交通領域作為僅次于電力熱力系統的第二大碳排放源，汽車碳減排成為“雙碳”目標約束下的關注焦點。據測算，一輛乘用車減重100公斤，燃油效率將提高6%-8%，輕量化是實現汽車節能減排的重要手段。賽迪研究院規劃研究所分析了當前汽車輕量化遇到的“技術難、評價難、應用難”三大難點，提出必須實現三個突破，即突破輕量化卡脖子技術、突破標準及評價體系通用性一致性難點、突破產業化應用“死亡谷”。

一、汽車輕量化面臨“技術難、評價難、應用難”

高端輕量化材料被美、俄、日等國掌控。車用輕量化材料包括高強鋼、輕合金、復合材料等。其中，鋁合金和碳纖維復合材料是目前國外高端車企車身制造的關注熱點。從車用鋁合金材料看，以美國、俄羅斯為代表，在汽車常用的2000系、5000系、6000系鋁合金領域申請了大量牌號，形成了一定的專利霸權。中國在最近十年僅增加29個鋁合金牌號，在汽車領域的成熟產品僅有6016與5182兩種，其他仍未具備批量供貨能力。從碳纖維復合材料來看，車用碳纖維在原絲、設備、制作工藝上都有相當高的標準，稍有不慎就會影響穩定性。目前高強度的碳纖維復合材料已被美、日兩國企業壟斷。美、日兩國還在高性能碳纖維等領域形成同盟，共同研發并廣泛應用。中國僅中復神鷹、江蘇恒神等企業的碳纖維技術水平較高，能夠達到車用材料強度。但與日本東麗、帝人以及美國赫氏等國際企業相比，產品性能差距明顯。

輕量化材料焊接工藝被奧迪、寶馬等高端車企控制。相比國外車企，中國車企輕量化材料應用明顯較少，目前仍以車輪、發動機缸體、缸蓋等小型壓鑄件為主，車身及覆蓋件的大規模應用受到制造工藝制約。迄今，僅有蔚來推出兩款全鋁車身的純電動車型，紅旗H9采用全鋁底盤，其他大部分車企僅推出概念車，尚未實現量產。歐美發達國家在汽車輕量化進程上領先，重點在于其擁有較強的輕合金焊接和異種材料連接工藝。奧迪、寶馬等高端車企都很重視先進焊接工藝的應用，比如，奧迪在新款A8上首次采用了鋁合金電阻點焊、鋁合金激光焊、MIG焊、摩擦焊元件焊接工藝等，全部車身連接工藝超過10種。寶馬則在7系白車身上連接碳纖維復合材料、鋁合金和高強鋼三種材料，應用的成型技術超過7種，整車均衡減重130公斤。

國內車企輕量化正向設計追趕難度大。整車輕量化是各個系統整體的減重，需要對風格、材料、工藝和技術進行前瞻部署、整體優化，是“牽一發而動全身”的正向設計，具有較大難度。目前，中國多數車企仍然聚焦于零部件輕量化設計，比如，奇瑞和長城汽車致力于發動機減重、吉利汽車與國外企業合作開展底盤降重研發工作，但針對整車的輕量化正向設計能力不足。雖然蔚來、奇瑞等車企推出了自己的輕量化汽車，但通常是參考了寶馬、保時捷、特斯拉等車型的“逆向設計”，受制于標桿車限制，難以針對整體性能目標制定相應的技術路線。特斯拉、奧迪、寶馬等車企非常重視正向整體設計，詳細研究消費者需求，并與輕量化相關的車身結構、制造工藝、空氣動力學、人機工程學等技術相結合，細化開發流程與同步開發手段。比如，特斯拉為降低Model 3的整體重量，采用一體化壓鑄工藝，用1-2個大型部件替代了過去70個拼接的部件，并為此修改電氣化架構布局，從而提高了生產效率，降低了資金成本和時間成本。

（二）評價難：國內輕量化汽車數據、標準、評價體系的建設難以完善

輕量化材料數據庫尚未打通。盡管自主品牌車企在汽車輕量化上做出了很大努力，但相關材料性能數據的收集、整理和應用并不完善，與國外仍有較大差距。一方面，一些車企不是針對自身產品開發和設計相應的新材料數據庫，而是過于依賴國外數據庫的試驗數據。由于國外材料牌號與國內有一定區別，且性能不一致，致使自身工藝數據收集不到位。另一方面，一些財力雄厚的大型車企通過購買大量其他品牌汽車做材料性能的拆解研究，建設周期長、研發成本高、重復工作多，造成了資源的消耗和浪費。國外很多車企選擇以建立聯盟、建設創新中心等方式強強聯合，利用不同地區和領域的資源與渠道，在車輛輕量化研發和生產方面互相合作，提高研發費用使用效率，從而降低成本。比如大眾北美公司加入美國“面向未來輕量化創新中心”，應用輕量化金屬材料數據庫進行研發，進一步提升了汽車的輕量化水平。

輕量化相關標準和評價體系缺乏。汽車輕量化是一個新命題，全球都在探索輕量化技術的相關標準和評價體系。比如，寶馬提出了輕量化系數標準，目前作為評價白車身輕量化水平的指標，被汽車行業普遍接受。進而提出了以整車名義密度評價整車輕量化水平。中國已形成團體標準《乘用車整車輕量化系數計算方法》及地方標準《純電動汽車輕量化設計通用技術條件》等，但層次不高，國內實際推廣應用標準的車企數量有限。在輕量化技術評價方面，國外通過舉辦國際會議的形式，定期更新汽車輕量化技術評價體系。比如，歐洲汽車車身會議（EuroCarBody）每年召開會議，對車身重量及材料占比、新材料應用、焊接點數量、車身結構創新的連接方式等設計進行討論評價。目前在中國則尚未形成有影響力的評價體系。

二、解決汽車輕量化問題亟需實現“三個突破”

一是打破學科壁壘，形成系統性知識體系。通過優化學科設置、支持科學家合作等方式，打通材料科學、拓撲學、力學、成型技術等學科的界限，通過多學科融合，推動汽車輕量化問題從局部最優解達到全局最優解。二是整合行業資源，共同攻關工藝核心技術。用好國家科技攻關計劃、產業基礎再造、智能制造等工程和專項，整合院校、材料企業和車企等科研資源，采取揭榜掛帥、賽馬等形式，攻關一批短板瓶頸、關鍵共性技術和工藝。三是優化技術路線，提升整車輕量化正向設計水平。遵循汽車輕量化整車正向開發理念，研究制定科學合理的技術路線，通過技術對標和整體規劃、汽車各系統協同輕量化設計、設定輕量化性能目標、形成輕量化模型和實施方案等，自上而下逐步分解開展結構設計、選材與工藝、裝配與連接的輕量化。

（二）加強數據庫和評價體系建設，突破通用性、一致性難點

（三）加強產業鏈上下游企業合作，突破產業化應用“死亡谷”