现在是新能源汽车时代，电动、电池、电控以及智能座舱是汽车厂家宣传的重点，更快、更远、更好的比拼已经严重同质化，但说到车身轻量化这个话题，显然这个自燃油车就存在的话题依然颇有技术含量。那么什么是轻量化？汽车又如何减重呢？

什么是汽车轻量化？

2000年前后，汽车尚未入千家万户，许多人以为车辆越重越安全，用料越扎实，但并非如此。汽车整备质量过大，导致更难以操控，能耗更高、加速更慢。轻量化设计反而有助于提升车辆的主动安全性能。由于质量减轻，在相同速度下减速时，制动系统消耗的能量降低，制动距离缩短，从而提高了行车安全性。

“轻量化”是在保证汽车强度、刚度、耐撞、NVH等性能不变的前提下，把整备质量降下去，它远非“把车做轻”那么简单，而是一种在重量、性能、成本、工艺之间反复权衡的系统工程。

轻量化做得好不好，可以看轻量化系数。白车身轻量化系数（L）是评价汽车轻量化水平的关键指标，由宝马公司提出，属于行业公认标准。计算公式为：L=M/(Ct×A)。其中M代表白车身骨架质量，Ct为车身静态扭转刚度，A是由轴距和轮距决定的白车身投影面积。系数越小，表示轻量化水平越高。根据行业平均水平，对于白车身骨架轻量化系数可以大致划分为：L>3.5一般，2.5

此外，我国还有一个整车轻量化系数。这是由《节能与新能源汽车技术路线图3.0》所提出的指标，纳入动力、能耗等因素。计算公式为：L=(m×P×Q)/(V×A)。其中P代表动力水平，Q为能耗等级，V为整车空间属性，体现轻量化与性能的平衡。

为什么要轻量化？

轻量化好处很多，除了提升操稳表现外，还可以在能耗、加速、制动等方面实现多赢。举例来说，燃油车整备质量每降100kg，WLTC油耗可降0.3–0.6L/100km；电动车每减重10%，CLTC续航可增6%–9%，同时等速工况下电池成本可省15%–20%。轻量化还被写进《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，根据路线图规划，2035年纯电动乘用车轻量化系数要比2020年下降35%。

如何实现轻量化？

轻量化大致可以分为三条技术路线，分别是先进材料、先进设计、先进制造，三者相辅相成，彼此也能相互独立。

先进材料

材料轻量化是汽车“减重瘦身”的首要途径。当前在汽车上广泛运用了多种轻质材料替代传统钢材。

铝合金是应用最广泛且最成熟的轻量化材料，铝合金密度约2.7g/cm³，仅为钢的三分之一，具有良好的抗冲击性和耐腐蚀性。主要运用在悬架、副车架、防撞梁、车门蒙皮、发动机舱盖、后备厢盖、轮圈等部位。

镁合金比铝合金更轻，密度仅为1.74g/cm³，密度比铝低约30%，主要运用在汽车内饰件、座椅骨架、方向盘骨架等部件上。

钛合金密度约4.5g/cm³，虽然在密度上高于铝和镁，但拥有所有金属材料中最高的比强度，兼具卓越的耐高温性能和耐腐蚀性。钛合金的主要问题在于制造成本高昂。钛的金属活性高，必须在真空或惰性气氛下熔炼，焊接过程中也需要高纯度保护气体，加工对模具和设备要求高，刀具易磨损。

碳纤维复合材料是轻量化材料中的“王者”，强度是钢的7-9倍，重量却比铝合金更轻。但碳纤维复合材料造价昂贵，目前仅在极少量的车型上才有配备，可以运用在车身、覆盖件、轮圈、内饰装饰等部位。

先进设计

先进设计指的是通过反复测试后优化产品结构使其达到减重的目的。结构优化方法根据设计变量不同，可以分为尺寸优化、形状优化和拓扑优化。

尺寸优化的优化变量是结构的尺寸参数，如厚度、截面面积等，优化过程中结构的几何拓扑和形状不变；

形状优化的优化变量是结构的边界形状，如孔洞形状、轮廓曲线等，优化过程中结构的几何拓扑不变；

拓扑优化的优化变量是设计空间内的单元伪密度，通过优化获得最优的材料分布，拓扑优化会改变结构几何的拓扑。

优化设计通过CAE仿真和拓扑优化，减少冗余设计和参数优化，结合数值仿真技术对结构几何参数及性能进行精确、定量描述，确保材料在空间内以最优策略进行分布。从而在保证承载能力的前提下，达成极致的减重目标，将材料性能发挥到极限，实现轻量化与安全性的平衡。

例如新能源汽车强调零部件集成，高度集成HMI主机，减少零件数量，降低布线重量。代表之一还有电池与底盘一体化（CTC,CelltoChassis）。新能源汽车动力电池包结构强度刚度高，将其直接连接车身作为结构件使用，在满足刚度和强度的前提下不仅减轻重量，还提升了车内空间利用率。

先进制造

先进的制造工艺是汽车轻量化的实现保障，涉及新的材料成型方法和连接技术。

激光焊接技术可以大幅度减少零部件数量、提高车身质量稳定性。

液压成型技术主要用于截面为圆形、矩形或不规则形状空心零件的成形。

热冲压成型技术针对高强度钢板开发，可以处理强度超过1200MPa的材料。

异种材料连接技术解决了多种轻质材料间的连接挑战。如通过胶接、铆接等多种方式，实现了碳纤维、铝合金、高强度钢等多种异质材料间的高效连接。

目前比较有名的就是一体化压铸技术。其通过大型压铸机将多个分散零件一次性成型，是车身减重的革命性突破。