与燃料经济性得到很大的提高，这提高了发动机与整车的匹配性，使得车辆的动力输出更为强劲、加速性好，又符合了国家的对柴油机型发动机的排放标准。动力公司如康明斯、索菲姆、菲亚特、曼恩、纳威斯达等发动机，均采用电控涡轮增压高压共轨发动机、燃油与燃烧优化、智能电控、排放处理、滤清系统五大等核心领先技术。

此外，重型发动机延伸至中轻卡，如中国重汽集团杭发公司首台MC05发动机直列四缸、水冷、四冲程、增压中冷、高压共轨发动机。动力系统采用电控涡轮增压成趋势，是自主动力最强、重量最轻、体积最小的发动机，可满足国Ⅳ排放标准，同时具备升级到欧Ⅴ、欧Ⅵ排放潜力的发动机，成为市场竞争的利器。如奇瑞开瑞绿卡搭载全新设计轻质量缸体、缸盖的美国康明斯ISF2.8发动机，没有缸套，最终形成的总成干重仅为214kg，并配上全铝合金壳体的德国ZF变速箱，不仅重量轻，而且强度非常高。

2、驾驶室造型设计上，轻卡窄体、中体、宽体及双排、排半、单排驾驶室更趋势于乘用车化前脸造型更趋向于立体动感凌厉，整体显得更加大气厚重。前大灯组更加饱满犀利，吸纳欧美钢性线条元素，转角处保持日系车圆润饱满基因。缓冲装置采用乘用车型或分断式吸能缓冲保险杠。此外，整车可翻转液压驾驶室悬置、隔音、隔热减震材料等细节品质上，都提供了堪比轿车的品质呈现。

3、功能性设计上，集成电子油门、助力转向、离合助力、电动空调、电动车窗等轿车化舒适配置，靠拢乘用车标准。如液压减震座椅、定速巡航等多项轿车化配置。ABS制动防抱死系统，感载比例阀加排气蝶阀制动为标准配置设计，其优化独立储气单元，包括干燥器，四回路保护阀，螺旋冷却管，多彩色管路等系统。

4、车身车架设计上，在车型设计上，宽（窄）体驾驶室、长（短）轴矩、长（短）车身、加强型底盘、大动力、高速重载与车联网等，已经成为轻卡研发的大趋势与未来市场的主流产品。采用高强度的铆接大梁和抗腐蚀车架等等，这些新设计可以有效增强车辆的轻量化和高速行驶中的稳定性与安全性。此外，摒弃传统的钢板材质，采用全新设计的竹胶板与钢制外板相螺接的新式钢制/胶木结构货箱，在实现轻量化的同时也确保了承载力。

二、中重型卡车轻量化发展趋势

1、采用单层车架大梁相比钢板弹簧，车架的重量更大，有效减轻车架重量，将会大大的减轻整车的整备质量。随着设计水平、制造工艺的提高，材料性能的提高，单层车架在标准载荷的工况下是完全可以胜任的。

2、采用变截面少片簧结构板簧变截面少片簧是由几片纵向方向上变截面的板簧组成的，不但可以减轻重量，还可以通过减少板簧间的摩擦而提高驾乘的舒适性、延长使用寿命。另外采用橡胶悬挂或者空气悬挂也可以减轻悬挂系统的重量。

3、使用复合材料驾驶室是采用复合材料最多的总成，尤其是外覆盖件：前面板、包角板、翼子板、保险杠，甚至顶盖，都使用了大量的复合材料。这样一方面有效的减轻了整车重量，另外一方面由于复合材料成形性好，造型结构上较金属冲压件可以更复杂、更加美观、尺寸更加精确。目前国产重卡仍偏好全钢结构的驾驶室结构，这主要和中国重卡的恶劣工作环境有关。从近年来各重卡厂商推出的新产品来看，复合材料在整车所用材料中的比例逐渐提高，大量使用复合材料已成为一种必然发展趋势。

4、使用铝合金材料铝合金比钢材密度小，因此在一些复合材料无法替代的部位，使用铝合金材料，包括钣金件和铸造件。铝合金钣金件最有代表性的就是油箱，油箱采用铝合金材料，不但自重减轻，而且油箱内不易生锈，免除定期清洗的麻烦。车身也可以采用铝合金代替冷轧钢板。轮辋、发动机机体、变速器机体等，也可以大量采用铝合金铸造，可以在保证有足够强度、刚度的同时，最大限度的减轻重量。

5、使用高强度钢材使用高强度钢板，可以减薄钢板厚度，从而减轻重量。欧美重卡，重卡使用的钢材几乎100%是高强钢。以前国产重卡采用高强度钢板的比例较少，最近几年逐渐广泛使用，甚至自卸车的车厢都开始使用高强度钢板，以提高厢体强度、减轻自重。

6、使用拼焊板驾驶室由钢板冲压焊接而成，由于各部位的结构和受力情况不同，因此不同部位的钣金件也会采用不同牌号的钢板，一辆重卡的驾驶室可能采用几十种不同牌号、不同厚度的钢板。然而随着CAE技术的发展，经过模拟实验和分析，可以计算出同一个钣金件的不同部位的受力情况，为了减轻一些零件局部的不必要厚度，激光拼焊技术应运而生。激光拼焊技术是将经不同表面处理、不同钢种、不同厚度的两块或多块钢板通过激光焊接方法，自由组合成为一块钢板。

7、采用铸造件。传统的冲焊结构零件，由于材料和制造工艺的限制，各部位只能是等厚度的，为了确保零件的整体强度和刚度，冲焊件往往都比较厚重。结构件可以通过有限元软件进行CAE分析，对结构进行优化，根据各部位的受力情况设计成复杂的变厚度、变截面的结构，在保证有足够强度的前提下最大限度的削减不必要的局部厚度，从而大大减轻零件重量。

8、采用真空轮胎和超宽轮胎。采用真空胎和超宽轮胎也能在一定程度上降低自重。与传统轮胎相比，真空胎不但减少了内胎，轮辋的结构也相应减少了，整车全部换成真空胎，行驶阻力小，能够在一定程度上降低油耗。重卡的驱动轮一般都用双轮胎，如果改为超宽单轮胎，不但能够减少轮胎数量，还能减少轮辋的数量。另外超宽单轮胎的接地面积不比双轮胎小，除了能够降低自重外，还可以提高行驶稳定性、避免双轮胎的“吃胎”现象。此外，真空胎在轮胎穿孔的情况下，胎压不会急剧下降，完全能继续行驶，大大提高了高速行驶的安全性，而新式钢制/胶木结构货箱具有耐磨、耐腐蚀、减震和抗震功能，对于外来碰撞所造成的变形能自动修复，运送精密仪器和易碎货物更安全。

9、整合零件功能、减少零件数量整合所有零件功能、将多个零部件集成，实现零部件的多功能，减少零件数量，使其结构更加紧凑，也可以在一定程度上减轻整车重量。例如：将油箱和工作台踏板结合，将油箱与SCR的尿素罐结合等。

五、实现汽车轻量化的途径

今天汽车赖以“生存”的汽油燃料提取自石油，它的储量正在日益减少，但人们也未必会因此在燃油上花费高价，因为到2025年，汽车的平均燃效将达到50英里/加仑。

不过，汽车本身的油耗并不会自动下降，这都是靠着工程师开发的新技术而实现。那么，提升汽车燃效或者说降低油耗的方式有哪些？目前看来，轻量化是最有效的手段之一，据悉，汽车每减轻10%的重量将降低油耗6-7%。

汽车行业在轻量化技术上的进展也是有目共睹，从30年前一辆普通轿车的4500磅（2041千克）的平均重量降低至现在的3000磅（1361千克）左右。“轻量化”只是一个宽泛的概念，它设计到结构、材料、布局等等方面，本文将总结5项能够让汽车变得更轻的技术。

1、轮毂电机

汽车中最占重量的是什么部件？毋庸置疑，显然是发动机。发动机缸体、活塞、曲轴等各种组件均由刚强度材料制成。它们需要经受住发动机运行时的高压与高温。而其缺陷在于这些组件的重量非常大，一辆普通乘用车的发动机至少重几百磅。

当汽车行驶时，发动机的转动能量由变速箱传递两个或四个车轮上，实现这个过程则还需要传动轴以及更多的零部件，同样会增加汽车的重量。

而若采用轮毂电机的布局，则可以省去动力总成中的大部分组件，例如发动机与变速箱。轮毂电机直接安装在车轮内部。米其林和汽车公司Venturi在2010年合作推出了一款VenturiVolage概念车，其中就采用了轮毂电机方案，米其林将其称为主动轮系统（Active Wheel System）。该系统的强大之处在于，车轮内不仅有电机，甚至连电子制动系统、主动悬架系统也都包含在内。

2、塑料材质

塑料在我们日常生活中随处可见。现在，研究者正在通过各种方法令塑料的应用变得更广泛，同时使其强度变得更高以在更极端的环境下适用。美国Polimotor研制的塑料发动机材质比传统全金属发动机重量要轻30%。

除了发动机以外，我们还能在汽车内饰中见到它，例如车内饰板、中控台面板甚至是车外的前后保险杠、侧裙、侧视镜外罩等。

全世界每年约有250万吨的塑料水瓶被遗弃，现代QarmaQ概念车的车身则是从这些废弃塑料瓶中进行提取而得。将来某一天，当你看到一辆由塑料制成的汽车时请不要惊讶。

3、碳纤维

碳纤维对于汽车行业来说并不陌生，它一开始应用于航天飞机中，接着在赛车中应用，令他们再赛道上拥有更灵活的身姿。而现在，我们在一些高端汽车中也已经能见到它们的身影，例如宝马i3。

这类材料的强度与钢材相同，但重量仅为其一半，为铝材的70%。其结构与玻璃纤维类似，但强度却远远高于后者。

那么为何我们目前仅能在极少数的车中看到这类材料呢？原因是成本过高，具体表现为生产周期长、生产工艺复杂。

雷克萨斯、宝马、三菱等众多车企如今都在进行广泛的研究，试图找出降低碳纤维生产成本的方法，使其能够真正令汽车受益。宝马集团多年前就在其车辆上应用了复合材料和碳纤维织物。M系列车型的屋顶采用了赫氏公司的HexForce® NC2®碳纤维增强材料，拥有无卷曲产品专利制造技术，该技术使用单向带满足产品所需的强度和刚度。雷克萨斯的工程师将来自丰田汽车公司的传统编织方式转变为精密的三维碳纤维编织法，既有利于更精确的质量控制，又为此项工程技术在未来产品中的应用打下了坚实基础。

4、小型化汽车电池

对于混合动力甚至纯电动车来说，有什么办法能够对其进行减重呢？许多车企的做法是从提供驱动能量的电池着手。最早的时候，人们利用铅酸电池为电动车供电，原因在于它的电极材料容易获得，制造简便。随着技术进步，镍氢电池诞生，它相比铅酸电池来的更轻，并且容量也更大，在混动车中有广泛应用。

而随着燃效与环保法规收紧，车企希望通过电动车来达到最新的标准，那么，即便镍氢电池的大容量也已无法达标。镍氢电池的能量密度与相对应重量的石化燃料能量密度无法比拟。

此时锂电池的身影逐渐映入工程师的眼帘，其由于高能量密度的特性被视为更有潜力的电池种类。不过其缺点在于，长时间暴露在高温下容易起火甚至爆炸。虽然发生此类情景的概率不高，但在汽车这类产品中，一次起火事故足以阻碍其发展。

美国麻省理工学院的研究者正在试图通过替换电极材料来提升锂电池的稳定性。从目前看来，锂电池仍会在很长一段时间内作为电动车的首选动力源。

5、线控系统

提到电气化车辆（electric vehicle），人们自然而然就会想到依靠电机驱动车轮。而电气化车辆的另一层含义在于传统车内机械系统被电子线束系统所替代，电子线束系统比传统机械部件要轻的多。汽车行业提出的“x-by-wire”指的就是线控传动、线控制动、线控转向等系统的总称。除了能够减轻重量之外，线控系统的最大优势在于可以提升操控精确度。

线控技术最先用于战斗机，一度成为了F16战斗机的标配。随后逐渐沿用至商用飞机，最后也出现在了汽车上。

线控系统占据车内的空间更小，意味着设计是有更多的设计自由度，车舱内的空间也能更宽裕。

然而，并不是每个人都喜欢电气化程度更高的系统，他们担心汽车会像今天的电脑一样发生软件错误。实际上，这样的担心是多余的，因为即便是机械系统，它同样有其特定的问题，例如磨损、腐蚀、断裂等等。随着时间的推移与应用率的提高，人们最终会接受这项目前来说还有些“不靠谱”的技术。

六、现在是发展汽车轻量化最好时代 需要车企共同努力 从汽车设计本身而言，无论是设计、材料、工艺还是制造环节，都在强调轻量化，现在是发展轻量化最好的时代。汽车轻量化是汽车全产业链共同的事情，需要汽车企业努力，还需要行业联盟和政府的支持。

不久前，我国的千吨级T700碳纤维试生产线开始运转，长期以来高度依赖进口的高性能碳纤维在我国实现了自主化制备，其产品不仅有望替代进口，而且生产成本具有国际竞争力，大规模国内商业运用在即。如此，包括碳纤维在内的高性能纤维对汽车等运输工具的减排降耗的贡献或许将得以实现。

近年来，各大车企争相布局新能源汽车，行业竞争日益激烈。而对汽车实现轻量化，将有助于部分企业取得先发优势。要实现轻量化，高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料等都是目前比较好的选择，而作为节能和新能源汽车的核心技术，每项材料又各有优势与技术难点。

轻量化最好的发展时代

从汽车设计本身而言，无论是设计、材料、工艺还是制造环节，都在强调轻量化，现在是发展轻量化最好的时代。轻量化在这个时代提出来，有很多根本性的原因。经过100多年的发展，汽车行业面临的问题和挑战非常多，包括动力性能、经济性、油耗、环保等问题，而轻量化好像“万金油”，其优点能够覆盖到汽车凸显的这些问题。

在现有蓄电池性能无法取得根本性突破的前提下，仅有的改善车辆续航里程的手段，只能是减重。

最近一项实验证明，如果一台总重量为1550千克的新能源汽车续航里程为186公里，若将其非蓄能部件尽可能轻量化，能将总重量减少到1011千克，其续航里程可直接提高到275.5公里，已经较为令人满意。

2011～2015年欧洲车身会议的数据显示，车辆的轻量化系数由2011年的3.29下降到了2015年的2.33。5年时间轻量化系数降低了30%，说明汽车轻量化已经得到很大的提升和改善，而且轻量化已经成为汽车主机厂迫切的需求。

汽车追求轻量化不仅仅是为了减重，更为了考虑产品的功能和成本，轻量化跟成本、性能开发是一样的，离不开这些属性的关联，轻量化要综合考虑。

这体现在除了新材料本身的生产，使用过程也要考虑新的结构、优化汽车制造工艺。新材料的使用目的除了减重，还要保障汽车其他性能的优化。

如果把高强钢等级提升了，材料变得很薄，使用时模态就变差了，只有通过改变结构截面才能满足要求。

不只是减重

轻量化单靠这样简单的评价肯定是不够的。将油耗、动力性能加入综合竞争力评价后，你就发现绝对重量轻不意味着这辆车更有竞争力。这也是目前如果把轻量化作为一个系统工程来开发所面临的问题，因为轻量化没办法独立出来考虑，这是目前最大的挑战。

作为由众多零部件组成的器械，汽车的NVH（噪声、振动与声振粗糙度）都有专门的团队来研究。要把轻量化做得更好、更完善，就要将其作为汽车的性能开发结构来对待。这样轻量化的标准就成为不是我要减重多少，而是在车型开发、应用的时候要考虑这个车的重量能做到什么状态，同时满足汽车的其他性能要求。

要确定轻量化达到的目标很难。整车重量目标制定很关键，一般分为以下几种：体积密度法、尺寸推算法、统计分析法、竞争力分析法、挑战法和油耗反推法。

目标确立之后，就是将轻量化开发作为一项属性开发，强调的是正向开发的思路。轻量化正向开发主要包括两条线，第一条线是重量管理，另外就是技术开发。只有两条线结合在一起做，车型开发的轻量化才能做得更加理想。如果将两条线的职能分开的话，你会发现这个工作推进起来非常困难。

轻量化涉及面太广了。从严格意义上来说轻量化跟整车所有零部件，甚至一颗螺丝钉都有关联性，所以轻量化不仅涉及技术的问题，还有各个部门之间理念认同等非技术的问题。

要把轻量化这个工作在车型开发中做好，就必须有全流程管理的理念，而不是简单地制定一个目标、提几个方案就解决问题了。

全产业链共同的事

随着科技的发展，轻量化材料和技术层出不穷。

有业内人士指出，现在有镁合金、碳纤维，未来还会有新的轻量化材料，但不论出现什么材料，这些轻量化材料都不会是孤军奋战，必然是以组合的形式出现，因为汽车未来的发展趋势是多种材料混合使用。

实际上轻量化开发最离不开的核心，就是先进轻量化技术的开发。但是先进轻量化技术开发面临的问题——成本风险、周期风险、质量风险——就像任何新的技术应用所面临的巨大风险一样。

一个新的技术开发后直接在车型上应用是我们所希望的。但是实际上，往往有很多技术开发完全依赖于车型来做的话，就很难做得下去。这需要汽车生产商要有独立的平台做轻量化的技术开发和应用。

从技术上来说，轻量化材料面临如何弥补技术、生产缺陷的难题。比如能够完全实现减重和性能双重目标的镁合金，却在价格、便利生产、耐腐蚀等方面都比不过高强度钢。

从环保角度讲，如何实现更有效地回收利用，更好地满足环保要求也很重要。尽管国内许多企业已经研发出性能优异的新材料汽车，但是要想向市场推广，进入商业化，还需要进一步建立维修、回收和循环使用技术体系。

电动汽车车身轻量化设计刍议 篇3

摘 要：该文基于我国十二五发展新能源汽车科技发展规划、对目前纯电动汽车车身轻量化设计进行了论述、主要针对对国内纯电动汽车应用新材料，新工艺问题进行了对比分析。

关键词：车身轻量化；镁合金；复合材料

一、汽车车身轻量化应用新材料

1.铝合金

与普通低碳钢钢板相比，铝合金具有密度小（2.7g/cm3）、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形等优点，而且由于所有的铝合金都可以回收再生利用，深受环保人士的欢迎。

在工艺方面，根据车身结构设计的需要，可以采用激光束压合成型，将不同厚度的铝板或者用铝板与钢板复合成型，再在表面涂覆防腐蚀材料使其结构轻量化且具有良好的耐腐蚀性。

铝合金已成为仅次于钢材的汽车用金属材料，能够为汽车提供各种铝合金铸件、冲压结构件和拉制的铝型材。铝合金主要用于制造发动机缸体、活塞、进气支管、气缸盖、变速器壳体、矫车的骨架、车身、座椅支架、车轮等部件。

轻质的铝合金车身使车体质量大大减轻，与相同体积的钢铁相比，质量可减轻30%-40%，这意味着更低的油耗和更佳的动力性能。此外，框架结构还可以提高车体的安全性，保护车内设施。我国铝资源丰厚，作为国家战略，应该全力研发并推广轻质铝合金在电动汽车车身及底盘上的应用，降低对铁矿石资源的依赖。

2.镁合金

镁的密度为1.8g/cm3，仅为钢材密度的35%，铝材密度的66%。此外它的比强度、比刚度高，阻尼性、导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定性好，因此在航空工业和汽车工业中得到了广泛的应用。镁的储藏量十分丰富，镁可从石棉、白云石、滑石中提取，特别是海水的盐分中含3.7%的镁。近年来镁合金在世界范围内的增长率高达20%。

铸造镁合金的车门由成型铝材制成的门框和耐碰撞的镁合金骨架、内板组成。另一种镁合金制成的车门，它由内外车门板和中间蜂窝状加强筋构成，每扇门的净质量比传统的钢制车门轻10kg，且刚度极高。随着压铸技术的进步，已可以制造出形状复杂的薄壁镁合金车身零件，如前、后挡板、仪表盘、方向盘等。

3.高强度纤维复合材料

复合材料是一种多相材料，是由有机高分子、无机非金属和金属等原材料复合而成。目前玻璃纤维增强树脂复合材料和碳纤维增强树脂复合材料在汽车上已经获得成功的应用。

玻璃纤维增强树脂复合材料耐腐蚀、绝缘性好，特别是有良好的可塑性，对模具要求较低，对制造车身大型覆盖件的模具加工工艺较简易，生产周期短，成本较低。在矫车和客车上，采用玻璃纤维增强树脂复合材料制造的矫车车身覆盖件、客车前后围覆盖件和货车驾驶室等零部件。

高强度纤维复合材料，特别是碳纤维复合材料（CFRP），因其质量小，而且具有高强度、高刚性，有良好的耐蠕变与耐腐蚀性，因而是很有前途的汽车用轻量化材料。碳纤维车身比钢质车身可减轻50%的质量，比铝车身轻约30%。碳纤维作为汽车材料，质量轻、强度大，质量仅相当于钢材的20%-30%，硬度却是钢材的10倍以上。汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，实现整车减重效果可以达到50%以上。

二、电动汽车的整车轻量化关键技术工艺

电动汽车车身轻量化的技术工艺重点应该放在新材料的应用及其结构设计、模具设计和相应的工艺制造技术。其中轻量化新材料的成型和焊接工艺尤为突出。

（1）片状膜成型（SMC）、树脂转移成型（RTM）、挤压、注射、液态或半固态等新型成型工艺取代传统冲压工艺。这种工艺特点是产品的一致性好、效率高，但需要非常昂贵的设备与模具投入，整车产品投资在1亿元人民币左右。在一定程度上制约了新能源汽车产业的发展。

（2）粘接、铆接工艺取代传统焊接工艺，它将汽车不同的冲压件按要求精确定位在专用的的工装夹具上，采用大功率的机器人焊接线拼焊成形，其一次性的设备、工装投入仅次于涂装工艺，在工厂面积、作业环境、操作安全方面都有规范要求。这种工艺特点是工艺复杂、投入大。电动汽车在采用轻量化材料和工艺后，必将带来汽车车身设计制造的革命。

三、尾声

综上所述，目前纯电动汽车汽车车身质量的高起点和相对黑色金属的高成本售价、在国家补贴政策的扶持下、已逐步被市场接受。如果采用上述轻质材料必将推动新能源汽车的发展，也将推动电动汽车的推广和应用。

在整车车身設计上立足以现有金属材料为主，辅以轻质复合材料过度。开发推广应用先进的设计软件，在关键结构等部位，部分采用轻质复合材料、已达到轻量化设计的目的。（作者单位：沈阳工学院）

参考文献：

[1] 电动汽车科技发展“十二五”专项规划，中华人民共和国信息与工业化部，2012.3.4

电动汽车轻量化技术 篇4

记者:您是什么时候起开始研究汽车轻量化技术的?是怎样的情况让您关注到这样一项技术?

王立耀:早在20世纪70年代, 欧美国家兴起了轻量化理念和技术。轻量化一诞生就受到了高度关注和重视, 政府、企业都投入了巨资进行技术研发和应用。1986年, 我第一次赴加拿大、美国考察。在参观商用车车展和考察专用车企业时, 我开始注意逐渐重视汽车轻量化这一技术, 发现这是一项可以很好地实现节能减排提增效益的技术, 可能会成为汽车尤其是商用车未来发展的必由之路。回国后, 根据国外考察期间所获得的材料, 开始了对轻量化的研究。此后十几年, 每次出国考察, 轻量化技术都是考察重点。不仅如此, 我也非常鼓励国内有条件的汽车制造商特别是商用车制造商多出去走走, 见识轻量化带来的惊人改变, 同时要多想、多看、多照, 虚心、学习、借鉴、消化、吸收“拿来借鉴主义”, 发达国家商用车辆的今天就是我们商用车辆的明天, 要多看发达国家商用车展览会, 毕竟行万里路要比读万卷书来得快的多。长期积累良性循环必有良好的效果。现在, 已经有不少企业开始尝试研制和使用轻量化技术制造的运输车辆。

记者:采用轻量化技术, 需要解决哪些难题才能真正让车辆体重“降”下来。您认为最难克服的是什么?

王立耀:车辆每减重100kg, CO2的排放量即可减少大约5g/km。不仅如此, 据世界铝业协会提供的数据, 一般情况下汽车每减少10%的重量, 其燃油消耗便可降低6%～8%。

汽车轻量化实质上就是零部件轻量化。要让车辆体重真正降下来, 就要改变汽车原来的材料。就拿锻造铝合金车轮辋来讲, 传统汽车都是钢板开卷下料、分体焊接、旋压成形制造, 而采用锻造铝合金车轮, 无须焊接, 整体成形, 动平衡只有10几克左右, 同时还可以很大程度减轻整车的自重和非载簧质量, 减少车架的疲劳。比如, 一辆拖挂40吨的重卡和半挂车运输系统, 一共有22个车轮, 加上前后备胎共有24个。将目前常用的钢质车轮换成锻造铝合金车轮, 重量可减轻近600kg。不仅如此, 由于铝合金材料具有散热好和防止轮胎橡胶老化的特点, 安装上锻造铝合金车轮的卡车、客车、挂车可节省近30%的轮胎消耗。由此可见, 节能减排的效果多么明显。在美国和加拿大, 大量公路用商用车辆大都配装了锻造铝合金车轮。欧洲、南非、澳大利亚大量采用的也是锻造铝合金车轮。

传统车辆大多采用钢结构材质, 很少有人愿意尝试用质量更轻的铝结构材质。同样一辆车, 采用铝制材料, 由于结构强度问题, 其重量至少可以降低一半, 它的节能减排效果显而易见的。但是, 轻量化也不是只有优点没有弱点, 价格偏高是它的致命弱点。与钢车轮相比, 轻量化铝车轮是它的3倍。这一对市场影响颇为关键的成本要素, 很容易让车辆的终端使用者尤其是运输企业望而却步。但是, 从长远看, 使用轻量化汽车带来经济效益是可以很快回收成本的。假定公路普通货物整车的运输价格为0.5元/吨公里。如果我们将一辆载重40吨重型半挂车的车架 (纵梁、横梁) 、油箱、车轮、牵引座、护栏等零部件均换成铝制材质和真空胎。换算下来, 总质量可减轻大约3吨左右。在此前提下, 假设该车每天行驶的里程为1000公里, 每天将可节省1000多元。若一年以300天计算, 减重后的半挂车比未减重的可节省支出数十万元。目前国内已有一些物流公司在这方面尝到了甜头。

记者:刚刚您对轻量化汽车的成本和收益算了一笔账。近几年, 国家以法律法规形式进行对汽车耗油量规定与限制, 与普通商用车相比, 轻量化商用车的耗油量会降低多少?它会增加多少运输收益?这其中怎样计算?

王立耀:汽车的重量和耗油量是成正比的, 而两者都关系到汽车的运输收益。这里有个计算公式, 运输收益因素=装载量×利用率×平均车速×正常运营时间×运营里程。其中, 装载量是决定运输收益的重要因素, 轻量化是实现装载量最大化的最有效途径。

以目前国内已有的技术计算, 车架 (纵梁、横梁) 、油箱、车轮、牵引座、护栏等零部件均换成铝制材质重量均可减少50%左右, 除此之外, 其他零部件能使用铝材料的重量也会大幅下降。整车重量的下降将带来汽车耗油量的下降, 车辆行驶时所交的过路费也会降低, 运输成本随之下降, 从而提高了运输收益。

记者:目前的轻量化技术中, 采用铝合金材料偏多, 除此以外, 还有没有其他的材料可以替代钢材。

王立耀:铝合金由于具有重量轻、抗压强、散热好等优点, 因此在轻量化技术中受到青睐。要让车身重量减轻, 使用铝合金一个很好的办法, 但不是唯一办法。比如我们常用的钢材, 其实也是可以通过技术加工, 来改进它的性能, 变成高强度钢板。与传统钢材相比, 高强度钢板的重量至少减轻10%以上, 且具有质轻、强度高等很多优点。

用新型轻质材料来代替传统钢材, 只是达到轻量化的有效、便捷的方法。改进车辆内部结构设计同样可以达到减轻车辆自重的效果。所以说, 实现轻量化的方式是多种多样的, 可以多种办法并用。

记者:相关统计显示, 2010年全球汽车保有量将突破10亿, 由此带来的环境、能源等问题将进一步加剧。轻量化技术在中国市场的推广有怎样的意义?如何解决目前的在推广过程中遇到的困难?

王立耀:轻量化首先是一种节能环保的观念, 在能源危机的今天, 它的实现更具现实性, 对汽车工业的未来发展有着非常深远的意义。特别在当下, 随着我国“治超”力度的加大以及计重收费的全面推广实施, 轻量化的推广是提高运输企业运输收益的有效举措。至于全面推广, 作为终端使用者的运输企业会首先考虑成本问题, 也就是轻量化汽车的价格。目前, 轻量化零部件的价格估计要高出普通汽车部件的3倍。不过, 随着轻量化技术的不断进步和对新型轻质材料的研究, 会给市场带来多样化的选择, 会带来物美价廉的轻量化产品。不论如何, 传统汽车推出市场, 轻量化汽车“大行其道”是必然的, 将在不远的未来实现。

采用轻量化技术所增加的成本在出勤率正常的话, 当年即可收回增加成本, 而第2、3、4、5……….n年就是净利润。

总结:商用车轻量化, 归根结底是为了降低运输损耗增加收益, 在燃料无法升级换代的情况下, 增加燃料的利用效率, 降低燃料在单位运输里程内的使用量, 是最直接最有效的途径。博采众长洋为中用, 在全球化的今天, 值得推荐和赞许的办法, 如何消化并有利于国情, 这才是今后我们在商用车轻量化道路上需要加倍努力的工作重心。

电动汽车轻量化技术 篇5

请报告

项目编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司

资金申请报告编制大纲（项目不同会有所调整）第一章 新能源汽车车身和结构轻量化项目概况 1.1新能源汽车车身和结构轻量化项目概况

1.1.1新能源汽车车身和结构轻量化项目名称 1.1.2建设性质

1.1.3新能源汽车车身和结构轻量化项目承办单位 1.1.4新能源汽车车身和结构轻量化项目负责人

1.1.5新能源汽车车身和结构轻量化项目建设地点

1.1.6新能源汽车车身和结构轻量化项目目标及主要建设内容

1.1.7投资估算和资金筹措

1.2.8新能源汽车车身和结构轻量化项目财务和经济评论

1.2新能源汽车车身和结构轻量化项目建设背景

1.3新能源汽车车身和结构轻量化项目编制依据以及研究范围

1.3.1国家政策、行业发展规划、地区发展规划

1.3.2项目单位提供的基础资料

1.3.3研究工作范围

1.4申请专项资金支持的理由和政策依据

第二章 承办企业的基本情况 2.1 概况 2.2 财务状况 2.3单位组织架构

第三章 新能源汽车车身和结构轻量化产品市场需求及建设规模 3.1市场发展方向

3.2新能源汽车车身和结构轻量化项目产品市场需求分析

3.3市场前景预测

3.4新能源汽车车身和结构轻量化项目产品应用领域及推广

3.4.1产品生产纲领

3.4.2产品技术性能指标。

3.4.3产品的优良特点及先进性

3.4.4新能源汽车车身和结构轻量化产品应用领域

3.4.5新能源汽车车身和结构轻量化应用推广情况

第四章 新能源汽车车身和结构轻量化项目建设方案

4.1新能源汽车车身和结构轻量化项目建设内容

4.2新能源汽车车身和结构轻量化项目建设条件

4.2.1建设地点

4.2.2原辅材料供应

4.2.3水电动力供应

4.2.4交通运输

4.2.5自然环境

4.3工程技术方案 4.3.1指导思想和设计原则

4.3.2产品技术成果与技术规范

4.3.3生产工艺技术方案

4.3.4生产线工艺技术方案

4.3.5生产工艺

4.3.5安装工艺

4.4设备方案

4.5工程方案

4.5.1土建

4.5.2厂区防护设施及绿化

4.5.3道路停车场

4.6公用辅助工程

4.6.1给排水工程

4.6.2电气工程

4.6.3采暖、通风

4.6.4维修

4.6.5通讯设施

4.6.6蒸汽系统

4.6.7消防系统

第五章 新能源汽车车身和结构轻量化项目建设进度

第六章 新能源汽车车身和结构轻量化项目建设条件落实情况

6.1环保

6.2节能

6.2.1能耗情况

6.2.2节能效果分析

6.3招投标

6.3.1总则

6.3.2项目采用的招标程序

6.3.3招标内容

第七章 资金筹措及投资估算 7.1投资估算

7.1.1编制依据

7.1.2编制方法

7.1.3固定资产投资总额

7.1.4建设期利息估算

7.1.5流动资金估算

7.2资金筹措

7.3投资使用计划

第八章 财务经济效益测算

8.1财务评价依据及范围 8.2基础数据及参数选取

8.3财务效益与费用估算

8.3.1年销售收入估算

8.3.2产品总成本及费用估算

8.3.3利润及利润分配

8.4财务分析

8.4.1财务盈利能力分析

8.4.2财务清偿能力分析

8.4.3财务生存能力分析

8.5不确定性分析

8.5.1盈亏平衡分析

8.5.2敏感性分析

8.6财务评价结论

第九章 新能源汽车车身和结构轻量化项目风险分析及控制

9.1风险因素的识别

9.2风险评估

9.3风险对策研究

第十章 附件

10.1企业投资项目的核准或备案的批准文件； 10.2有贷款需求的项目须出具银行贷款承诺函； 10.3项目自有资金和自筹资金的证明材料； 10.4环保部门出具的环境影响评价文件的批复意见；

10.5城市规划部门出具的城市规划选址意见（适用于城市规划区域内的投资项目）；

10.6有新增土地的建设项目，国土资源部门出具的项目用地预审意见；

10.7节能审查部门出具的节能审查意见； 10.8项目开工建设的证明材料；

通用汽车轻量化的秘密武器 篇6

实验证明，在确保性能的基础上，汽车重量每降低1%，油耗可降低0.7%，或者每减少100千克，百公里油耗降低0.3升-0.6升。为此，全球汽车制造大国皆推出了各自的汽车轻量化政策，各大车企巨头也把轻量化研发作为重中之重。而美国通用汽车公司一直致力于汽车轻量化的研发，并取得了相当不错的进展2012年凯迪拉克ATS亮相，此款新车比宝马3系轿车减轻了数百公斤；2016款雪佛兰科鲁兹比2015款减轻113公斤；2016款雪佛兰迈锐宝比2015款车型减重136公斤；2016款雪佛兰科迈罗比2015款车型减重181公斤；2016款别克君越比2015款车型减重136公斤.2017款凯迪拉克XT5作为SRX的替代车型，较前者减重127公斤。而这些成绩的取得与通用汽车沃伦技术中心打造的汽车轻量化秘密武器密不可分。

通用轻量化研发进展显著

坐落于美国密歇根州底特律市郊外的通用汽车沃伦技术中心的“通用设计穹顶”，在汽车业界以其标志性的穹顶造型闻名遐迩。自1956年落成以来，通用汽车沃伦技术中心承担着通用汽车全部的设计研发工作。如今，这里的工程师正在致力于汽车轻量化的研发，并取得了显著的进展。

过去100多年来，低碳钢一直是汽车制造材料的标准选材。事实上，低碳钢由于其价格低廉、易于锻造和塑形，抗磨损等特性，一直是汽车制造的最优之选。不过其缺点也同样突出——易腐蚀和重量大。随着现代工艺技术的发展，喷漆和电镀几乎已弥补了其第一大缺点，但天生重量过大的物理特性却无法改变。

以前，乘用车车重问题并不是汽车制造商的担心所在，制造商更关心的是乘用车的舒适性和动力性，他们可以通过增加动力来对冲车重。但是，随着各国对燃油效率的立法日趋严格以及业界对汽车轻量化带来性能提高的认识逐步深入，轻量化已经成为全球汽车制造商研发的重中之重。而通用汽车在轻量化研发方面已取得了显著进展。

焊接工艺突破熔合难点

通用汽车在轻量化方面的研发采取了多种方式综合的做法，包括采用新型制造材料和新型制造方式。

铝合金是通用汽车轻量化的第一件秘密武器。铝合金一直是制造商用飞机的基础材料，近年来引入到汽车制造业，成为汽车制造商的轻量化首选材料。铝合金的特点是重量轻、易于加工、耐用性强，而且比低碳钢更抗腐蚀。但其缺点是工具加工成本过高，并且很难与其他异种材料装配在一起。这大大增加了整车制造成本。

通用的做法是使用铝板制作车身外板、挤制铝制作汽车框架，复杂的铝铸件制作零部件，这大大降低了车重、增强了硬度，提升了汽车的碰撞性能。在雪佛兰克尔维特C7和雪佛兰Malibu两款车的制造材料中都大量使用铝。新款凯迪拉克CT6也使用大量的轻量化铝合金代替低碳钢，使得这款全尺寸车型的整体重量比中大型车型宝马5系轿车的重量还要轻。

有些情况下，单独使用铝并非最好的材料，高强度钢与铝合金一起能更好增加强度、抗腐蚀性和吸波性能。但这两种材料金属属性不同，这就要求通用汽车工程师们研发出新型工艺来结合这两种材料。

解决方案之一就是高级点焊技术。通用工程研发团队开发的这项特殊工艺能令不同熔点的金属材料焊接在一起。这样，通用就可以制造出拥有轻量化铝合金车身（如引擎盖或后备箱盖）和坚固钢框架的汽车，这既增强了汽车的坚固性同时又减轻了整体车重。据悉，通用有望将这一技术授权给其他汽车制造商使用。

汽车零部件通常需要更好的接合紧固性。当熔合同种材质的金属时，这并非难事。但当熔合铝和钢时，就变得十分困难。铝的熔点为648摄氏度，而钢的熔点为1426摄氏度。通用研发团队研发出的特别工艺能够使不同属性的金属材料焊接在一起而不破坏其原有属性，采用这种工艺，通用汽车制造部门能将铝和铝、钢和铝以及钢和钢焊接在一起，并极大地提高了装配速度。而且采用这种不同材料的焊接工艺后，通用汽车不再需要使用质量重、价格高的铆钉，每生产一辆整车就节省上游铆钉成本100美元。

新型制造材料降低车重

铝和高强度钢并非通用汽车使用的唯一金属，这家车企巨头正在研发将金属镁用于汽车制造。镁是最轻的金属，比铝还要轻33%，但其强度和抗腐蚀性都远远优于铝。镁易于铸造和机器加工，其更低的工作温度延长了以镁制造的零部件的使用寿命。但镁与大多数其他金属相比，熔点更低，而且其强度不够，特别是与钢相比，这些致命缺陷限制了其应用。不过，作为大型铸件和某些特别零部件，镁的优点可以得到充分发挥。通用汽车目前正在试验将镁板用于制造车门和后备箱，希望能使整车重量减轻1千克。

据美国汽车材料联盟预计，到2020年，每辆汽车材料中将会应用158.8千克的镁来替代226.8千克钢材和59千克铝，使得车辆整体重量减轻15%。这样的车身轻量化措施可实现节省燃油达9%到12%。

通用汽车公司全球车身工程部执行总监格雷格·沃顿表示：“就改善燃油经济性而言，每一克的重量减轻都至关重要。能够利用最轻质的金属之一来替代较重的金属有助于我们为全世界的消费者提供更好的车辆燃油经济性，同时提供消费者所期待的安全性与耐用性。”说道。

碳纤维是汽车轻量化制造材料中最具使用前景的一种材料。碳纤维的强度是钢的5倍，硬度是钢的2倍，而其重量又非常之轻，非金属特性令其极易塑形。而且碳纤维极其强硬，耐腐蚀性极高，但与大多数金属相比，其耐热性较差。

赛车和飞机制造过去几十年一直使用碳纤维，但其高昂的成本被认为不适合用于大规模生产的汽车制造。但通用正在进行的碳纤维车轮项目研发将改变这一现状。据悉，该项目有望降低车重近18千克，而车轮重量一直被认为是“旋转的非簧载质量”，这意味着每减轻0.02千克，将极大提高汽车的能效和驾驶动力。

汽车轻量化技术发展趋势研究 篇7

1铝合金

铝的密度是钢铁的三分之一, 机械加工性能是铁的四倍之多。所以, 铝在世界汽车制造中得到广大的应用。世界铝业协会调查数据显示, 2001年-2009年在汽车上用铝量将近翻了一倍之多, 预计到2019年, 中级轿车的用铝量将会达到130kg/辆。在汽车中主要采用的是形变铝合金和铝合金。形变铝合金应用到汽车面板的技术相对于铝合金较为成熟一些, 主要包括车门、发动机罩等。铝合金材料主要应用到汽车结构配件、保险杠等。但是, 铝合金的加工难度比较大, 焊接性能低, 成型性技术仍然有待提高。同时, 由于市场铝价比较高, 所以在应用铝合金时, 控制成本也是十分重要的。

2镁合金

镁合金和铝合金在性能方面差不多, 但是镁的密度要低很多。镁合金主要应用在汽车的油泵、曲轴箱、配电器、气缸体以及座椅、方向盘等中。镁合金在汽车中所面临的问题仍然是成本较高。我国的镁资源储备量在世界首屈一指, 但是在汽车中的应用却是很少, 需要继续开发和推广, 所以发展前景是十分可观的。

3高强度钢

高强度钢板不仅机械性能良好, 而且价格低廉, 利用现有的生产线就可生产, 这就大大降低了投资的成本。在等强度设计条件中可以适当削减高强度钢板的厚度, 但是我们主要把元件的刚度作为钢板厚度多少的标准, 所以实际削减钢板的厚度并不一定能使钢板的强度得到增加, 不可以较大幅度的减轻汽车的重量。高强度钢板具有使构件的能量吸收力得到提高、变形抗力得到增加以及弹性应变区得到扩大等特点。并且高强度钢板的成本较低, 预计高强度钢在汽车中的应用量会逐渐增加。目前各个国家把加速高强度钢技术主要应用在汽车的车身、汽车转向、汽车底盘等配件上。

4工程塑料和复合材料

塑料是以非金属材料等有机物组合而成的, 它的密度小、耐腐蚀、易成型, 而且隔热、防振动、隔音的效果也十分良好。和金属钢板相比, 它具有良好的触感和外观色泽。塑料的机械性能会随着时间推移以及外界环境温度的变化而发生变化。近年来数据显示, 在汽车中塑料的应用量逐渐增加, 占到汽车车重的23.8%。塑料大都应用在座椅支架、防震条、仪表盘、散热器罩、挡泥板等其他内外装饰性配件上。在汽车功能件的应用上塑料的用量也越来越广, 比如汽车的发电机部分以及冷却系统等等。在制作车身的覆盖件时也会应用到塑料。复合材料就是纤维增强塑料 (简称FRP) , 它同时具有纤维和塑料的性能。目前常见的FRP主要是根据不同要求选取热固性树脂和玻璃纤维加工而成。除了玻璃属于增强用的纤维之外, 其中还包括合成纤维、碳纤维等。基体树脂可根据不同要求选取酚醛树脂、环氧树脂等。复合材料具有密度小、易成型、耐腐蚀、设计灵巧雅观、隔电等诸多优点, 它同时具有耐热性差、生产效率低、不能达到生产无损伤等不足。目前汽车上应用的复合材料还不是很多, 但是随着汽车生产技术的改善和提高, 前景仍然是十分可观的[4]。

5其他轻量化材料

继金属和塑料之后又兴起了第三大类材料那就是精细陶瓷。虽然仅有20年左右的发展史, 但是它具有良好的化学性能 (耐氧化、耐热冲击等) 和力学性能 (耐腐蚀、硬度高、耐磨损等) 。把精细陶瓷材料应用到汽车零件中, 不仅轻量化了汽车, 而且因为它具有耐磨损、耐热、耐腐蚀, 在汽车热交换器和汽车发动机燃烧室等应用时, 它大大降低了油耗, 同时也大大提高了使用功率, 也间接的起到了轻量化设计的效果。另外, 蜂窝夹层材料具有密度低、高刚性、高强度的优点, 所在很早在飞机材料上就采用了蜂窝夹层材料。但是在汽车上应用的还不是很多, 相信随着应用研究的发展, 会得到更多的应用。

6结语

伴随轻量化技术的发展逐渐趋于成熟, 其生产成型技术、配件的连接也不断提高, 针对不同要求选取不同材质的轻质材料, 把多种材料进行混合以此达到结果设计要求。同样相同的部件可以由不同材料制造而成, 以此达到材料与汽车零件功能的双重最佳, 这必将成为未来汽车设计理念的发展趋势。目前为止, 这项技术还不是很成熟、还有待继续开发与研究, 未来必有广阔的发展前景。

摘要：为了降低汽车油耗, 节约能源, 抑制环境恶化, 提升汽车性能, 把轻量化材料应用在汽车制造工业中, 减少轿车重量, 是一种行之有效的方法。本文主要介绍了在汽车工业中引用轻量化的设计理念和一些汽车经常使用的轻量化材料。

关键词：轻量化,材料,机械性能

参考文献

[1]宋年秀, 刘祥斌, 曲秀丽, 等.基于MSC.Patran的牵引车车架轻量化设计[J].公路与汽运.2013 (2) :1-6.

[2]姜丁, 陶祥贺, 濮卉, 等.承载式车身——汽车轻量化的制胜法宝[J].汽车运用.2013 (3) :51-53.

[3]闫辉.汽车车身轻量化材料的应用研究[J].机械研究与应用.2013 (1) :140-142.

北美汽车轻量化材料技术发展动态 篇8

关键词：北美,汽车轻量化,轻量化材料

2012年8月, 奥巴马政府发布了2025年企业平均燃油经济性法规的最终版本。按照新法规, 美国各车企2017~2025年款新车的燃油经济性平均值应达到54.5英里/加仑, 约合4.3 L/100 km, 比当前水平提高了近一倍。2014年2月25日, 奥巴马宣布将出资1.48亿美元建立轻量化金属材料研究基地。在油耗法规和研发资金的双重政策支持及引导下, 汽车轻量化技术的发展已成为北美汽车工业稳步复苏过程中的一个重要的战略方向。

1 北美汽车轻量化材料的应用

轻量化材料有两大类:一类是低密度的轻质材料, 如铝合金、镁合金、塑料和复合材料等;另一类是高强度材料, 用来减小钢板厚度, 如高强度钢、超高强度钢等。常见的轻量化材料相对于低碳钢的减重效果见表1, 从表中数据可看出应用轻量化材料较低碳钢减重15%~60%。

1.1 铝合金的应用

目前, 铝合金是汽车工业中最常用的轻量化材料, 具有质量轻、成形性高、耐腐蚀、高强度等特点, 使车辆更轻便、坚固、耐用、省油, 且铝合金熔点低, 便于回收。据美国铝合金协会调查数据显示, 在一辆汽车的生命周期结束时, 车用铝合金零部件的回收率平均高达90%。

在北美汽车市场中, 铝合金是仅次于钢铁的最常用的材料, 是构成气缸体、气缸盖、壳体、转向盘骨架, 底盘部分支架等零部件的主要材料, 且制造工艺及生产流程均已成熟, 已实现批量应用。图1所示为凯迪拉克某车型的铝合金支架, 采用大型空心铸造方式生产, 比钢铁材料支架减重40.7%。近几年, 随着材料技术和制造工艺技术的提升, 铝合金在车身、车门和车盖上应用比重也越来越大, 如新一代福特F-150的全铝车身。

1.2 镁合金的应用

镁的密度低于铝和钢, 强度高于铝和钢, 刚度与铝和钢接近, 具有良好的铸造性能, 轻量化效果显著, 被誉为可替代铝的轻量化材料。但由于耐腐蚀性差、生产工艺技术不成熟、材料成本高等原因, 镁合金在汽车上的应用发展比较缓慢。

北美是世界上汽车镁合金用量最大的地区, 正在使用和研制的镁合金汽车零部件有100多种, 多以压铸件为主, 取代铸铁、铝合金、塑料和钢制冲压焊装组合件, 包括转向盘、离合器、传动外壳、轮毂、发动机支架、行李箱盖板等。图2所示为雪佛兰克尔维特车型上应用的镁合金发动机支架, 质量为10.4 kg, 较铝合金支架减重35%。图3所示为通用开发的镁合金行李箱盖内板, 质量为1.2 kg, 较铝合金材料减重25%。美国汽车材料协会 (USAMP) 预计, 到2020年北美生产的每辆汽车镁合金用量约达到160 kg。

1.3 碳纤维的应用

碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料, 其强度达到钢铁的10倍, 质量仅为钢铁的1/4。碳纤维应用于汽车领域, 可极大地减轻汽车自重, 有效地降低二氧化碳排放量, 是一种不可多得的轻量化材料。

由于材料成本较高, 量产工艺不成熟, 碳纤维未在普通轿车上推广应用, 仅集中应用于中高端跑车、运动赛车和一些高端越野车上。但作为新兴材料, 碳纤维的成本有大幅压缩的空间, 未来将会是一种重要的轻量化材料。目前, 北美汽车整车企业及零部件企业正在研究和开发越来越多的碳纤维产品, 北美一家碳纤维产品供应公司开发出双层材料发动机罩, 该件由两部分组成, 外部结构面板采用轻量化玻璃增强纤维镀膜板, 见图4;内部结构面板则采用碳纤维增强材料镀膜板, 见图5。与钢制发动机罩相比, 普通碳纤维发动机罩减重幅度约为20%, 而这款双层材料发动机罩减重幅度高达47%。

2 北美典型轻量化车型介绍

在传统观念中, 北美汽车的主要特点是大、沉重及高油耗, 随着轻量化技术的发展, 这些传统观念逐渐被改变, 北美汽车企业用更多的轻量化产品来证明北美汽车也可以更轻便、灵活、节能、环保。

2.1 2015款福特F-150

作为北美汽车文化的象征, 皮卡在美国汽车市场上占据着不可撼动的地位。福特F-150是销量最高的一款经典皮卡车型, 传统皮卡主要使用钢材, 整车质量大, 燃油消耗高。

福特公司从2009年开始研发新一代F-150, 用全铝车身代替钢制车身, 且悬架系统、车门、发动机罩、前/后保险杠等部位也采用铝合金。由于铝合金具备高度抗氧化性及防锈特性, 因此铝制车身不仅能够有效保护汽车外观, 而且内部的零部件不易氧化或腐蚀, 极大地提高了汽车的耐用性。与现款相比, 新款车型将减重340 kg, 燃油经济性将提升20%, 将成为有史以来最节油的皮卡车型。2015款福特F-150的全铝车身见图6。

虽然铝合金材料成本较钢铁高, 但铝合金可大幅度地减轻车身质量, 提升燃油经济性能, 减重之后, 车辆的操控性也可得以改善, 整体而言可提升车型的市场竞争力。

3.2 2014款凯迪拉克ATS

凯迪拉克ATS是一款紧凑型豪华运动型轿车, 应用了大量有效的轻量化材料, 将整车质量控制在1 550 kg, 有可能成为同级车型中最轻盈的车。

凯迪拉克ATS采用多种轻量化材料, 大到车身构造, 小到内部配置, 每一处细节都体现了轻量化设计。整车大量使用高强钢和超高强钢, 这些钢材的强度是普通钢材的4~8倍, 提升整车强度的同时也均衡地控制了质量;全铝前副车架及镁铝合金悬挂构件比钢制冲压副车架减重近50%;全铝发动机减轻了车头质量, 实现了50∶50的重量分配, 改善了操纵性;镁合金发动机支架及铝合金发动机罩比铸铁支架、冲压钢板减重50%;声学夹层前风窗玻璃替代钢化玻璃, 减重的同时降低了风噪声;车内的Bose音响采用了更高级的钕磁铁作为扬声器材料, 比普通磁铁材料扬声器更轻薄, 可以安装在车辆任何位置, 保证高品质音色的同时又减轻了车身质量。凯迪拉克ATS的“元素周期表”见图7。

4 结束语

北美国际汽车展是全球五大车展之一, 展示的新产品和新技术代表着全球汽车工业未来的发展趋势。2014年, 北美国际汽车展的一个重大产业变革是各车企相继推出或研发更轻型的车身及零部件, 由传统材料逐渐转向高级铝合金、镁合金和碳纤维等轻质材料, 且“多材料组合的轻量化结构和合适的材料用于合适的部位”无疑是未来轻量化选材的发展方向。

材料加工技术创新与汽车轻量化 篇9

自世界上第一辆汽车在德国产生至今, 汽车工业得到大面积的传播和飞速的发展。汽车的普及不仅仅便利了人们日常的生活, 也对生产发展产生促进作用。但是, 汽车也消耗了极大的矿产和油气资源, 造成了严重的污染。为减排节能, 汽车的轻量化成为了新的趋势, 减轻汽车重量, 不仅减少了制造汽车消耗的资源, 更能最大的节省油气资源, 减少废气的排放量。但是, 减轻汽车的自重与人们对高安全性能的汽车产生了新的矛盾, 汽车的自重依然在增加。过去几十年里, 汽车轻量化的研究成果显著, 材料工程科技的发展起到了关键作用。钢铁零件的减少, 新工艺的形成, 对工件的结构进行了优化, 减少了材料和资源的消耗。

1 现代汽车制造应用的新材料

1.1 高强度, 超高强度刚

高强度钢能够实现材料薄壁化, 对普通钢板进行取代, 降低车重[1]。但是, 铝, 镁合金等材料自身的性能有上线, 工艺的要求难度大, 价格高, 因此未为实现普及。在这方面的研究中, 各国都取得了显著的成就。日本在上个世纪七十年代开始就已经应用这种技术, 以此来抵抗石油危机的冲击。这种刚内含有, 磷钢板, 烘烤硬化钢板, 双相钢, 析出强化钢, 相变诱导塑性钢等。首先由零件相结构进行覆盖, 逐步遍及车身。日本、瑞典等国相继进行研发。与国际相比, 我国的研究水平还需提高, 因此要加大研究力度, 以汽车结构的设计和材料选择最优为基础, 与之结合, 加快汽车轻量化进程。

通过冶金, 对钢的成分进行变更, 提升组织与性能。进行热处理, 改变组织性能, 以实现材料更轻。但是这种钢, 成形困难, 反弹性大。因此, 要应用冲压成形、焊接等多种技术。

1.2 轻金属材料

1.2.1 镁

镁合金拥有高比强度和高比刚度的优点, 采用镁进行汽车零件的制造能够提升轻量化的效果[2]。镁的熔点较低, 能够回升再利用, 消耗能源也较少。镁合金的零件, 尺寸较为稳定, 抗震性更好。上世纪中叶, 镁合金价格较低, 德国的众多汽车都使用其作为汽车的结构零部件。近些年随着研发的进程不断发展, 镁合金的抗腐蚀性也得以提升。

1.2.2 钛

钛的质量较轻, 强度很高, 有很强的耐腐蚀性。但是钛的价格过于昂贵, 在汽车上的应用较少。钛的应用, 能够减轻汽车重量, 节约能源, 减轻震动, 降低噪音, 减少污染, 延长汽车寿命, 提升汽车的安全和舒适性能。目前, 钛的运用范围是汽车的发动机及相关零部件。而这些零部件恰恰都是经常遭遇腐蚀, 磨损的部分。由于高昂的价格, 只有赛车制造商, 钛应用较为普遍。

2 创新成形工艺

汽车制造中的锻造、冲压、铸造, 焊接等成形的加工工艺是核心的、基础的技术。该工艺进行创新, 不仅能降低制造的成本, 对汽车质量进行提高, 还能促进汽车轻量化的进程[3]。

2.1 液压

液压的成形, 主要介质是流体, 实现对金属进行塑性。该工艺较普遍的是内高压, 将高压液体充满金属管中, 用模具进行施压变形。这种工艺能够实现经济效益最大化, 简化模具的结构, 缩短生产的周期, 能够制造更复杂的工件, 极大的提升了汽车的性能———安全性, 舒适性。

2.2 剪裁和拼接

传统的零件制造, 毛坯材料较为单一, 过程方便, 但是不够优化。当前为了优化材料的应用和工艺, 开始对毛坯材料进行剪裁拼接, 不同种类的毛坯通过焊接, 热处理等方式进行结合, 产生不同的作用。极大的提升性能, 最大的节省材料。

3 结束语

在汽车工业的发展中, 人们提升了对安全和舒适汽车的要求, 汽车的自重依然在增加, 高消耗高污染尚需更好的方案解决。汽车的轻量化成为了节能减排的必然要求。在这个过程中, 材料比强度的提升很重要, 通过对传统部件强度的提高, 实现其材质的轻化。创新冶炼, 热处理等相关措施, 通过特殊加工将晶粒进行细化, 钢板也能获得较高的强度, 其生产的效率很高, 成本消耗较低。液压方面的创新, 能够更好的优化汽车的构造, 缩短生产的周期。对复杂零件也能加大制造, 能极大的提升汽车的性能, 减少零件数量, 汽车的自重。这也使得当前应用最广泛的方式。最后, 毛坯技术的剪裁和拼接不断的发展, 也应用到广泛的范围中, 工件的结构得到优化, 材料作用更高, 推动着汽车的轻量化。对这一技术必须抓紧研发, 进一步推广。

参考文献

[1]苏峰.第2届中国国际汽车复合材料与汽车轻量化创新材料成型技术高峰论坛会议圆满成功成果引人瞩目[J].纤维复合材料, 2013, 2:58-59.

[2]刘超, 陈一龙.科学设计和系统集成是汽车轻量化前提[J].新材料产业, 2015, 2:2-4.

[3]朱杨俊, 孙慧平.机械工程前沿研究在汽车轻量化中的应用前景分析[J].汽车零部件, 2013, 12:70-72.

[4]唐靖林, 曾大本.面向汽车轻量化材料加工技术的现状及发展[J].金属加工 (热加工) , 2009, 11:43-44.

[5]冯锋, 王欣, 张, 等.产业技术创新战略联盟治理结构、机制与问题—以汽车轻量化产业技术创新战略联盟为例[J].科技管理研究, 2014, 7:11-14.

[6]王昌文.商用车需要“瘦身”轻量化亟待突破—我国商用车轻量化存在四大难点, 应从七个方面下功夫[J].重型汽车, 2008, 2:71-72.

[7]马鸣图, 柏建仁.汽车轻量化材料及相关技术的研究进展[J].新材料产业, 2006, 6:58-59.

探讨汽车的轻量化技术运用方法 篇10

1轻量化技术运用中优化设计的作用

1.1结构的设计

对于汽车优化设计,其主要针对的是车身以及关键零部件。进行优化设计的时候,需要考虑的有:(1)对车身空间结构进行优化,达到不同工作载荷的要求;(2)减小或者是减少车身不必要的尺寸、各种零件的数量以及零部件厚度;(3)不断优化零部件外形,尽量减少多余的结构或者是增强重要构件数量。

1.2材料的确定

优化设计主要是通过科学设计汽车产品,在与汽车使用性以及经济性具体要求相符的条件下,采取相应的轻量化材料,这时候设计者经验以及CAE技术就显得特别重要。其中设计者的经验能够通过不断积累获得转化,属于轻量化数据库里面的专家系统[1]。此外,依据设计的静动力学相关分析,整车性能的深入研究以及主要件生产工艺具体模拟过程可知,CAE技术能够为材料的选择进行合理预判。

1.3预置工艺

由于汽车结构十分复杂,其工艺实现会严重影响到整车轻量化效果。随着汽车业的不断发展,各种复合材料、高强钢以及铝镁合金不断出现,同时也对应用工艺方面的要求更加高[2]。其中主要有:一些部件,比如轿车副车架,本身形状十分复杂同时生产难度较高,液压成形可以提供一个有效解决途径;界别比较高的高强钢,其对成形性方面的要求比较高,热成形技术就可以有效解决该问题。利用CAE技术能够对这些工艺所具有的可行性以及路径进行有效的分析。

1.4试验仿真

所有车辆的好坏,均需要试验的验证。汽车轻量化整个发展历程中,国外一些汽车检测法规开始用CAE分析法取代某些试验测试,并且其结果获得了各界确认,最终变为了一项标准要求。其中对汽车轻量化造成严重影响的相关试验主要是:保险杠碰撞试验、自车身弯扭试验以及自车身NVH试验等,这些试验均能够利用CAE技术取得比较理想的仿真效果。

2轻量化技术运用中各种新材料以及新工艺的作用

2.1新材料的运用

(1)高强钢属于轻量化的主要材料,大量使用这种高强钢不仅可以使整车轻量化,同时还可以确保汽车自身安全性以及可靠性,所以,高强钢实际使用面比较广,同时量也非常大。

(2)铝合金属于轻质材料,本身抗腐蚀性非常好,具有广阔应用前景。最近几年,汽车制造过程中铝材用量越来越大,其中主要包含有锻铝或者是铸铝、板材以及挤压材,一般使用于车轮、车身结构、外覆盖件以及空间框架等位置。

(3)镁合金是一种比铝质量更轻的材料,具体体积质量只有1.8千克/立方米,获得的轻量化效果非常显著。这种材料最开始是在方向盘骨架、壳体类以及气缸盖罩盖等部位使用,当前已经逐渐应用于支架类零件、座椅骨架以及仪表盘骨架部位。

(4)塑料和各种纤维复合材料也开始广泛应用于汽车工业领域,其中汽车上所采用的塑料件已经有数百个[3]。对于重型卡车,其所使用的塑料以及复合材料量高达150千克,主要包括普通的塑料以及强度比较高的复合材料。

(5)二十世纪六十年代发展起来的新材料主要包括金属基复合材料,并且在八十年代之后得到了迅猛的发展。对于汽车工业生产而言,其所采取的MMC大部分为纤维增强或者是颗料增强的相应铝基复合材料。这种材料在刹车系统零部件以及发动机中得到了广泛的应用。其中发动机零件包括气门挺柱、缸套、活塞、摇臂、连杆以及活塞销,而汽车刹车系统主要在刹车盘以及刹车毂中得到应用。

2.2新工艺的运用

2.2.1热成形技术的具体应用

为了同时实现轻量化以及增强汽车性能的目的,就应该选择强度较高的相应轻量化材料。现阶段,目前,如果乘用车的车型已经达到Uncap碰撞4星或者是5星级水平,那么其主要安全件里面(A柱,B柱,C柱以及保险杠防撞梁和防冲柱等)一般采用的是抗拉强度达到1 500 MPa并且屈服强度达到1200 MPa相应马氏体钢,这样高的强度之所以可以实现,主要是因为热成形钢材以及相关工艺技术的迅猛发展。材料自身屈服强度以及延伸率会对其加工成形性产生直接的影响,同时材料的断裂应变与其屈服强度以及材料的温度存在紧密的联系[4]。当温度为900℃的时候,热成形钢具体屈服强度将会减小到150MPa,并且断裂应变超过50%,这时候热成形钢自身成形性以及可加工性均非常好,当热成形过程结束后,开展冷却淬火工作,使其达到高强度,同时固定了处于热成形状态下的相应形状。

2.2.2液压成形技术的具体应用

所谓液压(也就是内高压)成形,主要是指选择液态物质当做施力介质,通过施力介质处理坯料,使其贴合凸模或者是凹模面成形。其中液压成形可以分为两种,分别是板材液压成形以及管材液压成形。进行汽车工业生产的时候,一般选择管材内高压成形方法。对于管材液压成形方法而言,其所具有的优点主要有:(1)可以节约材料用量;(2)降低后续工作量;(3)因为焊接减少,所以能够增强构件强度以及刚度;(4)和冲焊件进行比较,其材料利用率处于95%~98%范围内;(5)减少生产成本以及模具费用支出。

2.2.3激光拼焊板技术的有效应用

因为激光焊接技术具有一定特殊性,并且焊接速度非常快,具体热影响区比较小,所以,激光拼焊板材具有比较理想的成形性。这种拼焊板技术可以把各种表面处理状态、不同厚度以及不同强度的相应板材利用激光拼焊集成为整体板坯进行冲制,通过这种方式能够选择减少模具数量以及后续生产工序环节,达到减小生产成本的目的,同时确保零部件质量,改善零件结构,将各种强度以及各种厚度板材所具有的特性充分发挥出来了。

2.2.4金属半固态成形技术的有效应用

这种技术所具有的特点主要为:节能环保、高效并且高性能以及低成本。通过多年的有效发展,这种技术的应用越来越成熟。二十世纪九十年代,西方国家已经发展至产业化应用这一阶段,同时促进了铝合金材料在汽车结构零件制作中的广泛应用[5]。现阶段,瑞士Alusuiss、德国EFU以及法国Pechiney公司等都具备较大规模的产业,同时在汽车零部件生产中得到了大量的使用。单件尺寸以及质量也越来越大。

3轻量化技术运用中LCA的作用

所谓LCA,主要指客观评价产品生产工艺和生产活动环境负荷,其利用辨识并且量化能量、具体物质消耗和因为生产而产生的废弃物排放量的方式来评估能力以及物质利用给周围环境造成的影响,从而获得改善产品或者是生产工艺的途径,属于有效工艺评价方法。对于轻量化而言,不仅应该减轻汽车质量,同时还应该符合汽车LCA,这是因为LCA主要追求的是产品整个生命周期不对周围环境产生大的影响,能够尽量提高可耗竭资源实际使用效率,降低材料以及能量的消耗量,对各种可再生能源进行充分的利用,达到保护环境的目的。

4轻量化技术未来应用前景

未来轻量化技术的进一步发展将一直围绕材料的使用进行,全球各国为此均已经采取了多种措施:其中美国PNGV计划认为材料的选用主要是塑料复合材料、高强钢以及铝/镁合金,通过这些材料达到汽车轻量化的目标,同时强调了广泛运用轻质材料所具有的重要性;落实ULSAB-AVC计划的时候,把轻量化目标范围延伸至发动机支架、汽车超轻钢悬架系统和别的结构件,生产出的车身燃油效率得到了显著改善,同时材料十分容易回收,能够减少成本投入。

中汽协发表了《汽车轻量化意义》,内容主要面向未来,并且要求分析并且优化汽车总体结构的时候,应该在以下方面实现轻量化:附件轻量化、零部件的精简化以及整体化、车身轻量化、发动机轻量化、变速器轻量化、悬架轻量化与车身轻量化。现阶段,国内厂家正在研究客车、普通轿车以及商用车所使用的轻量化材料具体应用技术以及使用性能,发现高强钢以及铝材料的使用结果非常值得期待[6]。

5结语

汽车生产过程中,各种轻量化材料已经得到了普遍应用,未来汽车工业主要发展方向就是汽车轻量化。现阶段,经常使用的轻量化技术为:优化设计技术、材料技术、LCA生产技术。对象研究表明,以后汽车工业生产相应实现全方位轻量化目标,就应该将发展重点放在材料轻量化方面,对促进汽车工业进一步发展非常有利。

参考文献

[1]范子杰,桂良进,苏瑞意等.汽车轻量化技术的研究与进展[J].汽车安全与节能学报,2014,5(1):1-16.

[2]胡明宝.汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径[J].消费导刊,2015,12(12):361-361.

[3]范军锋,冯奇,凌天钧等.汽车轻量化与制造工艺[J].机械设计与制造,2009,38(7):141-143.

[4]曹学涛,崔建磊.轻量化技术在汽车工程中的应用[J].山东工业技术,2016,95(6):87-87.

[5]向晓峰,魏丽霞,马呜图等.汽车轻量化技术的应用[J].汽车工程师,2012,16(5):57-59.

汽车轻量化，高性能纤维机会来了 篇11

汽车在人们的生活中是不可或缺的交通工具，但汽车在给人们带来交通便利的同时，也带来了环境污染和能源消耗等问题，为了应对这些问题，节能减排已经成为汽车工业的重要研究课题。数据显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%～8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3～0.6升，二氧化碳排放可减少约10克/公里。因此，基于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为世界汽车业发展的潮流。

而轻质高强纤维材料的应用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。

高性能纤维的机会来了。在12月21日举行的“纺织之光”中国车用纤维新材料及应用重点成果现场推广活动暨高性能纤维与汽车轻量化技术创新发展战略研讨会上，中国纺织工业联合会副会长兼秘书长高勇指出，纺织工业在“十一五”、“十二五”期间承担了很多国家支持的新材料工程开发项目，经过两个五年的攻关，如今陆续进入了产业化阶段。过去在新材料领域的空白，已经基本得到填补，特别是碳纤维、芳纶、聚酰亚胺、聚苯硫醚等高性能纤维大部分实现了产业化应用，取得了丰硕成果。他强调，面对“十三五”，国家对新材料的支持重点发生重大改变，从过去支持新材料转变到扶持高端材料产业，产业化应用成为重点。新能源汽车轻量化是国家重点支持的项目，这为高性能纤维和复合材料的应用提供了广阔空间。

六院士领衔助推高性能纤维应用

在同一场合，纺织业内六位院士同时到场的情况并不多见，这是由于“高性能纤维与汽车轻量化技术发展”这一话题，引起了郁铭芳、周翔、蒋士成、孙晋良、姚穆、俞建勇六位院士的极大关注。去年3月，中国工程院专门启动了“高性能纤维与汽车轻量化技术科技创新发展战略研究”咨询项目，目前已经进行了大量文献资料收集，从对专家和企业高层人员问卷调查访问，到有关高性能纤维、复合材料、汽车及飞机高铁等制造企业实地考察，进行了调研和座谈等一系列活动，预计今年一季度即将结题。

蒋士成介绍说，轻量化是制造业提高科技水平和竞争力的核心技术之一，高性能纤维增强复合材料是轻量化的有效途径。轻量化技术也是“中国制造2025”的重点领域。高性能纤维增强复合材料可以部分代替金属材料，而且近年来发展迅猛，正在推广应用到飞机、汽车、高铁、电力能源、机器人、建筑、化工与海洋工程等制造业各个领域，将显著提高制造业科技水平和竞争力。汽车是我国支柱产业，迫切需要节能减排技术，轻量化是节能减排的最有效途径。我国几乎所有汽车主机厂都在开展碳纤维复合材料汽车研发和制定轻量化技术应用的规划。

蒋士成在指出高性能纤维领域不足时说，我国高性能纤维与复合材料轻量化技术产业已经初步建立，但制造业终端应用技术滞后，一般制造业领域缺乏复合材料结构设计能力，应用国产碳纤维不多，国内碳纤维生产线开工率低，影响质量稳定性和生产成本，终端客户更无法使用，大多集中于小丝束碳纤维，市场容量有限，生产企业亏损严重。

对于近一年来，高性能纤维轻量化技术的进展，东华大学教授余木火认为，首先，一年前提到轻量化技术，大家会产生不少疑问，如今情况已经发生根本变化，高性能纤维与复合材料是轻量化工程化的有效途径，在制造业中有望大规模推广应用，从政府到企业必须立即采取行动。汽车行业是轻量化技术应用发展最快的行业，谁掌握了碳纤维谁就是未来汽车企业的龙头。第二，以前汽车领域的人不熟悉复合材料，材料领域的人不懂汽车，目前这种状况在不断改变，未来汽车行业通过这种改变将形成正向开发能力。第三，我国还正在制定高铁的轻量化计划，令人鼓舞。第四，碳纤维要在工业上应用必须要实现低成本化、大规模化，一个型号的车型上市就会拉动上千吨碳纤维供应，但国内大多是小丝束生产，市场有限，大丝束从原丝、氧化碳化、织物到高速自动化成型设备也有企业在涉足。第五，零部件自动化快速量产技术有所突破。第六，一体化成型技术也取得进展。

对于高性能纤维与复合材料轻量化产业的发展，余木火建议，首先要建设示范工程，该工程要形成从上游到终端应用的闭环机制，使得产业链各环节都能提高开工率，通过政策支持使产业链各环节产生利润，从而建立高性能纤维在制造业中应用的循环体系，树立行业信心，培育一种盈利模式，提高纤维质量，降低成本，拓展高性能纤维在其他领域的应用。第二，依靠国家支持，集中资源，集中终端用户，培育万吨级高性能纤维龙头企业。第三，建立面向产业的知识库平台、面向关键技术和人才培养的工程实验室。第四，在有条件的地方建立产业园区，通过园区聚集人才。

2万辆汽车可带动千吨级碳纤维生产线

目前，我国也有一些企业开始探索碳纤维及其复合材料在汽车方面的应用。奥新新能源汽车有限公司是专业从事纯电动和增程式纯电驱动车辆研发、生产和销售的高新技术企业，已成功研发出纯电动轿车、纯电动货车等多款车型，广泛应用于城市短途代步、物流、邮政、环卫等领域。去年1月，我国首辆碳纤维新能源汽车在奥新成功问世。公司总经理史践说，电动企业最大的问题是“跑不快，跑不远，能耗高”，主要原因是化学电池与液体燃料相比能量不高，因此，电动汽车第一要素就是解决轻量化问题，即重量问题。电池占整车质量的30%以上，所以复合材料是电动汽车减重的最佳出路，可以有效平衡电池所增加的重量。碳纤维复合材料是新能源汽车的必然选择，碳纤维是轻量化材料中唯一能使零部件减重一半以上的材料，也是传统汽车减重、实现燃油减耗的重要措施。汽车企业愿意与高性能纤维企业联合，从新能源汽车入手，把高性能纤维用量做起来。

史践认为，下一步还要解决一些共性问题，比如碳纤维的结构设计、数据库建立、成型、加工、粘接、涂装工艺，可循环利用技术、可修补技术等。还要由汽车企业和高性能纤维企业共同建立起公共研发、检测平台和标准体系。

对于碳纤维的需求，史践坦言“大丝束太少了”，24K是大丝束的边界，24K以上才能更好地满足需求，降低成本。他给碳纤维企业描述了乐观的前景，汽车是大批量生产的产业，可以拉动高性能纤维连续满负荷的生产，公司将在原来热固成型年产千辆级基础上达到2万辆能力，未来底盘也有望采用碳纤维复合材料。2万辆汽车产量即可以带动一个千吨级碳纤维生产线。中国新能源汽车2020年要达到500万辆，车用复合材料大有可为。

高性能纤维企业齐发力满足汽车轻量化需求

对于如何降低碳纤维生产成本，中复神鹰碳纤维有限公司总经理刘芳认为，在碳纤维的生产成本中，原丝成本占到总成本的70%左右，因此低成本的原丝制备技术是碳纤维低成本化的重要途径。干喷湿纺丝喷丝板孔径大，单位时间供浆量多，在空气段可实现数倍正牵伸，纺丝速度在300m/min以上，是湿纺4倍以上。在同样幅宽的设备上，产能是湿纺生产线的2倍以上，生产效率高，单位成本可降低10%。截至2015年底，中复神鹰共销售各类碳纤维7000余吨，从2013年起主要以干喷湿纺碳纤维为主。未来低成本实现路径主要靠提高纺丝速度，以及增大纺丝丝束从12K到24K，并与国内厂家进行多轴向织物制备工艺开发，拓展碳纤维在汽车上的应用。

吉林碳谷公司的碳纤维原丝生产技术曾经获得纺织之光科技一等奖，据吉林碳谷公司负责人王继军介绍，目前公司已经有1K～24K、48K 碳纤维原丝的生产能力。主要通过增加纺位数量、提高纺丝速度、提高总旦数等方法降低生产成本，往往是二或三种方法同时使用。他认为，未来几年中国四大产业将带动碳纤维市场强势增长，分别是汽车轻量化、高速铁路领域、海上风力发电、大飞机项目。他同时认为，碳纤维复合材料在汽车工业中应用需要解决的问题首先是理念问题，复合材料不应作为金属材料的替代材料，重点在于碳纤维复合材料在汽车上应用的系统解决方案。此外，复合材料供应商要与汽车制造企业一起创新战略合作模式，发展低成本材料，开发大丝束碳纤维及其织物，并拿出有吸引力的价格。

常州宏发纵横新材料科技股份有限公司采用轻量化复合材料制造出第一辆模块化大巴，公司总经理谈昆仑说，采用复合材料制造减少了模具投资，取消了原有的大型装配车间，以及焊接、酸洗、涂装的投资，零配件可在异地组装，2天即可组装一辆车。宏发纵横采用展纤、混编、预定型、高压快速成型、高性能低成本装备等技术实现了低成本制造。

河北硅谷新材料有限公司的“高模量芳纶产业化关键技术及其装备国产化”项目曾获2014年纺织之光科技一等奖，公司还成功突破了碳纤维复合芯生产的壁垒，设计生产了新型碳纤维复合材料导线芯，并实现了产业化，引发输电领域的革命。公司副总经理李东风对未来充满希望，他说，尽管芳纶纤维和碳纤维目前实现盈利还很难，但公司将一如既往加大投入，大力发展碳纤维和芳纶纤维下游产品，推进碳纤维和芳纶纤维的发展。

电动汽车轻量化技术 篇12

1 创新材料加工工艺应用分析

1.1 裁剪、拼接工艺

以往, 在汽车零件制造方面主要使用矩形、圆形等截面进行板、棒等材料的加工。由于材料单一, 所以, 具有操作简便的特点, 但材料损耗较大, 且性能不够理想。裁剪、拼接工艺是在传统零件制造工艺的基础上加以改进的材料加工工艺, 通过焊接、热处理、辊轧等方法将材质、截面、性能等不同的材料裁剪后拼接起来。这样不仅可以将材料的利用度最大化, 还可以提升零件的性能。

1.2 液压成形工艺

液压成形工艺又称液力成形工艺, 该项工艺是利用模具、液体对金属等材料塑形的加工技术。液压成形分为2 类: (1) 金属板料液压成形。其中, 一半模具使用高压液体使金属板料塑形, 最终取得工艺零件;针对传统工艺中底部强度不足拉深件, 可通过反向液压预成形的方式来解决。 (2) 内高压成形。将高压液体充满金属管, 再通过模具加压的力量将其塑形。

液压成形工艺具有多种优点: (1) 该工艺应力状态极佳, 可以配合冲孔、压印、弯曲等多道工序, 且承受变形的能力较强; (2) 应用液压成形工艺可简化模型结构, 使生产周期大大缩短, 有效提升了工件制造的效率和经济效益; (3) 利用液压成形能制造出多种结构复杂的工件, 可减少汽车配备的零件数量, 从而减轻车身质量, 使汽车更加舒适、安全。

2 新材料在汽车制造中的应用

2.1 轻金属材料

轻金属材料有以下3 种: (1) 钛。钛为银白色的稀有过渡金属, 含量相对丰富, 具有强度高、质量轻、耐腐性强的特点。使用钛作为汽车制造材料不仅可减轻车辆自重, 还可以减振、减污、节能、降噪, 使汽车的舒适度、安全性等提升, 并延长使用寿命。目前, 钛主要用在汽车发动机及其相关的零件中, 比如车轮、离合器、转向齿轮、摇臂、气门座、气门、连杆、紧固件、气门弹簧等。但钛的价格极高, 因此, 目前主要应用在专业赛车的制造中, 一般汽车则较少使用。 (2) 镁。以镁为基础, 添加其他元素后可形成镁合金, 其密度很小, 具有比弹性模量大、比刚度高、比强度高、承受冲击载荷力强、消振性好和散热性好等特点。目前, 在汽车制造中, 用镁合金主要应用在发动机缸盖、方向盘柱、进气歧管、仪表板横梁、衬底、变速器壳体、座驾椅等部件中。镁合金的价格没有钛高, 在汽车制造中的使用更加普遍。 (3) 铝。铝为银白色的轻金属, 具有良好的延展性, 含量丰富, 具有质量轻、耐腐蚀、加工性能好和消振性好等优点, 应用于汽车制造中具有明显的减重效果。主要应用在凸轮座、连杆、油管、摇臂、空调、换热器、车轮盖、座椅等部件中。目前, 铝虽然在汽车制造中的应用较为普遍, 单与钢材料相比, 铝及铝合金的价格更高, 因此, 这在一定程度上限制了铝在汽车制造中的应用。

2.2 高强度和超高强度钢

抗拉强度>165 kgf/mm2, 屈服强度>140 lgf/mm2的合金钢被称为超高强度钢, 按照显微组织与合金化程度分为高合金、中合金、低合金、半奥氏体、超低碳等。钛、镁合金等金属材料受到价格、工艺要求的影响, 其无法普遍替代普通钢, 而高强度和超高强度钢可取代普通钢板, 从而实现汽车材料的薄壁化。目前, 主要通过热处理和冶炼的方式获取高强度钢, 但高强度钢具有回弹大、难成形等工艺缺点。因此, 在焊接、冲压成形等制造环节, 可通过伺服压力机、热冲压等方式解决此问题。

2.3 非金属材料

除了钛、镁、铝等金属材料之外, 陶瓷、塑料、非金属轻质材料、非金属基复合材料等被广泛地应用于汽车制造中。其中, 使用量最大的是塑料, 其制造成本低、减重效果十分理想, 目前, 很多汽车零部件, 比如把手、电开关、车底板、刮雨器、门框、安全扣带、防冻板、保险杆、托架、仪表板等均普遍使用塑料材料制造;碳纤维复合材料属于非金属材料, 具有强度高、质量轻、耐腐蚀和耐蠕变等优点, 在汽车制造中得到了普遍应用, 具有良好的减重效果, 主要应用在车架、车身、摩擦片、悬架等结构部件中, 强度较高的有机纤维复合材料还可以取代普通的钢板材料。

3 结束语

综上所述, 汽车轻量化是今后汽车制造行业发展的主要方向之一, 是提升汽车的舒适度、安全性等综合性能的重要方式。随着科技的发展, 汽车制造领域相关的材料加工技术、新材料的研发技术等也在不断创新, 各种具有良好加工性能、质量轻和耐腐蚀等优点的新型材料将逐渐被应用, 从而促进汽车的轻量化发展, 实现节约能源、减少污染的目标。

参考文献

[1]顿栋梁, 宋发宝, 程康, 等.GMT材料的制备工艺及其在汽车轻量化方面的应用研究[J].汽车工艺与材料, 2015 (11) .

[2]崔景.材料加工技术创新与汽车轻量化[J].科技创新与应用, 2015 (16) .

[3]郑思泽.汽车轻量化技术[J].科技与创新, 2016 (01) .