長跑運動員身姿輕燕，是因為脂肪少（質量輕）、骨架小（結構少）、針對性運動（鍛鍊巧）綜合加成，汽車輕量化解決方案同樣涵蓋了汽車的各個環節。
汽車輕量化的發展路線在上世紀80年代就明確下來——材料輕量化、結構輕量化、製造工藝輕量化。
今天我們所討論的汽車輕量化趨勢，準確説，是看在這三個方向上有哪些最新進展。
汽車消費者中不乏新技術愛好者，為啥我會説，想感受汽車輕量化最新技術，就推薦買新能源汽車呢？
材料輕量化已經是主流技術
材料輕量化在三種方案中門檻最低、選擇性最多，發展也最成熟，高強度鋼、鋁合金、工程塑料、碳纖維增強材料等都有應用。
新能源汽車也不是從石頭裏蹦出來的產物，TA因為大量延續了傳統燃油車的設計思路，因此在材料輕量化上，與傳統燃油車可謂不相伯仲。
▲輕量化不僅是採用輕質材料，還可通過鋼材強度的加強，減少材料使用，近10年來，抗拉強度超過980兆帕級的高強度鋼應用不斷取得突破，只是因成本原因，分佈在不同級別、不同價格區間的車型中
當然你會説了：“現在安全事故頻發，談及輕量化就必須考慮安全，特別是新能源車，碰撞起火可不容小覷。”
所以這麼看，新能源汽車與輕量化的矛盾更大？
其實得益於出色的CAE結構分析與實測碰撞分析，如今材料輕量化與整車碰撞安全的矛盾得到了有效緩解，縱觀國內外汽車碰撞測試結構測評結構，全鋁/鋼鋁混合車型同樣能拿到好成績。
比如鋼鋁混合車身的Model 3被獲得了IIHS最高TSP+安全評價（2019年），全鋁車身的蔚來EC6則是在中保研C-IASI 2020年所有測試車型中，碰撞安全表現最優。
由此可見，中高端車型在輕量化與安全上有了長足進步。
▲鋁合金由於耐腐蝕性能好的優勢，行業普遍邏輯是率先使用在外覆蓋件上（如發動機蓋、車門外板、車頂蓋等），車頂外覆蓋件使用鋁合金是趨勢，如今10萬級車型中使用已十分普遍
當然了，一分價格一分貨的道理不能小看，中低端新能源車型在輕量化上就不出彩。
好消息是，一些腐蝕率比較高的零部件（如儀表板橫樑、座椅骨架），也呈現了材料使用下探的趨勢，而且這些零件出現在新能源汽車上的概率更高。
結構輕量化突破還看新能源領域
汽車輕量化落地技術最新進展中，最喜人的還是結構輕量化和製造工藝輕量化在近幾年有所突破。
比如在結構輕量化上，蔚來ES8、ES6、EC6在前後輪罩處使用的“鋁合金Torque box防護樞紐”。
這種蜂窩結構有類似海邊堤壩提供的立體多維支撐效果，能將各方向上碰撞力進行吸收和疏導，與之連接的雪橇板、門檻梁、A柱一起承擔受力，減少撞擊力集中。
中保研C-IASI碰撞測試成績也證明，它有極佳安全保護能力。
▲受鋰電池能量密度限制，現在普遍流行放置於地板處的大尺寸電池包，重量問題凸顯
未來電池包輕量化也是重點攻堅方向。
新能源汽車電池包重量動輒幾百千克，比如第一代Model S的電池包重量就高達900kg，蔚來ES8的電池包也達到了525kg，這還是在電池包箱體採用鋁型材製造的基礎上得來。
除了繼續採用輕量化材料，電池模組、電池包殼體的結構優化很熱門，比如比亞迪刀片電池，因為採用的是大體型的單體電池，可以減少電池包殼體骨架數量，線束佈置、冷卻系統排線也可以得到降低。
▲可以理解為消除了多個電芯組合成模的方式，一塊刀片電池就是一個模組
隨着智能網聯技術的發展，同樣值得期待的還有通用汽車的無線電池管理系統。
這項技術將使得各個電池模塊通過無線網絡而不是傳統電纜進線通信，可減少90%線束佈置，降低整車質量，併為搭載更多電池創造空間，有利提升續航里程。
▲去“實體化”也是輕量化的方式之一，此圖為Ultium電池包
同時，因為線束的減少，電池包的設計更加簡潔，結構調整更加便捷，製造工藝更加穩定。
通用汽車方面表示，未來所有基於Ultium電池打造的通用汽車電動車都將標配無線電池管理系統。
電池倉除了簡化，更重要的是很多純電動汽車通過這麼一個小且輕的電池倉，靜態抗扭轉剛度真的是輕輕鬆鬆，超越了燃油車辛苦做到的成果。
比如福特Mach-E，全鋁加複合材料的電池倉才76千克，卻提供了10000牛米/°的抗扭轉剛度，最終有31000牛米/°，在這方面降維打擊內燃機不是隨便開玩笑的。
即使是油改電，加了電池倉也有同樣的效果。
▲如圖所示的紅色護套，就是汽車線束了
可以看到，輕量化尋求突破的主力還得是新能源車型。
原因有二：一是，新能源汽車對輕量化的需求更加迫切（若汽車整備質量減輕10%，則油耗減少4%～5%），在鋰動力電池能量密度和安全性的矛盾沒有解決之前，減重是提高續航里程的有力保證之一。
再來，越來越多得新能源汽車採用了純電平台，從零開始雖然成本投入大，但好處是擺脱了油改平台的條條框框。
當然你也不用覺得燃油車太拉跨了，斯巴魯剛剛推出了新傲虎，這車搭載169馬力的2.5L自吸發動機，卻敢定30+萬的價格，到底是貴在哪呢？
除了自信，最主要的就是看不到的結構設計。
傲虎在北美市場，是少數幾款靜態抗扭轉剛度突破3萬的內燃機SUV，達到了31800NM/°。
憑藉的是先進膠黏劑和全新的Full inner frame structure車身工藝，意思是將側圍的內板、中板和外板，一個個拼接到地板總成，實現了之前做不到的結構設計和優化了電焊阻點。
所以在全車僅有引擎蓋使用了鋁材料的情況，346千克的白車身，依然做到了3萬的靜態抗扭轉剛度。
製造工藝也能玩起輕量化？
製造工藝輕量化中，核心思路是往集成化開發，輔助以無需輕量化焊接模式，比如激光焊接不需要填料，車身不會額外增重。
在眾多車企中，反而是新勢力更有突破意識。
最值得關注的新進展當屬特斯拉，他們在Model Y 的後地板製造上，採用了一體成型工藝，後地板總成重量降低約30%，估算下來，減重上百斤。
▲特斯拉Model 3和Model Y後地板總成對比
普通一體式車架由幾十個小部件組成（比如Molde 3這塊區域就有70個零件），它們在衝壓機中被巨型模具摺疊切割而成，然後由膠水或焊接的方式粘在一起。
此工藝的缺點是，製造工藝複雜，材料使用冗餘。
特斯拉Model Y則是直接為1個鑄造件，雖然由於一體鑄造機的成本巨大，其他企業很難借鑑，但筆者相信，符合車身技術發展理念的方式終會得到廣泛認可。
總結
輕量化，即是在滿足碰撞要求且保證汽車整體性能不受影響的前提下，最大限度地減輕各零部件的質量，達到質量-性能-成本三者的最優結合。
因為結構輕量化和製造工藝輕量化的升級需要調整大量的製造設備，比如衝壓機的更改、焊接方式的更改等，都非一日之功。
所以相比材料輕量化，結構輕量化的發展速度和程度明顯滯後。
比如雖然奧迪ASF白車身框架式結構綜合表現出色，並在2008年就獲得了“歐洲車身年會年度發明獎”，但至今也僅限於A8、R8能稱為最純粹的代表。
當然，隨着新能源行業的崛起，以及鋰動力電池續航能力不足的瓶頸凸顯，輕量化勢在必行，新能源汽車所展示的一系列突破性進展，也就不奇怪了。
總第1679期
作者：羅非魚