新能源汽车续航能力的关键之一——汽车轻量化产业基本情况分析

汽车轻量化是指汽车在保持原有的行驶安全性、耐撞性、抗震性以及舒适性等性能不降低，且汽车本身造价不被提高的前提下，有目标地减轻汽车自身的重量。汽车轻量化是设计、材料和先进的加工成形技术的优势集成，是汽车性能提高、重量降低、结构优化、价格合理四方面相结合的一个系统工程。

一、节能减排政策推动轻量化发展

随着人们对汽车节能减排的日趋重视，各国对于燃油车油耗和排放法规日益严厉，2017年4月工业和信息化部、国家发展改革委、科技部联合印发的《汽车产业中长期发展规划》明确提出“到2020年，新车平均燃料消耗量乘用车降到5.0升百公里、节能型汽车燃料消耗量降到4.5升百公里以下、商用车接近国际先进水平，实施国六排放标准，新能源汽车能耗处于国际先进水平；到2025年，新车平均燃料消耗量乘用车降到4.0升百公里、商用车达到国际领先水平，排放达到国际先进水平，新能源汽车能耗处于国际领先水平”。

在此背景下，通过汽车轻量化降低能耗成为各大车企应对节能减排目标的主要技术路径之一。实验研究表明，约75%的油耗与整车质量有关，汽车质量每下降10%，油耗下降8%，排放减少4%。汽车质量减轻不仅降低了油耗，而且带来了汽车驾驶安全性以及驾驶舒适性等其他方面的改善。随着消费者对汽车驾驶需求增加，轻量化带来的经济性、安全性、舒适性将更加迎合消费者需求，轻量化优势更加明显。

二、新能源汽车轻量化需求增加

近年来新能源汽车行业蓬勃发展，国内电动车市场产销量逐年攀升。2020年11月2日，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，提出到2025年，实现新能源汽车销量占当年新车销量约20%；到2035年，纯电动汽车成为新销售车辆的主流，我国新能源汽车核心技术达到国际先进水平，质量品牌具备较强国际竞争力。全球其他主要汽车工业国也均在加大新能源汽车研发、生产投入。

新能源汽车搭载三电系统和大量智能化设备，相对传统能源汽车增重较大。同时基于目前的电动车供能和储能技术，续航里程偏短以及充电不便带来的续航焦虑仍是新能源汽车产业面临的重要问题。在此背景下，通过轻量化技术的应用，减轻汽车重量、增加续航里程对新能源汽车有着更重要的意义。

三、铝合金是最主流的汽车轻量化材料之一

目前实现汽车轻量化可以通过三种途径：

1）轻量化材料，如使用结构更轻的铝合金、镁合金、高强度钢、碳纤维复合材料对传统普通钢结构进行代替；2）轻量化设计，如通过开发全新的汽车架构实现轻量化，包括优化车身零部件数量、减少零部件尺寸等；3）轻量化工艺，如热成型、激光拼焊板等工艺。实务中轻量化主要通过采用轻量化材料搭配特定的轻量化工艺来实现减重效果。目前最主流的轻量化材料为铝合金和高强度钢。

①铝合金的性价比卓越，系轻量化市场的主流材料

当前市场上最主流的轻量化材料为铝合金材料和高强度钢，铝合金良好的减重性能和成本效益，因此实现了大规模商业化应用。根据赛瑞研究和中国产业信息网数据，2021年铝合金和高强度钢占据汽车轻量化市场的85%以上，其中铝合金的比例接近65%。

1）从性能角度，铝的密度约为钢的三分之一，汽车使用1kg铝可替代自重2.25kg的钢材，且铝合金结构设计优化可以实现二次减重，整体减重效果大于50%，此外铝合金具有强度高、可循环、耐腐蚀、密度低等优点。

2）从成本角度，铝合金价格仅为钢的2.5倍，远低于碳纤维复合材料。镁合金的价格和铝合金相近，但镁合金的易腐蚀问题限制了其在汽车行业的大规模应用，因此铝合金是现阶段最佳的轻量化材料之一。

根据长城汽车发动机内、外板的轻量化数据，铝制发动机内外板较钢制发动机内外板分别轻6/4.5kg，轻量化率（减重质量/原件质量）达到57%/54%，但价格同比增幅仅为43%/53%，价格增幅要低于轻量化效率。随着铝制零部件制作工艺提升，逐步形成量产型生产线，制造成本下降，未来汽车各部件铝制化将加速渗透，市场规模持续扩大。

②铝合金在汽车轻量化中的具体应用情况

铝合金的密度低、质量轻、可加工性强，能够根据特定需求加工成不同的形状尺寸，叠加其拥有的价格优势，是目前实现整车轻量化的首选材料，主要运用于汽车前后防撞梁、水箱框架、机器盖、翼子板、前后悬挂的摆臂、副车架等。

铝合金大规模化应用于汽车行业始于1970年代，目前铝合金已成为用量仅次于钢材和铸铁的汽车材料。全球铝材消费的12%-15%以上用于汽车工业，部分发达国家已超过25%。随着技术工艺的提升，以铝代钢正在成为全球范围内汽车轻量化的潮流。

数据来源：DuckerWorldwide

根据全球权威咨询机构StrategyEngineers的调查和预测，2017年全球汽车铝合金市场空间约为480亿美元，预计2025、2030年将达到1,000、1,500亿美元规模，年复合增长率约为9%。根据国际铝业协会发布的《中国汽车工业用铝量评估报告（2016—2030）》，由于轻量化的需要以及铝合金使用量的上升，预测2030年中国汽车行业用铝量将达1,070万吨，年复合增长率为9%；中国新能

源汽车行业用铝比例将从目前占铝消费总量的3.8%升至29.4%。