轻量化载货汽车的国内外研究现状与发展趋势

2023年11月19日发(作者：2023新一代雷克萨斯es)

轻量化载货汽车的国内外研究现状与

发展趋势

汽车轻量化是一个完整的概念，是指汽车在保持原有的行驶安全

性、耐撞性、抗震性以及舒适性等性能不降低，且汽车本身造价不被

提高的前提下，有目标地减轻汽车自身的重量。汽车轻量化是设计、

材料和先进的加工成形技术的优势集成。可见汽车轻量化实际上是汽

车性能提高、重量降低、结构优化、价格合理四方面相结合的一个系

统工程。

1、国内外同行业研究现状

近年来，随着汽车工业的迅猛发展以及人们生活水平的提高，汽

车保有量急剧增加，对能源的依存度也越来越高，节能和环保已经成

为世界汽车工业目前发展面临的两大难题。研究表明，降低汽车重量

能够有效降低油耗以及排放，整车质量每下降10%，油耗下降6%～8%，

排放下降4%～10%，轻量化已经成为汽车工业的一个重要发展方向。

德国、美国、日本等汽车制造大国纷纷加强轻量化在汽车领域的应用，

并取得了较好效果。

轻量化已经成为汽车工业发展的必然趋势。各国纷纷收紧汽车能

耗及排放政策能源与环境危机加速了各国政府对汽车能耗和排放的

严格控制，日本从1966年就开始加强对汽车排放的控制，其2005年

开始实施的长期限制标准被誉为世界上最严格的尾气限制标准。2009

年5月，美国奥巴马政府也宣布了限制汽车温室气体排放和油耗的新

法规，要求在2016年新车平均燃油经济性要在2007年水平基础上提

高42%。此外，韩国也计划于2020年继续收紧对于汽车排放的控制

法规。轻量化设计将成为目前改善汽车能耗和排放的必要途径之一。

详见下表：

表：部分国家汽车燃油经济性/温室气体排放标准

2015年 2020年 2025年

欧盟 130g/km 95g/km 75g/km

日本 17.0km/L 20.3km/L

美国 32.6mpg 44.8mpg* 54.5mpg

中国 6.9L/100km 5.0L/100km 4.0L/100km

各国政府高度重视汽车轻量化技术研究。美国政府早在1993年

就提出了新一代汽车合作计划（PNGV），其中整车轻量化应用技术是

其中主要的技术路线，2002年又提出了自由合作汽车研究（CAR）计

划，轻量化也是核心的技术路线之一。2005年欧盟第六框架计划之下

也开展了超轻车身联合研发项目（SuperLIGHT—CAR）研发项目，目

的是减少轿车质量、节约燃油和减少CO2排放，实现车身减重30%。

此外，世界钢铁联盟也先后开展了超轻量化钢汽车车身项目、超轻量

化钢先进汽车项目等，加强汽车轻量化相关技术攻关。

与国外汽车轻量化技术发展相比，国内轻量化发展起步较晚，

但是这一技术已成为我国诸多学术研究的热门之一。近年来，我国也

取得了不少关于汽车轻量化技术方面的成果。在“九五”与“十五”

期间，一批新材料项目入选了国家高新技术项目和国家科技部攻关重

大项目，有力地促进了我国汽车轻量化技术的发展。2007年在中国科

技部等政府部门的支持下，由汽车工程学会牵头，组建了汽车轻量化

技术创新联盟，足见国家对汽车轻量化技术的重视。

轻量化技术经过多年的发展，形成了车身结构、轻量化材料使用、

先进制造工艺到材料回收再利用等技术手段。其中以轻量化材料和先

进制造工艺的效果尤为显著，在汽车上应用铝合金、镁合金、碳纤维

和工程塑料等。比如说发达国家轿车铝材料量平均已达到133kg，铝

化率已为12%；而国内车辆铝材料量不到60kg,铝化率才不到5%。国

内外轻量化技术差距还是比较明显的。在电气部分主要体现在线束方

面，近年来铝导线、细径化越来越受到线束厂与汽车生产商的重视。

国外厂商主要有德尔福、李尔、失崎、住友、古河等，国内上海德尔

福派克正扶持北京福斯研发铝导线。古河为一汽丰田陆地巡洋舰生产

的门线束和驾驶室内线束，部分回路采用了铝导线。李尔已为通用、

宝马、Audi等部分车型的线束局部采用了铝导线。德尔福为丰田普锐

斯车的电机到逆变器回路采用了 15mm的铝导线。

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2.轻量化载货汽车的未来发展趋势

随着汽车的产量和保有量日渐提高，汽车行业已经成为中国的

支柱产业,在为生活提供方便的同时也带来了油耗及污染等问题。《BP

世界能源统计2016》的数据表明,2015年全球探明石油储量减少了24

亿桶（１桶＝158.98Ｌ），总数约1.6976万亿桶，全球探明的石油产

量为9167万桶／ｄ，按照这一数字，全球石油储量可以满足全球50.7

年的生产需要。就目前形势看来，我国的石油年消费量仅次于美国，

列居第２位占14.4％，而石油产量仅占4.9％.我国的原油进口也是

呈现增长趋势，2014年3.092亿ｔ，2015年3.358亿ｔ。石油净进

口增长9.6%％达到737万桶／ｄ，创历史最高水平。截止到2013年，

数据显示汽车用燃油消耗的占燃油消耗的55%。通过美国环保局（EPA）

于2005年的统计可知，交通运输行业产生的温室气体仅次于电力工

业。由此可知，汽车行业的节能减排既可以缓解中国的石油压力，同

时也对环境保护有重大的意义。菲亚特公司在2011年的车身工程战

略研讨会上发布了其分析结果，认为车辆（乘用车）减轻质量10％，

可降低油耗3.5％～6.0％，在燃油汽车的４种节能手段中排第２位。

同时，美国的路特斯公司证明，簧载质量下降，汽车的行驶平稳性和

舒适性都得到明显的提高。由此可以看出，汽车轻量化在汽车燃油经

济性、安全性、平稳性、舒适性、降低制造成本等方面均起到重要作

用。因此，汽车轻量化已成为汽车产业提高自主品牌汽车的开发能力

和产品竞争力的重要途径。2016年，中国汽车工程学会组织逾500位

行业专家研究编制的《节能与新能源汽车技术路线图》正式对外发布，

描绘了我国汽车产业技术未来15年的发展蓝图，轻量化成为七大技

术路线图之一。《中国制造2025》中轻量化也被列为节能与新能源汽

车发展目标的核心技术，所以，走在汽车轻量化前沿的企业才具备更

大的市场竞争优势，汽车轻量化势在必行。

3、汽车轻量化的目的和意义

有试验表明，汽车质量每减轻10%，油耗下降6%~8%，排放量下

降4%。同时汽车轻量化直接提高汽车的比功率，使汽车的动力性能提

高。因此，汽车轻量化技术是有效降低油耗、减少排放和提升安全性

的重要技术措施之一。

汽车轻量化对於降低油耗、减少排放起着至关重要的作用，目前

已经成为国内外汽车工业界的研究热点。汽车轻量化主要采取材料轻

量化与结构轻量化相结合的方式，而汽车零部件的各种先进成型技术

也是轻量化的核心内容之一。

汽车轻量化对汽车节油、降低排放、改善性能、汽车产业健康发

展都具有重要意义，是现代汽车工业技术发展的方向。在对整车轻量

化设计的同时要综合考虑到高动力输出、低噪声、低振动以及良好的

操控性和高的可靠性。通过对汽车结构和形状的设计优化，应用先进

的加工技术和轻量化材料来实现整车的降重。汽车轻量化一定要在控

制成本的前提下实现整体的设计要求，只有实现规模生产，这些新型

轻量化材料及其加工技术的生产成本才能符合材料生产企业的效益

要求要提高中国汽车轻量化技术水平，当务之急是集成全国轻量化技

术优势，开展产、学、研、用大联合。从汽车轻量化技术发展的战略

高度出发，建立资源共享的汽车轻量化技术科技创新平台，推进产、

学、研、用的合作与交流，促进汽车轻量化技术成果的转化；制定汽

车轻量化技术重要产品和检测方法等规范及标准；建立高水平的相关

产业技术人才培养基地和提供技术谘询的服务机构等，中国汽车工业

要做大做强并积极参与国际竞争，其自主研发、突破技术瓶颈及掌握

核心技术是必由之路。

汽车轻量化，并非没有技术含量的简单降低汽车重量，事实上诸

如碳纤维代表着当今最先进的汽车技术。汽车轻量化是在保证汽车强

度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽

车的动力利用率，减少燃料消耗，降低排气污染。汽车轻量化对于节

约能源、减少废气排放十分重要。权威研究显示，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；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。

而在驾驶方面，汽车轻量化后其加速性能也将得到提高，而在碰撞时

由于惯性小，制动距离也将减少。此外，车辆每减轻100公斤，二氧

化碳排放可减少约5克/公里。可见汽车轻量化的节能环保效益觉不

亚于汽车发动机技术节油技术。