张宁:汽车轻量化对节能减排有重要意义

　　【编者按】为展示中国汽车工业最新科技成果，促进汽车技术进步，打造汽车产业和学术交流平台，中国汽车工程学会于2011年10月26日-28日在北京举办"2011中国汽车工程学会年会"。本届年会主题为"动力、能源与环境"。

　　主旨演讲环节：

　　余卓平（同济大学汽车学院院长）：谢谢副理事长。非常高兴由我来主持今年年会的主旨报告环节，今天主旨演讲有三个报告，分别来自于中国汽车工程学会、宝马汽车公司、大陆公司。这三个报告的内容分别来自于行业组织，来自于整车企业和关键的零部件企业。今天的主题是有关动力能源与环境，从节能环保汽车途径来讲，有两个主要内容，一是提高动力传动的效力汽车技术领域，二是大力的推动发展新能源汽车。今天的报告在这两方面都有所涉及。

　　每个报告结束以后，我们安排了提问和对答，希望在座的各位仔细听讲，能够踊跃的进入提问和答辩环节。第一个报告是有关汽车小型化与轻量化，由中国汽车工程学会副秘书长张宁女士主讲，下面有请张宁女士。

　　中国汽车工程学会副秘书长 张宁：大家早上好，跟高兴有机会把我们的一些研究成果跟大家在会上做个交流，这也是中国汽车工程学会主办这么多年的年会以来，第一次以学会自己研究成果的身份跟大家做交流。所以我感到很荣幸。我分三个部分介绍一下我们的成果。

　　大家知道，中国汽车工程学会跟国务院发展研究中心、大众汽车公司一起每年出一本蓝皮书，会对宏观形势做一些分析，也会围绕行业的热点和焦点问题做一些研究。这次解释的成果是来自于去年蓝皮书对行业总体状况的分析和专题，即汽车小型化和轻量化，我代表课题组把我们的成果向大家做个介绍。

　　我们做了一个分析，2008年、2009年、2010年乘用车油耗和排量统计的结果。蓝点的标志是油耗的情况，这几年呈下滑趋势，从2009年到2010年下滑趋势减缓。这几年企业为了节能减排做了很多工作，付出了很多努力，但由于我们的工作没有跟上，多多少少在一定程度上淹没了我们在节能减排上所做的工作。

　　这张图是去年蓝皮书上国家研究发展中心做了未来到2015年不同排量乘用车的比例情况，我们做了一个推算。按照这个趋势走，未来5年的排量变化还是比较可怕的，所以在这方面我们要有所工作。基于去年蓝皮书上做的乘用车发展预测，设了三个值，考虑到社会发展的值（蓝颜色），遵循以往发展规律，考虑到未来风险，对未来5年乘用车需求量的预测。根据这个结果做一点假设，单车油耗稳定在2010年的水平，车一年行驶5万公里，在这些假设的情况下，按照上面的三条线做了未来的判断。当年新生产的车投放市场以后，一年会消耗多少油。如果排量能够再小一点，油耗能够低一点，车重能够再轻一点，当然这是新上市车的加权平均之后算的平均概念，未来会怎么样。

　　在座的都是学汽车工程或从事汽车工程有关的工作，车重对行驶阻力的影响是非常大，这就提出了减重的概念。 这是2007年德国一家公司做的分析结果，做了一个实验，不同车辆的状况用于不同的用途，减重什么样的数量节油效果是怎么样的。

　　这是前不久我从大众公司拿到的数据，这是他们的专家经过很长时间的研究得到的数据。如果车重能够减少100公斤，百公里油耗可以减少多少。大众公司最新的研究成果对我们来讲更有研究价值。这段时间因为我们做轻量化的课题看了大量的资料，我们也注意到很多专家都有这样的观念，车重减轻之后我们可以选择更小排量的发动机满足车辆使用的要求，这种情况下自然对油耗和排放是有利的。

　　这是日本的情况，也是前些年举办学术年会之后得到的专家们的演讲资料。从2006年到2008年，日本的车重基本控制在1.5的水平之上，这两年还有点下降。下面这张图是他们统计的结果，排量能够下降，对二氧化碳的排放和减排都是有好处的。最后我们得出一个结论，现在做节能减排的工作很大的精力上放在新能源上，我们认为小型化和轻量化应该跟发展替代能源和新能源同等重要，这些事情都很有意义。

　　这反应车重是怎么长上来的。有一个总的趋势，从1970年到2006年总的趋势。高尔夫1、2、3、4、5车重在一直往上长。有人说高尔夫车重原来是750公斤，为了满足要求，高尔夫5如果不加控制，车重要翻番，但借助于轻量化的技术，让车重没有那么高。因为满足排量要求车重增长了30%，因为满足排放要求增长25%。汽车企业为了满足社会日益严格的节能环保安全的要求，而不得不采取了各式各样的措施，不得不加上很多零部件，这样导致车重增加。不是车厂有意的，而是满足社会需求采取的行动，我们必须在上面做一些工作。

　　我们过去做了很多轻量化的工作，基本是一个件拿来之后用新技术替代上去，但发现不是这么回事。轻量化是在满足汽车使用要求、安全性和成本控制要求情况下，将结合设计多种材料和制造技术的集成应用，来实现轻量化，但是以设计为引领。我们在做轻量化工作的时候，注意到很多企业都是设计部门在牵头，材料部门和制造部门跟上，这样一个集体的行动来推动这个工作。轻量化不能牺牲车辆的安全性和NVH，必须在预定的减重目标、成本控制目标和NVH控制下进行。

　　轻量化是一个复杂系统工程，从设计开始，材料技术、工艺技术跟上，最后还有一个概念，可维修和回收再利用。如果使用的材料是不可回收和再利用的，轻量化的价值就大打折扣了。（如图）这是我们现在正在做的一些工作和必须采取的行动。材料各种各样，轻量化的材料品种非常多，这两张图相互看起来有点矛盾，比如镁是非常好的材料，但下面这张图是世界用钢协会给我们提供的，生命周期碳排放比较高，但复杂零件加工性上还是有好处的。我们不能把它简单化，而是要根据不同的材料，不同零部件的结构，不同车辆设计要求采用不同的材料，各种材料都有用武之地。

　　这是世界汽车用钢协会给我们的数据，他们做了一个评估。在考虑车辆替代材料的时候一定要考虑其工艺性，不同的工艺用不同的材料最后对成本和二氧化碳的影响是不一样的。我们要权衡利弊，我们跟一个国外的公司讨论，你的减重目标怎么定，没有一个统一的概念，肯定是要根据未来竞争对手产品的状况和车型做判断和选择。

　　德国一个教授有一个观点，轻量化的材料多种多样，各有优缺点。总结一下就是没有最好，只有最恰当。这是工程师需要大量的经验总结才能真正把这句话用到位的。轻量化工作我们理解应该是技术水平发展到一定阶段以后产生的一个必然需要，在过去的工作当中，可能这些东西都还注意不到，但现在必须注意。我们统计了一下，自主品牌的商用车和乘用车目前的差距，这些都是将来我们需要不断改进的地方。

　　差距很大，但不等于我们这么多年没有做工作。看一下科技部和其他部委支持的支持项目，很多项目都列入了国家科技攻关项目，产生了很多成果，为汽车行业下一步进行轻量化的工作提供了很好的技术平台，我们就在分析怎么来解决问题，怎么更快的提高轻量化的步伐。在国家支持的这些项目当中，很多国内的企业都参与了工作，目前为止，一个企业在一个车型推出的时候很难用轻量化的角度去宣传。问题在哪儿？过去可能我们的逆向工作做的比较多，怎么解决问题？我们要学习国外的经验，从工程技术产品化全面提升为基础，以材料替换性开发为基础开始做工作，我们要关注单向技术的突破转向重视系统技术突破，围绕产业链构建创新链，以及产学研合作。这是我们过去遇到很多问题的地方，做好系统规划，实施战略目标。这样就有了汽车轻量化技术战略联盟，我担任了秘书长，下面我把联盟的工作情况向大家做个汇报。

　　如果一汽跟同济大学签个合同能做，我们就不做了，我们要做的是单个企业和单个产业做不了的。2007年12月联盟正式成功，到目前为止共有16个正式成员，28个伙伴单位。伙伴单位主要是为联盟的技术推进提供技术支持，包括零部件的生产企业。2007年成立到现在收获有什么？上个月联盟开了今年的研讨会，我总结了几句话。联盟轻量化的工作从少数专家关心变成行业积极的行动，过去可能是提出一个研究项目，拉一个企业在产品上做应用，现在是整车厂主动提出要求，有一个车型供大家做研究应用的平台。这样整车拉动的研究模式建立起来了，由汽车企业自发的行为转变为汽车行业的联盟行动。有的钢厂、铝厂和复合材料机构都加入进来。

　　过去我们对轻量化的认识不是很充分，我们是一个全系列的围绕产业链的技术攻关工作，大家可能理解为单项的材料替换，现在我们把这件事情变成系统化的工作。过去认为轻了是不是就不安全了，现在观念改变了。吉利、长安都是学历很高的专业团队在从事工作，也得到了几大部委的重视，国家几大部委联合行动来推进这项工作。联盟的工作实践证明中国的企业是可以联合起来的，国外在推动技术发展所采用的跨产业、跨国间产业的合作我们也能实现。

　　我们现在的工作围绕三个层面，一个是企业支撑需要，二是联盟推动的共性技术发展，会筛选企业和行业的共性需求，作为联盟组织攻关、组织推动技术发展的方向。三是正在筹建国家重点实验室，未来这个重点实验室要围绕世界汽车技术发展的方向，围绕行业中长期发展需要来做一些工作。将来联盟的发展要为整个行业的轻量化发展提供技术源。

　　去年年底轻量化联盟成员单位做的工作有，2013年之前要攻克7项技术，建立设计和评价方法，高强度钢零件的先进成型技术、纤维增强塑料的模块设计和应用技术、形变铝合金的开发和制造，多目标的轻量化技术集成应用和共性技术平台建设。我们围绕前六项技术会形成共享的数据库平台，从轻量化的产品评价、设计、指导到最后的钢材不同材料生产的指南。同时也会形成战略研究报告，指导企业后几年的轻量化发展。

　　现在在科技部的支持下，总的盘子是5个亿的科技项目正在执行当中。到2013年结束会形成这么多技术，会开发一系列的车型，加起来要形成17万辆的生产能力。我们也有安全和减重的目标，要建立一支服务于行业的专家队伍，企业也要建立自己的队伍。

　　目前遇到的难点是工作刚刚启动，很多技术有待于研究。整个的国家发展环境也有些障碍，比如说国家推出的油耗标准，是以车重来作为指标的。我们在跟企业的接触当中也发现，卡在边沿上的时候企业可能会加一点重量，往上跨一个台阶，这样油耗就能满足了。这样的国家标准体系会对轻量化的工作造成一些影响。还有材料稳定性、价格的问题、制备技术上的问题，好在一些企业在帮助我们攻关，推动发展。还有一个很大的问题是模具。

　　中国目前车型结构偏大、偏重的趋势十分明显，如果不加以控制，必然导致燃油消耗量的快速提高。因此推动汽车小型化、轻量化对于实现节能减排的目标有重要的意义。近40年来，汽车轻量化技术的发展，为提升汽车环保节能安全水平做出了重大贡献，成为本世纪汽车节能排放的重要手段，并在很大程度上决定着汽车的竞争力。推动汽车小型化、轻量化是一个复杂的系统工程，需要跨产业合作，国家整体水平和相关行业的发展水平在一定程度上决定着汽车轻量化的进程。围绕产业链构建创新链是我们今后的长期任务，汽车工业和相关工业已经开始了联合的行动，相信我们的努力一定会取得丰硕的成果。最后代表中国汽车工程学会说一句华，我们愿意跟相关行业的朋友们携起手来，为使中国能够早日成为汽车强国而努力。

　　主持人（余卓平）：随着我国汽车工业的发展，车重的问题越来越凸显，轻量化的意义在全行业来讲是一个永恒的主题。刚才也讲到，轻量化的问题很复杂，涉及到设计、材料、制造方方面面，也非常好的提出了发展的思路。行业组建了国家技术创新体系里汽车的第一个创新联盟，即汽车轻量化联盟。我们非常期望这样一个行业联盟能够发挥更大的作用，取得更多的成绩，为行业联动的自主创新探索一条路子。

　　提问：报告说的是中国汽车发展方向的问题，是大家比较关心的一个问题。我只是有一个建议，我们知道一个汽车工业要发展是需要有驱动力的，比如政府、行业法规、技术、市场、企业战略。我们做这样一个轻量化的联盟，我建议除了做几个车、技术以外，还要从政策上去探讨，能够使中国的汽车工业向小型化、轻量化的方向走。刚才说到的质量问题就是这个问题，二氧化碳的法规一个是质量段划分的很大，都是100公斤一个质量段，大家都拼命往上一个质量段上走。另一个是越轻油耗越严，像这样的标准对于小型化和轻量化的影响，我建议多出一些分析报告，应该做出自己的数据来，不仅仅是引用大众的数据。希望针对这个题目在政策上做一些有意义的报告出来。

　　张宁：如果没有国家政策的推动我们很多工作是很难往前做的，但可喜的现象是科技部和发改委已经注意到这个问题了。根据李博士的建议我们会行动起来，形成必要的文件提交给政府。特别是重点实验室建立起来之后，第一个工作就是要做像德国那样的分析，根据中国的道路和车辆状况做出自己的评价。