未来汽车的诸多发展方向中，现在关注度很高的有新能源，还有自动驾驶，然而在汽车轻量化方面，却很少有人去关注。甚至依然有人觉得，轻了之后，车就变得不安全了。其实汽车轻量化之后，不仅可以直接降低油耗。还可以间接改善动力性能，提升驾驶性能，减少制动距离。而油耗的降低减少了污染物的排放，对环保的意义更重大。因此未来汽车的竞争，也一定是一场轻量化的战争。

现在中国品牌的很多车型都在往高端方向发展，汽车的用料很足。因此整车的质量比较大。很多用户的评价都是开起来高级感很好，就是油耗太高。因此，轻量化已经成为摆在汽车品牌面前一个难以攻克的难题。

最早我们知道的轻量化，或许是使用了铝合金制造车身。其实汽车的轻量化是一个系统工程。无比的复杂，本篇文章就给大家简单的介绍一下。

随着世界各国签订《联合国气候变化框架公约》等协定，环保已经成为世界议题。作为污染大户的汽车，一直处在舆论的风口浪尖。现代汽车就制定了到2020年，生产的汽车质量平均比现在降低10%，由此带来油耗改善6%，污染物排放降低2.5~8.8%，加速性能提升8%，转向性能提升6%，制动性能提升5%的总目标。

轻量化带来的好处十分明显，但是实现这些目标的前提是汽车的安全标准不能降低。如何在保证安全性的基础上进行轻量化就十分困难了。目前汽车制造商的主要做法是使用重量轻，强度高的材料，在车身，底盘，动力系统等重量方面下功夫对汽车进行减肥。

在材料的使用方面，最受关注的是铝合金与镁合金，这两种材料主要代替钢铁，减轻重量，提高强度。铝的重量只有铁的1/3，并且回收利用率高，汽车中的铝有85%是可以回收的。是铁的2倍。但是铝也有很多缺点，比如铝不能够焊接，不容易钣金，喷漆也麻烦，在安全性不如钢。因此目前一些厂商只是部分使用铝合金，车身大部分结构还是钢铁的。

1990年，本田推出的NSX跑车是世界上最早量产的使用全铝车身的车型，15年期间总共生产了1万8000辆。而更大规模量产并广为人知使用全铝车身的汽车就是奥迪A8了，1993年奥迪发布了ASF(Audi Space Frame)技术，紧接着奥迪A8诞生。

最初奥迪A8使用全铝车身，是因为自己的旗舰车型搭载quattro四驱系统，重量比竞争对手重100公斤。为了降低重量，才开发了全铝车身技术。因此我们发现当时奥迪A8即使使用了全铝车身，整车质量依然与竞争对手差不多。2006年推出的超跑R8，奥迪为了减轻重量，提高性能，将铝合金的使用比例进一步加大。今年推出的全新奥迪A8，在整车质量上也比上一代轻28%。

在使用全铝车身的厂商中，捷豹的贡献也很大。捷豹在2003年第三代XJ车型上首次使用了铝合金车身，在2006年发布的XK车型上，车身铝合金的比例达到100%。随着铝面板图层技术和铆钉的使用，车体70%都是铝合金的。2013年发布的F-type，2015年第二代XE，2016年F-pace也都使用了全铝车身。可以说，捷豹是目前汽车厂商中，推出全铝车型最多的之一，最近几年特斯拉大有赶超的势头。

提升驾驶乐趣最大的一个方法是车身前后配重比例50：50。宝马一直在强调自己旗下车型的前后配重比例。2003年，宝马汽车推出的第四代5系（E60）混动版，在车身前半部分使用了铝合金材料，让车身比例达到50：50。这也是全球第一款使用铝合金材料，达到50：50比例的混合动力汽车。

还有比铝合金更轻的金属，那就是镁合金。镁的重量只有铁的22%，铝的66%。也是比较容易加工的金属，并且镁能很好吸收震动，回收使用率能达到100%。但是缺点是价格高，不耐高温，容易腐蚀，因此不能使用在高性能的赛车当中，可以使用在方向盘等不重要的零部件中。

但是现在很多零部件供应商已经开发了使用镁合金的座椅框架，并且2006年，雪佛兰在自家超跑科尔维特的发动机中，也使用了镁合金。最近几年，将这些相对稀有的金属混入钢板，制成的高张力钢板和超高强度钢板被广泛使用，与普通钢板先比，张力提高了2倍，重量也有所降低，在扭转刚度和弯曲强度上，比普通钢板分别提高80%和50%以上。

与这些特殊的材料相比，通过技术工艺的提升，其实也可以提高强度。比如铁板在900摄氏度加热成型之后迅速冷却可以加工成超高强度钢板，达到1.5Gpa级别。此外，钢板内的填充物以及结构构造上的升级，也可以在保证强度的情况下减少钢材料的使用，达到轻量化目的。

现代汽车目前新款旗舰车型捷恩斯EQ900，相比老款旗舰雅科仕，使用了3倍以上的超高强度钢板，占整车车体的51%。现代汽车研发的混动车型ioniq整车使用了53%超高强度钢。不仅碰撞性能提升，而且可以抵消电池的重量。

最近几年，钛合金也备受关注。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点。目前主要应用在航空航天，医疗领域，用在汽车上的情况还不多见。钛合金制造的发动机气门弹簧比铁轻58%以上。

还有一种可以降低重量的材料是碳纤维（CFRP）它的特点是柔软，抗冲击能力很强，重量只有铁的50%，铝的70%。强度却是铁的10倍，铝的5倍。目前，碳纤维采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等）做原料，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的气氛中，在一定压强下强热炭化而成。由于制造成本高，产量有限，因此价格也很贵，现在只有少数跑车和赛车上使用。

宝马汽车是在碳纤维领域走在前列的厂商，投入了1亿美元用于建设碳纤维工厂，这是首个汽车制造商建设碳纤维工厂。并收购了全球知名的碳纤维生产商德国西格里(SGL)16%的股份。目前，碳纤维的生产成本是钢铁的20倍，这就不难理解，为什么宝马i8这么贵了。

宝马目前在i8和i3电动车上使用了碳纤维作为车身材料，最终效果是i8的车身重量不到1.5吨，i3的车身重量1.3吨左右。在同级别车型中都是很轻的。宝马计划今后通过自己建设碳纤维工厂，大规模生产降低成本。并且把碳纤维材料逐步普及到宝马7系等非新能源车型上。

车内的装饰材料也发生着变化，豪华车上的实木，金属，普通车辆上的塑料等等，正在被高分子复合材料替代，比如FRP纤维增强复合材料，纤维材料与基体材料（树脂）按一定的比例混合后形成的高性能型材料。质轻而硬，不导电，机械强度高，耐腐蚀。是车内装饰材料的理想选择。

通常情况下，底盘的重量越大，稳定性越好。车门内的填充物，包括前后发动机盖内的隔音材料，包裹材料都是越轻越好。只有这样才能降低整车的重心，提高行驶稳定性。

此外，各种工程塑料也被光彩使用在车门内，具有抗冲击，耐腐蚀的特点，质量也很轻。还有聚氨酯泡沫作为填充材料，使用在车门内饰板和汽车保险杠中，聚氨酯泡沫密度低，质量轻，吸能效果好。

玻璃也是轻量化的对象，现在聚碳酸酯材料做成的玻璃，大有代替传统玻璃的趋势。聚碳酸酯玻璃导热率只有普通玻璃的20%，隔热效果好，而且不容易碎。但是目前折射率和耐磨性不高，因此目前不能使用在前风挡玻璃上。

模块儿化的制造也是可以降低重量的，模块儿化之后，车内很多零部件的集成度更高，不仅组装起来更容易，而且比原先单独组装每一个零部件，可以减轻20%的重量。

总结：

如今电动汽车快速发展，汽车的重量已经成为制约电动汽车发展的瓶颈。纯电动汽车特斯拉model S，在使用了铝合金车身的前提下，质量依然在2吨左右。如果能再减重的话，那么加速和制动性能还会再提升，因此减重将会是未来一段时间汽车制造中一个永恒的课题。

不是偷工减料，现在的车为什么越造越轻？

AutoLab

研究表明，车重每减轻 10%，油耗可降低 6% 到 8%。车身重量降低 100 千克，意味着百公里油耗减少 0.3 升，每公里二氧化碳排放也将相应减少 7.5 克到 12.5 克。

但汽车工程师所遇到的困难远比想象的大得多，汽车的轻量化需要材料科学，结构力学等多学科的支撑，力求在减轻重量的同时，车身刚性和安全性能丝毫不受影响。

我们回到今天要谈的主角，凯迪拉克 CT6。上周我参加了一场凯迪拉克在上海国际赛车场举办的科技活动（我们在赛道上真没有跑，只是做了一些科技体验）。凯迪拉克 CT6 投入了不少宣传，但在销量来看并不算是成功的产品，原因不外是品牌、宣传有没有效果和产品力的原因。

但抛开这一些影响，只看 CT6 在底盘结构和车身材料上，却是让人意外的先进。

我们一向认为美国人造车不太注重细节，技术不够先进、内饰不够精细之类，这里有大部分是事实，但也有个别是误解。有时候我们应该换一种思维看问题，例如在航空领域，没有人怀疑美国人老大的地位，这其中就与美国材料先进性有关。

回到造车本身，经常性地发现美国人会发挥他们在材料方面的优势，然后有一些看似简单，但却非常有效的设计去解决问题。例如轻量化的话题上，先不用谈什么福特 GT、科尔维特之类的超跑，我们拿一辆与奥迪 A6L、宝马 5Li 对标的凯迪拉克 CT6 来对比，也能发现不少有意思的事情。

CT6 开发的理念有点像宝马，既要豪华但也要运动，它与宝马 5 系一样都是 50:50 的前后轴比重，同前是前置引擎后轮驱动的设计，操控的底子非常高。只是 CT6 的尺寸要比 5 系要大，容易让人忽略它的运动性。

同样的 2.0T 直列 4 缸、后轮驱动的宝马 528Li 对比凯迪拉克 CT6 28T，尺寸方面 528Li 为 5055x1860x1491mm，车重为 1760kg；而 CT6 28T 为 5179x1879x1500mm，显然要比宝马 528Li 要大上一圈，但车重反而只有 1655kg！显然美国人在轻量化方面做得德国人还要到位。

四轮驱动的 CT6 PHEV 动力和电池组

其实现在各大豪华品牌都在大量使用铝合金材料造车，但它们的实现方式不同，大部分都是用钢材造好了白车身，然后在某些关键部位加入铝合金材料。例如悬挂用铝合金是最有价值的，可以降低簧下质量，让悬挂的反应更迅速。还有有引擎盖使用可以减轻车头重量，对行人保护也有利，车顶采用铝合金可以降低重心等。

但凯迪拉克 CT6 的做法不一样，它真的在生产白车身的时候就大块大块地使用铝合金，情况有点像奥迪 TT 那么大阵仗。

最传统是铝板冲压，质量轻盈的铝制冲压件，搭建结构要求不高的上车外覆盖件，大幅减轻了车身总重。这与上前提到别家品牌用在车顶和引擎盖的方式是一样的。除此之外还有高压铸铝的零部件，把多个零件整合在一个铝制部件内。重量轻巧，机械性能更好，在小批量的情况下成本更优。

CT6 PHEV 和 CT6 仍然是钢结构为主体

还有一种是挤压铝：把铝材料做成一个封闭的截面（类似方形空间铝管），这种设计在力学力传递更为优异，加下铝本身在碰撞时变形，所以吸能效果更好。这东西我去奥迪 R8 工厂参观的时候见过，全铝的 R8 就用类似设计。

除此之外，钢材的作用必不可少，它比铝除了重量的缺点外，在强度方面优势很明显。CT6 采用 PHS 高强度钢，用来完整保护乘员舱的安全。另外钢板冲压件放在底盘的最下面，因为钢材在 NHV 性能更优秀，用在对声响较为敏感的下车体覆盖件可以大幅降低了乘员舱的噪音。

这让我想起了一句话；" 在正确的地方采用正确的材料 "。什么叫 " 在正确的地方采用正确的材料 "？我第一次听到这样观点的是奥迪，奥迪的工程师向我们举例：例如在某些地方，我们在更轻量化的铝合金和钢材，某些地方我们用了更薄的钢板。

是否一定要坚持全铝车身？每个品牌都有自己的理念，就连最早使用全铝车身的奥迪，当初一个劲在 A8、A2、TT 和 R8 上使用，但新一代 TT 也不再坚持全铝，而是钢铝混合结构。另一位用铝高手是捷豹路虎，可能它们建立了最大的铝工厂，能够大幅降低全铝车身的成本（而且它们的产量不如奥迪高），所以才坚持了全铝车身方向。

对于凯迪拉克 CT6 来说，这套车身结构基于钢铝混合，当然这当中铝合金的贡献是最大的，混合铝制合金材料车身占比超过 57%，抗扭强度达到同级最好的 36.6Knm/Deg。

其实不仅是铝合金，而是基于长久以来在航空航天领域复合材料学，结构力学，多种复合材料的链接，让最适合的材料以最恰当的形态出现在最需要的地方，才能让 CT6 轻量化的同时又保持车身高刚性和安全性。

技术·服务创造价值