引言：在国家和汽车行业发展的大背景下，在上海市的产业政策支持下，在上海市科委的支持下，本课题拟采用高强钢、镁铝合金、复合材料等先进材料，采用薄壁化、中空化等方法，并采用新的材料加工工艺、异质材料的接头等技术，在不降低原型车的基础上，将使整车的重量减少133.6 kg，并在不降低原型车的情况下，使整车的重量减少了7%。
一、新能源汽车轻量化相关理论概述
（一）轻量化
从汽车比赛中衍生出来的“轻量”理念，其优势也是显而易见的。重量轻，操纵性能好，引擎的输出功率大，加速能力大。由于汽车重量较轻，所以在起动时有较好的加速性。在“节能环保”的背景下，为了在改善可控性的前提下，实现良好的节油效果，车辆的燃油消耗与引擎的容积以及车辆的总质量有关，因此，要想保证车辆的总体质量、性能，就必须要做到这一点。在不改变成本的情况下，在达到最优的情况下，降低了车辆的木体质量，能够改善车辆的动力、噪音、操纵性能和可靠性，以及速度、油耗、尾气排放和安全性。
在“节能环保”这两个字日益受到人们的重视的情况下，为了达到更好的操控性能和更好的节油效果，人们开始将更多的轻质车型运用到了大众车型上。汽车的油耗在很大程度上是由发动机的排量和汽车的总质量所决定的，在保证汽车的整体品质、性能和成本不会发生变化，并且还会进行最优的情况下，减轻汽车本身的重量能够提高汽车的输出功率，降低噪声，提高操控性和可靠性，同时还能够提高车速，降低油耗，降低废气排放量，提高安全性。有数据表明，如果一辆车的整体质量减轻了10%，那么它的燃料利用率就会增加6%到8%；在降低10%的情况下，燃料利用率可增加3%；如果车轴和变速器等设备的传输效率再增加10%，则燃料利用率可增加7%。轿车的车体重量大约为30%，在无负载时，车辆的燃油消耗大约70%来自于车体重量。因而，降低车体重量，可以提高汽车的燃油经济性，提高汽车的操纵稳定性，减少碰撞事故的发生。
（二）汽车轻量化
车辆的轻量化就是在满足车辆强度、安全性要求的情况下，尽可能地减小整车的总重量，从而使车辆的动力性、燃油经济性、排放更小。试验结果显示，该系统可使车辆减重10%，同时可使燃料利用率提高6%~8%。每多100 kg的总重量，就能减少0.3-0.6 L的百公里燃油消耗。车辆重量减少百分之一，燃油消耗减少百分之0。当前，随着对环境保护和能源利用的重视，车辆的轻量化已经是全球车辆的发展方向。
二、新能源汽车轻量化的意义
新能源汽车所采用的“三电系统”，使其本身的重量极大地增大，对其制动性能、动力性能、被动安全性、续航里程和能耗等都产生了很大的影响。有关的数据研究表明，如果将新能源汽车的质量降低20%，那么它的续航里程就会提高5-10%，同时还能将电池成本与每日损耗节省15-20%。为此，对新能源汽车进行轻量化研究已成为当务之急。车辆的标称密度是衡量车辆重量的一个重要指标，标称密度较高的车辆重量较大。目前新能源汽车的标称密度明显较高，而通过采用轻质技术来实现电池能量密度的大幅提高，可大幅提高其续航里程。
三、新能源汽车轻量化的技术关键
与传统的汽车新能源车相比，它在某些功能上多了一种新的结构，与此同时，它的整体质量也要维持在原来的水平，甚至要比传统的车身更轻，所以，我们必须要寻找一种在车身轻量化上的方法。在对国内外有关领域的研究成果以及目前的技术状况进行了分析之后，我们得到了如下的结论：在未来一段时间内，要使新能源汽车的车身变得更轻，可以采用三种方法：一种是采用新材料；车体承重构造之不断最佳化：因使用新构造与新材质而需引进之新制作过程与方法。
（一）材料轻量化
材料轻量化一直是汽车轻量化的一个主要途径，在以往，大多数时候，都是利用高强度优质钢材、各种合金材料等金属材料，以及加强工程塑料、碳纤维等非金属复合材料来达到车身的轻量化，一般会对车身进行轻量化的车身结构部分，主要有车门外板、前机盖、行李箱盖以及传统燃油车的散热水箱、冷凝器等。从当前产业技术现状来看，传统轻质材料已经不能满足新能源汽车轻、安全和续航三大要求，迫切需要开发新型轻质材料。因为一种新的材料的研制与应用需要强大的技术支撑，并且需要较长的试验周期，因此，在采用一种新型的轻型材料的过程中，必须在材料的变性、材料的组合、虚拟试验技术上有所突破。材料变性指的是保持材料有利于减轻重量的固有优点，并通过物理化学手段，对不利于减轻重量的一个或多个性能进行调节，从而获得材料的重量、力学性能、安全性等多个性能指标的优化组合。所谓材料的复合，就是将若干种材料按照一定的比例结合在一起，通过组合加工，使材料的优点互补，实现轻量化，并满足车身结构对强度、刚度的要求。另外，利用计算机模拟技术，对新物质的研究开发进行动态模拟，可以大大缩短试验开发周期。
（二）结构轻量化
在结构轻量化方面，新能源汽车在动力原理及驱动方式上与传统的燃油汽车有着根本不同的地方，与传统的燃油汽车相比较，新能源汽车并没有发动机的存在，所以，与之相比，新能源汽车并没有将其纳入到轻量化的研究内容之中。此外，新能源汽车在行驶的过程中，并不像燃油汽车那样，会产生大量的热能，所以，散热结构及部件也不属于轻量化的研究内容。汽车轻质设计的终极目标不再是单纯的汽车轻质，而更多地是为了提高汽车的安全性能。本项目针对如何在保证车体轻质的前提下，有效提升车体抗弯、抗扭、抗侧翻、抗碰撞能量吸收等性能的关键科学问题，从车体轻质、抗弯、抗扭、抗侧翻、抗碰撞能量吸收等方面，创新性地提出车体承重结构的协同优化理论。这一理论的技术核心包括两个方面：一是通过对汽车车身结构进行改良，或对其进行薄壁化、中空化、模块化及复合化设计，以减少覆盖件等大型结构部件、非承载构件的材料消耗，从而实现大幅减轻整车重量。在技术手段的实现方面，计算机辅助 CAD技术及集成技术在电动汽车的设计中发挥着非常重要的作用。可以利用计算机手段，精确地对新能源汽车的实体结构和布局展开分析，从而确定哪些结构是承受车身大部分重量，但却对受力及安全性要求不高的大型结构及覆盖件，并对各关键构件板材厚度展开变量分析及计算，最终构建出尺寸参数的轻量化关系式。二是在车体框架关键承载区，采用新技术构造的防护梁，发挥承重、加固、增强等功能，并根据安全需求，结合工程分析和刚度、强度力学计算，进行防护梁的结构与技术优化。
（三）使用碳纤维技术
在以塑代钢的新能源技术中，碳纤维材料是目前最有影响的一种新能源技术。据悉，碳纤维是一种人工合成的，它是采用片状石墨微晶等有机纤维，沿纤维轴向方向堆积，经过碳化和石墨化处理，获得的一种微晶石墨材料。从本质上来说，碳纤维的机械性能很好，虽然它的密度只有钢铁的1/4，但它的拉伸强度却可以达到3500 MPa，是钢铁的七倍以上，而它的拉伸弹性更是高达23000 MPa，远超钢铁。除此之外，由于其耐腐蚀性能和电磁屏蔽性能都很好，因此被广泛应用于电动汽车的轻量化领域。
宝马i3第一次使用了大量的碳纤维。据悉，宝马i3的 CFRP复合材料可达300公斤，以 CFRP为主。相较于宝马上一代车型，i3的总质量下降了250-350千克。宝马在此次试验中使用了巴斯夫的碳素纤维。由于其重量轻，安全性高，在零部件中得到了广泛的应用。随着我国对 CFRP的需求日益增长， CFRP快速成形技术已经能够满足绝大多数构件的生产需求，其快速、低成本的优势将为 CFRP的规模化、产业化奠定基础。在新能源汽车领域，碳纤维材料的轻量化是提升其续航里程的重要途径，其应用与发展已引起了新能源汽车生产的“革命”。
结语
新能源车的到来，给传统的轿车带来了巨大的冲击。尽管由于续航里程的原因，新能源汽车在实际应用中并没有取得理想的成果，但是，在轻量化技术的持续发展下，新能源汽车的市场已经成为了必然。而在当前的汽车工业中，轻量化技术无疑是非常重要的，所以，中外的汽车企业都要重视这一点。