汽车轻量化与节能减排存在直接关联。根据相关政策，到2020年，车企平均油耗必须降低到每百公里5升。工业和信息部原材料工业司副司长潘爱华介绍，统计估测，汽车整车重量减少10%，就能节油6%到8%，油耗能够下降每百公里0.3到0.6升，氧化碳排放降低5~8克。

而对于新能源汽车而言，因为净增电池重量达到了300Kg以上，因此轻量化更是必不可少的课题。周青表示，目前电动车电池能量密度提高困难，直到电池或者储能装置可以达到今天汽油，氢燃料的能量密度，才可能比较任意地按照今天的原理设计汽车。所以我们必须在现有电池能量密度的情况下，把车设计得更小更轻，从而增加电动车的续航里程，提升它的能量利用率。

一个明显的现象是，目前路上家用汽车的空间利用率仍然很低。行车时只有一名乘员，大部分时间车辆被闲置在停车场，从这个角度来看，更小更轻的车更加能满足使用效率。

从安全角度来看，轻量化和小型化可以令车更加安全。2000年前后美国联邦政府交通部研究的一个结论显示，如果能够降低道路车辆的平均重量，能减少道路净伤亡。并且随着主动安全越来越发达，又小又轻的车更容易控制，在与行人和自行车碰撞时，造成的伤害也会降低。

汽车轻量化的三个途径

汽车轻量化有三个途径，一个是结构设计的优化，一个是使用轻量化材料，还有一个是轻量化材料的成型技术。

1.结构设计优化

在电动车轻量化的谈论中，如何围绕电池减重是一个被多次提到的话题。电池组在车里相当大的部件，空间和重量都很大，设计结构时一定会关注电池的排布。同时根据碰撞时受到什么样的工况，以此评估电池风险。安全和减重是结构设计时需要平衡的天平两端。

周青提出，电动车电池的安全设计目标是不着火，而不是不变形。为了不让电池变形，只能增加很多结构和材料。电池本身可以承受一定的冲击和变形，设计时主要应该考虑电池的碰撞失效和内部短路会存在起火风险。

这个思路与人体碰撞保护类似，任何法规在设计车的人体碰撞保护时，都不是要满足给定的工况下不许受伤，而是再给定工况下产生一个可接受的受伤，尽量不要产生终身残疾。因此，研究需要找出电池的碰撞损伤准则和容限，在起火前能承受的最大变形和最大冲击。

拓扑优化是结构优化的一种，不同于车辆构件的尺寸优化和形状优化，是对布局和节点联接关系进行优化，使结构的某种性能指标达到最优化。 

汽车厂在新车开发时，公司决策层会给出一个整车定义，包括车多大多重，涉及到成本控制，同时希望车达到什么性能。拓扑优化能够在给定设计空间，给定设计重量，给定设计性能的约束下，迅速得到一个布局和节点联接基本判断，为设计人员提供结构质量最轻、性能最优的力学传递路径方案。

据湖南大学教授成艾国介绍，湖南大学已经用拓扑优化的办法对电动汽车的骨架进行优化。基于拓扑优化方法的轻量化策略相比常规轻量化方法可节约30天开发时间、多减重22.4kg，同时还可以不同程度的提升整车性能。

2.轻量化材料

目前轻量化材料主要有复合材料、铝镁合金、高强钢和陶瓷材料。

钢铁材料是汽车生产的主要材质，在同等的强度条件下，如果采用高强度钢就可以最大限度的减轻钢板的厚度，达到减轻车身自重的目的。目前高强钢主要应用在汽车的安全件、底盘和车身等方面。 

铝合金减重效果多于钢铁，汽车使用一公斤铝合金等于2.25公斤的钢铁，铝合金和钢铁材料相比，热导率高、耐腐蚀性好、加工性能等优良等优点，但强度不如高强钢。

工程塑料和复合材料是汽车轻量化的首选用材。

一般塑料的比重0.9-1.5%。在复合材料中，碳纤维材料具有密度低、强度高、耐腐蚀、耐高温等特性被寄予厚望。发达国家已经把汽车用塑料量的多少作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志。