自从1886年第一辆汽车诞生后,历经100多年的发展,汽车已经成为人类社会不可或缺的交通运输工具。随着消费者的个性化、舒适性和娱乐性需求的增长,以及对汽车安全性、耐久性与NVH性能要求的不断提高,要加装相应的配置使汽车的重量不断增加。这导致汽车平均重量在过去三十年实际上是在缓慢上升的。
众所周知,能源短缺和气候变暖已成为全球问题。国际能源机构的统计数据表明,2001年全球57%的石油消费在交通领域,预计到2020年交通用油将占全球石油消耗的62%以上。2020年以后,全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口。汽车排放污染已成为大气污染主要的根源之一,给环境保护带来了严重的压力。为了解决这个问题,世界各国都在不断制定日益严苛的汽车排放法规。在节能、环保的双重压力下,汽车产业必须承担起越来越多的社会责任,以便在社会发展进程中承担更重要的角色。汽车轻量化正是在这种背景下成了世界汽车发展的潮流。
随着轻型汽车的燃油效率和限制碳排放的标准被世界普遍认可,包括欧洲、美国、日本、中国、加拿大、韩国在内的各个国家或地区都出台了相应的标准法规。欧盟于2009年通过强制性的法律手段取代自愿性的CO 2 减排协议,在欧盟范围内推行汽车燃料消耗量和CO 2 限制要求及标示制度。要求各主机厂的新车平均每千米CO 2 排放量不得超过95g。各厂商95%的新车需在2020年达到这一减排目标,到2021年要全部达到目标。美国政府于2012年8月1日颁布了2017—2025(第二阶段)的燃料能耗和温室气体排放标准意向书,要求2025年美国轻型汽车的平均燃油经济性达到54.5mpg(约合每100km燃料消耗量5.3L),CO 2 排放达到163g/mile(约合每千米101g)的目标。日本已经提出了至2020年的轻型汽车燃料经济性标准,预计到2020年,乘用车平均燃料经济性水平达到20.3km/L(约合每100km燃料消耗量4.9L),与2009年的16.3km/L(约合每100km燃料消耗量5.9L)相比,燃料消耗量下降约20.3%。我国在2015年全面执行了每100km 6.9L的第三阶段燃料消耗量限值标准,并于2016年1月1日起执行了新修订的GB 19578—2014《乘用车燃料消耗量限值》和GB 27999—2014《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》,每年将设置燃料消耗量达标值,直至到2020乘用车平均燃料消耗量降至5.0L/100km。日益严苛的标准,对促进轻量化技术的发展起到了至关重要的指引和推动作用。
汽车轻量化就是给汽车瘦身,它的优势不难理解,除了节能减排,重量轻了还可以带来更好的操控性,以及起步时更好的加速性能、制动时更短的制动距离。
汽车轻量化设计主要涉及车身、底盘、内外饰、电子电器以及动力总成等系统。其中由于车身结构重量占整车重量的1/3以上,而且车身设计一般是主机厂自主设计,相对而言,车身轻量化减重工作的可控性更强,近年来针对车身结构轻量化设计方法的研究越来越多。