乘用車油耗限值。燃油經濟性一直是消費者購車時關注的焦點，油耗問題也長期位居J.D.Power客戶關注度前列。為了可持續發展，各國都制定了汽車燃油消耗標準，也同樣發布了乘用車燃料消耗量的限制政策，目標是2015年和2020年乘用車平均燃料消耗量分別降至6.9升/百公里和5.0升/百公里。

 

　　理想是豐滿的，現實是骨感的。工信部日前公布的《公示2014年度乘用車企業平均燃料消耗量情況》數據顯示，91家車企中有26家沒有達到2014年油耗目標值，且企業平均油耗高達7.22升/百公里，和2020年目標值5升/百公里相距甚遠。但是傳統發動機的油耗改進措施較為有限，而且多種措施疊加的節油邊際收益會越來越小，增加的零件成本也會越來越高。因此傳統的措施很難滿足平均油耗從7.22升/百公里降到5升/百公里的要求，必須尋求其它措施。根據測算，一般車重每減少10%，油耗可以降低約6%-8%。從技術可行性上看，輕量化是傳統內燃機汽車降低油耗并滿足第四階段油耗限值的必然選擇。

 

　　排放限制。近年來，隨著霧霾天的日益頻發，公眾對于空氣質量日益關注，也制定了更加嚴厲的汽車排放法規。目前，國內已有北京、上海、珠三角等地實施輕型汽油車國五排放標準，范圍內也將于2018年起全面實施。

 

　　除了尾氣排放，溫室效應也促使更多人關注碳排放。歐盟已推出環保法規，要求2015年后生產的新車平均碳排放量不高于130克/千米，未達標的每輛車罰款95歐元，2020年要求更降低至95克/千米。而歐洲環境署的新數據顯示，2014年新車CO2平均排放量為123.4克/千米，與2020年目標值差距較大。常規手段較難滿足2020年碳排放目標，因此必須尋求多種技術措施。

 

　　根據日前電動車網從合肥新能源汽車產業政策實施促進沙龍上獲得的消息，國內將來可能引入碳排放交易制度，目前準備先在合肥和北京進行試點。如果新車碳排放超標，無論是罰款還是交易以取得碳排放權，對于車企來說都將是直接的經濟損失。因此國內車企必須未雨綢繆，積極降低碳排放。根據測算，車重降低10%，廢氣排放可以降低5-6%，碳排放可以降低7-8%。因此，輕量化也是降低廢氣排放和碳排放的有效手段。

 

　　電動車續航。近年來國內新能源汽車行業蓬勃發展，電動車銷量節節攀升。但電動車車主大都有里程焦慮癥，而更多的消費者還在觀望是否選擇電動車，這些都是因為電動車的續航里程問題。目前一般內燃機車加滿油的續航里程都在500公里以上，而主流電動車續航里程只有100-200公里左右，和內燃機汽車差距巨大，而且還會隨著時間推移和電池老化而慢慢減少。

 

　　為了增加續航里程，汽車廠商紛紛增加電池容量。但增加電池的同時也增加了整車質量，使得續航里程的改善達不到預期效果。因此光增加電池很難解決續航里程問題，必須同時降低整車質量。除了高速工況下空氣阻力占比較大外，一般行駛工況下電動車耗費的能量都和整車質量正相關。寶馬i3采用了碳纖維復合材料制造車身，整體減重約250-350千克，以較小的22千瓦時電池容量，實現了160-180公里的續航里程。

 

　　純電動車的整車成本結構中，電池約占30%~50%。在相同的續航里程下，采用輕量化技術的電動車可以減少電池數量，從而大幅度降低電池成本和整車成本。

 

　　內燃機汽車的燃油經濟性和排放控制、電動車的續航里程是當今汽車工業面臨的三大主要問題，而輕量化對這三大問題都有非常好的改善作用，也是為數不多的解決辦法。由此看來，輕量化是未來汽車技術發展的必然方向。

 

　　碳纖維是汽車輕量化佳選擇

 

　　汽車行業很早就開始探索輕量化技術，主要手段包括選用輕質材料、優化結構設計和選擇先進制造工藝等。優化結構設計和先進制造工藝帶來的減重效果相對較小，因此目前輕量化研究的主要方向是輕質材料，包括高強度鋼、鋁合金和碳纖維復合材料等。

 

　　整車零部件中重量大的是車身和底盤，約占總重的60%，輕量化潛力大。而對于車身底盤材料的選擇，重要的性能指標是強度和模量。對比各種材料的比模量和比強度，我們就會發現碳纖維性能優勢明顯，遠優于其它材料。

 

　　除了力學性能，我們還必須從成本、工藝等多種角度來選擇材料，對比如下。

 

　　綜合各種材料的優劣來看，碳纖維的輕量化潛力大，應用前景廣。隨著寶馬i3等車型的大批量生產，碳纖維的成本和工藝已不再是不可逾越的障礙。我們有理由相信，碳纖維是汽車輕量化的未來。