交通領(lǐng)域作為僅次于電力熱力系統(tǒng)的第二大碳排放源，汽車碳減排成為“雙碳”目標(biāo)約束下的關(guān)注焦點(diǎn)。據(jù)測(cè)算，一輛乘用車減重100公斤，燃油效率將提高6%-8%，輕量化是實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能減排的重要手段。賽迪研究院規(guī)劃研究所分析了當(dāng)前汽車輕量化遇到的“技術(shù)難、評(píng)價(jià)難、應(yīng)用難”三大難點(diǎn)，提出必須實(shí)現(xiàn)三個(gè)突破，即突破輕量化卡脖子技術(shù)、突破標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)體系通用性一致性難點(diǎn)、突破產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用“死亡谷”。

一、汽車輕量化面臨“技術(shù)難、評(píng)價(jià)難、應(yīng)用難”

高端輕量化材料被美、俄、日等國(guó)掌控。車用輕量化材料包括高強(qiáng)鋼、輕合金、復(fù)合材料等。其中，鋁合金和碳纖維復(fù)合材料是目前國(guó)外高端車企車身制造的關(guān)注熱點(diǎn)。從車用鋁合金材料看，以美國(guó)、俄羅斯為代表，在汽車常用的2000系、5000系、6000系鋁合金領(lǐng)域申請(qǐng)了大量牌號(hào)，形成了一定的專利霸權(quán)。中國(guó)在最近十年僅增加29個(gè)鋁合金牌號(hào)，在汽車領(lǐng)域的成熟產(chǎn)品僅有6016與5182兩種，其他仍未具備批量供貨能力。從碳纖維復(fù)合材料來看，車用碳纖維在原絲、設(shè)備、制作工藝上都有相當(dāng)高的標(biāo)準(zhǔn)，稍有不慎就會(huì)影響穩(wěn)定性。目前高強(qiáng)度的碳纖維復(fù)合材料已被美、日兩國(guó)企業(yè)壟斷。美、日兩國(guó)還在高性能碳纖維等領(lǐng)域形成同盟，共同研發(fā)并廣泛應(yīng)用。中國(guó)僅中復(fù)神鷹、江蘇恒神等企業(yè)的碳纖維技術(shù)水平較高，能夠達(dá)到車用材料強(qiáng)度。但與日本東麗、帝人以及美國(guó)赫氏等國(guó)際企業(yè)相比，產(chǎn)品性能差距明顯。

輕量化材料焊接工藝被奧迪、寶馬等高端車企控制。相比國(guó)外車企，中國(guó)車企輕量化材料應(yīng)用明顯較少，目前仍以車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等小型壓鑄件為主，車身及覆蓋件的大規(guī)模應(yīng)用受到制造工藝制約。迄今，僅有蔚來推出兩款全鋁車身的純電動(dòng)車型，紅旗H9采用全鋁底盤，其他大部分車企僅推出概念車，尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在汽車輕量化進(jìn)程上領(lǐng)先，重點(diǎn)在于其擁有較強(qiáng)的輕合金焊接和異種材料連接工藝。奧迪、寶馬等高端車企都很重視先進(jìn)焊接工藝的應(yīng)用，比如，奧迪在新款A(yù)8上首次采用了鋁合金電阻點(diǎn)焊、鋁合金激光焊、MIG焊、摩擦焊元件焊接工藝等，全部車身連接工藝超過10種。寶馬則在7系白車身上連接碳纖維復(fù)合材料、鋁合金和高強(qiáng)鋼三種材料，應(yīng)用的成型技術(shù)超過7種，整車均衡減重130公斤。

國(guó)內(nèi)車企輕量化正向設(shè)計(jì)追趕難度大。整車輕量化是各個(gè)系統(tǒng)整體的減重，需要對(duì)風(fēng)格、材料、工藝和技術(shù)進(jìn)行前瞻部署、整體優(yōu)化，是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的正向設(shè)計(jì)，具有較大難度。目前，中國(guó)多數(shù)車企仍然聚焦于零部件輕量化設(shè)計(jì)，比如，奇瑞和長(zhǎng)城汽車致力于發(fā)動(dòng)機(jī)減重、吉利汽車與國(guó)外企業(yè)合作開展底盤降重研發(fā)工作，但針對(duì)整車的輕量化正向設(shè)計(jì)能力不足。雖然蔚來、奇瑞等車企推出了自己的輕量化汽車，但通常是參考了寶馬、保時(shí)捷、特斯拉等車型的“逆向設(shè)計(jì)”，受制于標(biāo)桿車限制，難以針對(duì)整體性能目標(biāo)制定相應(yīng)的技術(shù)路線。特斯拉、奧迪、寶馬等車企非常重視正向整體設(shè)計(jì)，詳細(xì)研究消費(fèi)者需求，并與輕量化相關(guān)的車身結(jié)構(gòu)、制造工藝、空氣動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等技術(shù)相結(jié)合，細(xì)化開發(fā)流程與同步開發(fā)手段。比如，特斯拉為降低Model 3的整體重量，采用一體化壓鑄工藝，用1-2個(gè)大型部件替代了過去70個(gè)拼接的部件，并為此修改電氣化架構(gòu)布局，從而提高了生產(chǎn)效率，降低了資金成本和時(shí)間成本。

（二）評(píng)價(jià)難：國(guó)內(nèi)輕量化汽車數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)體系的建設(shè)難以完善

輕量化材料數(shù)據(jù)庫(kù)尚未打通。盡管自主品牌車企在汽車輕量化上做出了很大努力，但相關(guān)材料性能數(shù)據(jù)的收集、整理和應(yīng)用并不完善，與國(guó)外仍有較大差距。一方面，一些車企不是針對(duì)自身產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)相應(yīng)的新材料數(shù)據(jù)庫(kù)，而是過于依賴國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于國(guó)外材料牌號(hào)與國(guó)內(nèi)有一定區(qū)別，且性能不一致，致使自身工藝數(shù)據(jù)收集不到位。另一方面，一些財(cái)力雄厚的大型車企通過購(gòu)買大量其他品牌汽車做材料性能的拆解研究，建設(shè)周期長(zhǎng)、研發(fā)成本高、重復(fù)工作多，造成了資源的消耗和浪費(fèi)。國(guó)外很多車企選擇以建立聯(lián)盟、建設(shè)創(chuàng)新中心等方式強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，利用不同地區(qū)和領(lǐng)域的資源與渠道，在車輛輕量化研發(fā)和生產(chǎn)方面互相合作，提高研發(fā)費(fèi)用使用效率，從而降低成本。比如大眾北美公司加入美國(guó)“面向未來輕量化創(chuàng)新中心”，應(yīng)用輕量化金屬材料數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行研發(fā)，進(jìn)一步提升了汽車的輕量化水平。

輕量化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系缺乏。汽車輕量化是一個(gè)新命題，全球都在探索輕量化技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系。比如，寶馬提出了輕量化系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目前作為評(píng)價(jià)白車身輕量化水平的指標(biāo)，被汽車行業(yè)普遍接受。進(jìn)而提出了以整車名義密度評(píng)價(jià)整車輕量化水平。中國(guó)已形成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《乘用車整車輕量化系數(shù)計(jì)算方法》及地方標(biāo)準(zhǔn)《純電動(dòng)汽車輕量化設(shè)計(jì)通用技術(shù)條件》等，但層次不高，國(guó)內(nèi)實(shí)際推廣應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的車企數(shù)量有限。在輕量化技術(shù)評(píng)價(jià)方面，國(guó)外通過舉辦國(guó)際會(huì)議的形式，定期更新汽車輕量化技術(shù)評(píng)價(jià)體系。比如，歐洲汽車車身會(huì)議（EuroCarBody）每年召開會(huì)議，對(duì)車身重量及材料占比、新材料應(yīng)用、焊接點(diǎn)數(shù)量、車身結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的連接方式等設(shè)計(jì)進(jìn)行討論評(píng)價(jià)。目前在中國(guó)則尚未形成有影響力的評(píng)價(jià)體系。

二、解決汽車輕量化問題亟需實(shí)現(xiàn)“三個(gè)突破”

一是打破學(xué)科壁壘，形成系統(tǒng)性知識(shí)體系。通過優(yōu)化學(xué)科設(shè)置、支持科學(xué)家合作等方式，打通材料科學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)、力學(xué)、成型技術(shù)等學(xué)科的界限，通過多學(xué)科融合，推動(dòng)汽車輕量化問題從局部最優(yōu)解達(dá)到全局最優(yōu)解。二是整合行業(yè)資源，共同攻關(guān)工藝核心技術(shù)。用好國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造、智能制造等工程和專項(xiàng)，整合院校、材料企業(yè)和車企等科研資源，采取揭榜掛帥、賽馬等形式，攻關(guān)一批短板瓶頸、關(guān)鍵共性技術(shù)和工藝。三是優(yōu)化技術(shù)路線，提升整車輕量化正向設(shè)計(jì)水平。遵循汽車輕量化整車正向開發(fā)理念，研究制定科學(xué)合理的技術(shù)路線，通過技術(shù)對(duì)標(biāo)和整體規(guī)劃、汽車各系統(tǒng)協(xié)同輕量化設(shè)計(jì)、設(shè)定輕量化性能目標(biāo)、形成輕量化模型和實(shí)施方案等，自上而下逐步分解開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材與工藝、裝配與連接的輕量化。

（二）加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)和評(píng)價(jià)體系建設(shè)，突破通用性、一致性難點(diǎn)

（三）加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)合作，突破產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用“死亡谷”