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？

在2000年前后，那个汽车还没走入千家万户的年代，许多人误以为车辆越重越安全，用料越扎实，但事实并非如此。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<L<3.5较好，L<2.5优秀。

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，在能耗、加速、制动等方面的多赢。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、后备箱盖、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，但却拥有所有金属材料中最高的比强度，同时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

先进设计这里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。