第一电动沙龙，再次齐聚一堂，这次的主题是轻量化。

第一电动网对未来汽车有四个关键词来描述：电动、智能、轻量、共享。在上周五深入讨论了智能驾驶之后，本周五讨论了轻量化。

其实，相比其他几个关键词来说，轻量化无疑是个更专业的领域，更不太容易被消费者关注，甚至是长期被消费者误解的一个领域。比如，有多少人在买车的时候，会认为车越重越安全，这样的车主可能还真的不少。

本次沙龙邀请的嘉宾，有来自整车厂的代表：北汽新能源新技术部副部长——杨宇威，有专门研究碳纤维复合材料的代表：中航复合材料有限责任公司副总经理——李宏运，还有新材料领域的代表：北京羲源创新科技有限公司项目经理——罗娟。大家从材料和整车厂的不同的领域和视角，讨论了轻量化的过去、现在和未来。

轻量化始于社会责任和排放法规

杨宇威：

截止到21 世纪的前十年，整个汽车的重量其实是在增加的。为什么呢？因为配置在不断地上升，我们要智能化，我们要自动化，更新CD 机，蓝牙接口，我们什么都要。我们要把车建得跟房子一样舒适。配置的逐步增加，让重量也在逐步增加，用的燃油就会越来越多。

大家既然关注汽车行业，应该都听过“咖啡法则”，那就是到2015 年，整个汽车厂生产的车的平均油耗要求是6.9 L/100km，到2020年第四阶段的油耗，“咖啡法则”要求燃油消耗量到多少呢？5L/100km。这是中国的情况，欧盟的法规更严苛。那么汽车企业怎么办？要节能要减排。

节能减排有什么样的方式呢？比如说燃油效率的提升，还有一些怠速起停，当然还有一块就是轻量化。业界做了一个相关的分析，对于传统燃油车来讲，整个发动机的优化应该说对节能减排的贡献是最大的，轻量化大致能排在前三位，大概占到20%到30%左右，所以这个已经很了不得了。以前有一些非定量的说法，减重10%，平均减少燃油量大概6%到8%，对于电动车的电耗也差不多。

轻量化绝不止是材料

李宏运：

其实汽车不是现在才开始轻量化，它是一直在做轻量化。汽车的轻量化，也不止是材料，它包括三个部分：设计、材料、工艺。

第一位还是设计，你发现现在很多的汽车钢质车身，大家去分析，那已经没有什么余地可挖了，实际上把材料的性能已经用到非常极限了，而且布局上也非常合理。

第二位，我觉得才是材料。因为材料本身，它有自身不同的特点，尤其是比强度，比刚度，还有一些耐久性方面，不同的材料有不同的特点。如果离开了设计，你说单独用轻质材料去用，是用不出效果的，所以说材料和设计是必须紧密地结合起来。

当然这个设计还对制造工艺有影响，你之前设计成什么样，才能够选择什么样的制造工艺。制造工艺来讲，也会从加工精度、制造精度这方面去控制这个重量。但是贡献率肯定没有前两个贡献率高。

轻量化的努力却常常换来误解

杨宇威：

比如，使用强度更高的钢材，就可以在保证强度的基础上做到更轻更薄，但，有些业余的车主或媒体，就开始说车子不安全了，车子不防撞了。其实应该明白，为什么有的车钢板厚呢？如果设计强度要求一样，钢板强度越低才会用的越厚，因为它在薄的情况下无法满足要求，所以它厚。

其实，轻量化和安全平衡最极致的，就是F1了，那么轻的车，运用大量碳纤维材料，以200km/h的速度发生碰撞，赛手经常都能免受恶性伤害。

还有，人们有时候会觉得汽车表面的材料不结实，其实这种覆盖件没有任何承重的作用，它用钢板或用塑料几乎也没什么区别，重要的是里面的那些防撞梁。

比如说大家觉得smart那个车，全部用的是塑料件，它是便宜了还是贵了呢？肯定是贵了。我们开发一些车，为了减重使用一些工程塑料，这样去用反而它贵了。

李宏运：

其实从主动安全性来讲，降低车的重量也会提升一些主动安全性方面的性能，比如说刹车的距离、操控性能这些方面也都会有所改善。

把合适的材料用在合适的地方

杨宇威：

每个材料都有自己的优点，也有它的缺点。当然这个不光是从材料来讲，从金属材料和非金属材料来对比，非金属材料有一点，叫做各向异性，金属材料一般是各向同性。我们一般强调复合材料有可设计性，来决定我们需要在哪个方向上让它的强度更高，我可以设计它，这是它的一个优点。

李宏运：

尺有所短，寸有所长。像钢材是最常用的，它最好的是什么？就是非常容易加工成型，这个非常成熟了，做了上百年了，成熟得不得了。再加上现在钢材的一些新的材料出现，尤其高强钢或者超强钢，强度也上来了，超过1000的现在都在用了，所以钢依然会成为轻量化发展的一个方向。但毕竟它的密度确实是比较高，从发展方向来讲，还是要向轻质材料的发展。

比如从飞机来讲，飞机是为减轻每一克重量而奋斗的。现在在飞机上尽管复合材料用到了50%以上，但它还是大量地使用铝合金。铝合金大概也使用到30%到40%的样子。还有钢，所有飞机的起落架永远是钢，到现在为止都无法替代。

全铝车身的门槛在成本而非技术

杨宇威：

全铝车身从难度来讲不是说多难，像北汽新能源，现在应该说年底有一款要上市的新能源车，就会出现在市面上了，就是全铝车身。我说的这个全铝主要指是车身框架，换几个外板四门两盖就说自己是全铝车身那是骗人的。

我认为从技术上来讲，自主品牌是能够掌握。但它主要的困难在哪儿呢？就是成本。一般钢质的车身，一个车身的成本大致是在5000 到7000，如果用铝合金的话，一般是会翻三到五倍。成本和技术性能的一个平衡，是最主要的一个原因。

李宏运：

刚才杨总也讲了，技术上应该不是太大问题。但是我觉得如果大批量生产的话，可能工业配套是有问题的。就像复材要大批量生产一样，整个工业的配套包括上游的材料和材料不同品种的规格，这些都需要有配套的。然后成型、加工设备都要配套。相当于从传统钢的生产线过渡到铝车身的生产线，整个装备都要做很大的调整。

除了做技术方面的工作以外，可能还要整个的工业配套，就这个产业链上各个方面的各家都得共同努力，光靠材料，光靠汽车也很难达到！这是个产业链，汽车是靠产业链生存的，这个产业链所有的技术突破和投资都和这个车紧密相关，所以说铝车身很难现在大量地用，跟这个产业链配套不是很完整，也是紧密相关的。同样对复合材料的车身也一样，这是一模一样的问题。

当然，这个调整除了技术上的原因以外，可能还有投资上的问题，所以这块可能需要进一步去降低成本。

新能源车的里程焦虑

杨宇威：

我之前做过一个相关统计，对于同级别的车，这个新能源车比传统大致是再重30%以内，一般如果重5%，这就是国际先进水平了。重到15%、10%就是一般水平，如果20%以上就是不太好的水平。

新能源车面临最重要的困扰，就是一个里程焦虑，还有充电桩的基础配置。里程焦虑通过轻量化来解决是一个非常重要的手段，应该说把我们的消费者和主机厂拉到一个共同的阵营，这对新能源车的轻量化是个好的地方。

碳纤维复材的应用发展

李宏运：

碳纤维复材在航空航天领域的应用应该说是已经有大概五、六十年的历史，，现在汽车行业也有严重的需求。现在最高级别的碳纤维，像T1100 的拉伸强度就可以到6600 个兆帕，普通的碳纤维大概3500，它可以到6600。

从现在来看，主要用的部位，也是从表面的覆盖件开始，就是刚才说的四门两盖。这块用复材其实一开始也不是用它的性能，很多在覆盖件上的应用，是看它的外观。

但在有了新能源车之后，碳纤材料开始应用中在主结构上。最典型的就是宝马i3，它整个的乘员仓全部以碳纤维复合材料来制造，现在应该说也算是量产的一个车型了，每年现在它的设计产能是14 万辆，汽车行业不是大批量，对于复材领域来讲已经是一个非常大的量了。

再进一步的应用，就是在一些动部件，像传动轴。其实传动轴这个事情已经有很多验证，但是现在还没有真正地大批量生产。可能在日本有一款后驱的车，号称是给很多厂家供货，一年有个十几万根传动轴的需求。还有一个是轮毂，改装车上用的很多，但是现在也面临生产装备和成本这块的挑战。但在动部件上的应用，是下一个应用的方向。

看好多材料的混合应用

杨宇威：

我认为i3 的技术路线最大的问题就是贵，所以它不可持续。摆在我们面前的技术路线就是多材料，像宝马7系这种，B 柱、侧围用碳纤维。

涉及到多材料混用的时候，工艺就是特别受关注的热门话题，也是非常关键的话题。举例来讲，以前钢板之间可以大部分进行点焊，铝合金和钢板之间就不能点焊，就得选用其他的方式。像复合材料和金属之间也是，我们做了很多这方面的储备和研究。举个例子，我们现在准备用的这个就是全铝框架的车体，我们现在正在开发的，就有很多技术，比如铆接就有唆铆、拉铆，还有粘接。

再就焊接，铝合金之间的焊接方式，也是属于在摸索和探索，处在应用前期的过程中。这个不光我们自己在研究，也不是闭门造车，我们会引入一些国际先进的合作方来帮助我们进行这个分析。

逆势纳米材料要把电池做成车身

罗娟：

这是一种复合材料，是一种多孔的纳米材料，比表面积非常大。我们就是通过比表面积大的原理，根据能量守恒定律，很大的比表面积就提供了一个能量转化的平台。把这个材料用在汽车上，把碰撞时候的能量转化掉，通过这种技术原理来提高汽车的一个安全性。

把电池封装成结构件，是我们下一步的想法。我们这个逆式纳米颗粒直接添加到电池的正负极材料里面去，这样提高电池的安全性。因为在国内设计的电动汽车，目前电池放置的位置都是放在非常安全的地方，即便发生侧碰，也不会碰到电池。我们现在的目标把这个电池设计得更安全以后，不用再考虑碰撞的时候会不会碰到它。

已经有一个项目在这样操作了，他是把我们的电池放在车门和前面的发动机盖那个部位了，这样的话，整个电池就占据了车体60%的重量，续航里程就提高了大概100%。但是这个目前在国内还没有这么去实施。

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