路洪洲　王智文　陳一龍　郭愛民　馬鳴圖　路貴民

摘 要：探討了汽車輕量化的理論基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上分析了國內(nèi)外提出的輕量化評價(jià)及評估方法，這些方法涉及輕量化前后的整車油耗變化、整車或者總成性能變化以及成本變化等因素。闡述了各方法提出的背景和應(yīng)用范疇，并在汽車燃料消耗的物理意義及邏輯的基礎(chǔ)上，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率、風(fēng)阻、行駛阻力等，首次提出了輕量化乘用車整車質(zhì)量設(shè)定指標(biāo)函數(shù)的汽車輕量化評價(jià)方法。提出了建立規(guī)范的、行業(yè)認(rèn)可的評價(jià)系統(tǒng)的必要性，以推動(dòng)節(jié)能減排以及行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：汽車；輕量化；評價(jià)方法；整備質(zhì)量；性能

中圖分類號：U461.86文獻(xiàn)標(biāo)文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文獻(xiàn)標(biāo)DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2015.01.01

汽車輕量化已經(jīng)成為提高汽車產(chǎn)品競爭力以及推動(dòng)汽車行業(yè)節(jié)能減排的主要手段之一[1]，汽車車身的輕量化也一直是國內(nèi)外汽車企業(yè)的關(guān)注點(diǎn)。隨著汽車輕量化技術(shù)的推廣應(yīng)用，如何評價(jià)一款汽車的輕量化水平成為亟待解決的問題。汽車輕量化評價(jià)的主要目的是預(yù)測和衡量一個(gè)車型的輕量化工程[2]實(shí)施情況，在車型開發(fā)之初定義目標(biāo)車型的輕量化指標(biāo)，可以有效推動(dòng)該車型的輕量化水平以及節(jié)能減排效果。批量生產(chǎn)（Small-Outline Package，SOP）后，通過相應(yīng)手段比較同類車型的輕量化水平，也可以為該車的改進(jìn)以及后續(xù)開發(fā)奠定基礎(chǔ)。目前國內(nèi)外對于輕量化評價(jià)指標(biāo)的研究較少，在評價(jià)方法上也尚未形成廣泛的共識。為了闡述汽車輕量化評價(jià)方法的研究進(jìn)展以及未來需解決的問題，本文將總結(jié)現(xiàn)有的方法，并進(jìn)一步提出新的輕量化評價(jià)方案。

1 輕量化評價(jià)的基礎(chǔ)

汽車輕量化工程是在保證汽車的被動(dòng)安全性能、剛度、NVH（Noise Vibration and Harshness，噪聲、振動(dòng)和不平順性）等提高或者不降低的前提下，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化材料的應(yīng)用、合理的制造工藝等手段來實(shí)現(xiàn)汽車的整備質(zhì)量降低，從而達(dá)到節(jié)能減排目的的工程化過程。汽車輕量化可以通過構(gòu)件的結(jié)構(gòu)變更、低密度材料應(yīng)用或材料厚度減薄等手段來實(shí)現(xiàn)，但同時(shí)不能影響整車或者構(gòu)件及總成的其它關(guān)鍵功能。為了進(jìn)一步闡述上述要求，需梳理輕量化與構(gòu)件其它性能的關(guān)系[3]，典型的板材構(gòu)件示意圖如圖1所示。

假設(shè)構(gòu)件輕量化前后采用類似的幾何結(jié)構(gòu)，采用不同的材料可能造成汽車構(gòu)件的剛度以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度發(fā)生變化。根據(jù)推導(dǎo)，如果該構(gòu)件要求達(dá)到相同的彎曲剛度，可以得到以下材料1和材料2的厚度比公式（1），以及構(gòu)件的質(zhì)量比公式（2）。

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式中，h為材料厚度；E為材料的彈性模量；ρ為材料的密度；m為構(gòu)件的質(zhì)量。由公式可知，如要求輕量化前后的構(gòu)件達(dá)到相同的彎曲剛度，材料1和材料2的厚度比只與材料彈性模量相關(guān)，而質(zhì)量比則與材料的密度和彈性模量相關(guān)。同樣，如果不同材料制造相同幾何結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，若達(dá)到相同的扭轉(zhuǎn)剛度，可以參照式（3）材料1和材料2的厚度比公式，以及式（4）構(gòu)件的質(zhì)量比公式。

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式中， G為材料的剪切模量；Rm為材料抗拉強(qiáng)度。

對于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來說，相同結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，如果要求輕量化前后達(dá)到相同的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可以參照式（5）材料1和材料2的厚度比公式，以及式（6）構(gòu)件的質(zhì)量比公式。

由以上理論推導(dǎo)可見，一旦構(gòu)件的材料或者材料厚度發(fā)生變化，構(gòu)件的剛度等性能也會(huì)同時(shí)發(fā)生變化。同樣，如果構(gòu)件的結(jié)構(gòu)發(fā)生變更，無疑構(gòu)件的性能也會(huì)相應(yīng)改變。因此，汽車輕量化必須首先在減重的同時(shí)校核汽車的剛度、安全、NVH等性能；其次，減重的幅度必須根據(jù)輕量化設(shè)計(jì)的理論分析以及材料性能等進(jìn)行綜合確定。當(dāng)然，成本、維修、回收再制造等因素也是輕量化工程需要考量的因素。總之，汽車輕量化評價(jià)不是一個(gè)單純的重量關(guān)系或者函數(shù)，需要綜合各方面的因素，尤其是油耗的變化，這是因?yàn)槠囕p量化的主要目的是節(jié)約燃油以及降低排放，所以如果輕量化不能帶來較好的燃油經(jīng)濟(jì)性或者更低的CO2排放，汽車輕量化的實(shí)質(zhì)意義便難以衡量。上述諸多因素是輕量化評價(jià)難以達(dá)成共識的原因。

2 輕量化評價(jià)概述

隨著汽車消費(fèi)者以及汽車上下游企業(yè)對汽車輕量化認(rèn)識的逐步提高，以及輕量化工程應(yīng)用在更多車型上，國內(nèi)外先后提出了一系列汽車輕量化評價(jià)方法。

2.1 車身輕量化系數(shù)及車身結(jié)構(gòu)利用系數(shù)

車身輕量化系數(shù)（Light Weight Index）[4]是目前被行業(yè)接受度較大的一個(gè)評價(jià)指標(biāo)。車身輕量化系數(shù)的定義見式（7），圖2為車身輕量化系數(shù)中各參數(shù)的示意圖。

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式中，L為車身輕量化系數(shù)；m為白車身骨架（不帶四門兩蓋）質(zhì)量，kg；CT為車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度（帶擋風(fēng)玻璃），N·m/（°），包括擋風(fēng)玻璃和副車架等附件的油漆車身；A為車身的腳印面積=軸距×前后輪距的平均值，m2。

由于輕量化工程主要影響的性能之一是車身剛度，因而輕量化評價(jià)指數(shù)主要考慮白車身質(zhì)量的降低以及白車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度的變化，以期在質(zhì)量降低的同時(shí)，保證車身剛度提高或者不降低。由式（7）可知，若減小車身輕量化系數(shù)，可以通過提高剛度或降低白車身的質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)。若車身的質(zhì)量不降低或降低很少，只需去提高車身的扭轉(zhuǎn)剛度，也會(huì)實(shí)現(xiàn)降低車身輕量化系數(shù)的目的，但顯然這不是輕量化的目的，即未能實(shí)現(xiàn)整車質(zhì)量的真正下降，更主要的是不能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。因此，車身輕量化系數(shù)僅可作為一個(gè)參考指標(biāo)，不是評判一個(gè)車型輕量化水平的絕對指標(biāo)。

同時(shí)該評價(jià)方法還有一個(gè)問題值得商榷，即不能表征覆蓋件的輕量化，如采用更薄的高強(qiáng)度鋼材或者采用鋁合金板材制造覆蓋件，實(shí)現(xiàn)了整車減重的效果，但卻不能通過車身輕量化系數(shù)L來表征。因此有部分整車企業(yè)將該公式進(jìn)行了變更，如式（8），該公式被稱之為車身結(jié)構(gòu)利用系數(shù)[5]。

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式中，m為車身質(zhì)量（包括四門兩蓋），kg。該方法可以相對全面地表征車身的輕量化水平。

2.2 輕量化效果評估系數(shù)

2008年，路洪洲等人[2]提出了輕量化效果評估系數(shù)E概念，其評估公式見式（9）。

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式中，mL為輕量化后的汽車整備質(zhì)量，kg；mB為典型對標(biāo)車或者對標(biāo)車系的平均值，kg；是指輕量化后的汽車各種性能，如碰撞性能、節(jié)油性能、回收性能、操控性能、成本等；是指典型對標(biāo)車或者對標(biāo)車系的汽車各種性能；為各性能指標(biāo)對評價(jià)的貢獻(xiàn)度，。利用該公式可以從兩個(gè)

方面評價(jià)汽車的輕量化效果，分子表示節(jié)能減排效果，即如果分子<1，說明整車質(zhì)量減低，而分母代表整車的性能，分母≥1，說明整車綜合性能提高，最后再從E的值來評價(jià)輕量化效果，即E<1，表示汽車輕量化效果良好。

在此基礎(chǔ)上，將成本作為衡量標(biāo)準(zhǔn)之一，來量化輕量化的效果評估系數(shù)EC，見式（10）。

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式中，PRAi為單位材料成本，元/kg；PRBi為單位制造成本，元/kg；Ci為零部件用材量，kg；n和j分別為輕量化前后的構(gòu)件數(shù)量。由此可以評估輕量化與成本控制的關(guān)系。

2.3 每千克減重增加的成本

正如文獻(xiàn)[2]提出的，輕量化評估除了需要考慮汽車綜合性能的提升外，成本控制也必須要在輕量化工程過程中著重考慮。從減重的觀點(diǎn)來看，目前討論得很多的車身材料，如高強(qiáng)度鋼、鎂、陶瓷纖維和碳纖維等的應(yīng)用都需給出可接受的每千克減重所增加的成本，這也是評估某個(gè)具體輕量化工程是否可以實(shí)施的關(guān)鍵，其表達(dá)公式可以簡化為

式中，分子代表某構(gòu)件或者總成在輕量化前后的綜合成本變化；分母代表某構(gòu)件或者總成減重的量，kg。

目前歐美主機(jī)廠可接受的每千克減重所增加成本額度在3～8美元/kg不等。而目前國內(nèi)尚處于期望重量降低但成本不增加的階段。

2.4 車身輕量化評價(jià)指數(shù)

通常輕量化是與原標(biāo)桿車相比較時(shí)的相對值，因此為了更直接地反映輕量化的效果，也為了消除輕量化系數(shù)L的量綱，馬鳴圖等人[6]提出了輕量化指數(shù)Li作為表征輕量化效果的指標(biāo)，即

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式中，L1和L2為輕量化設(shè)計(jì)前后的輕量化系數(shù)或者車型輕量化前后的其它性能指標(biāo)。

2.5 蓮花汽車的名義密度

蓮花汽車公司為了衡量汽車減重的幅度，針對不同類型和級別的車型，提出了一個(gè)輕量化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即汽車名義密度的概念[7]，其表達(dá)公式見式（13）。

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式中，D為名義密度，kg/m3；M為整備質(zhì)量，kg；V為車身的體積，m3。蓮花汽車公司將體積的測算進(jìn)行了詳細(xì)的分類，對于轎車，其體積可以用式（14）表示，對于SUV，其體積可以用式（15）表示。

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式中，h為車身高度，m；b為軸距，m；w為車身寬度，m；l為車身長度，m。

2.6 發(fā)改委與節(jié)油相關(guān)的乘用車輕量化評價(jià)指標(biāo)體系的研究

上述輕量化評估方法多數(shù)沒有與整車的油耗關(guān)聯(lián)，為了考核降低油耗的同時(shí)減少排放，中國國家發(fā)改委提出了與節(jié)油相關(guān)的乘用車輕量化評價(jià)指標(biāo)體系。對于乘用車，評價(jià)方法見式（16），對于K值小的車型，國家給予鼓勵(lì)，但指標(biāo)最終未能實(shí)施。

2.7 輕量化綜合評價(jià)指數(shù)E

路洪洲等人[8]提出了輕量化綜合評價(jià)指數(shù)，具體見式（17）。

式中，E為輕量化綜合評價(jià)指數(shù)；mBody為車身重量，kg，帶四門兩蓋，不帶前后風(fēng)擋玻璃；Ct為白車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度，N·m/（°），帶玻璃的油漆白車身，不帶四門兩蓋；A為車身腳印，一般以軸距和輪距之乘積來表示；F為車身一階（扭轉(zhuǎn)）頻率，Hz；[CNCAP]為CNCAP星級評分，也可以通過其它安全評價(jià)方式來計(jì)算。此外還提出，根據(jù)E值以及整車整備質(zhì)量和油耗的關(guān)系來定義輕量化水平星級，從1星輕量化水平到5星輕量化水平，這樣便于消費(fèi)者理解，在購買汽車時(shí)，可以橫向比較意向車型的輕量化水平，作為購車的一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)。

2.8 奇瑞汽車提出的整車輕量化評價(jià)指標(biāo)

奇瑞汽車?yán)钴姷热薣9]在式（17）的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂，提出新的整車輕量化評價(jià)指標(biāo)E'，計(jì)算見式（18）。

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式中，E'為整車輕量化系數(shù)；M為汽車的整備質(zhì)量，kg，根據(jù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義；Q為百公里綜合油耗，L，按照GB/T 19233—2008：《輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法》確定；Ct為白車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度，Nm/（°），帶玻璃的油漆白車身，不帶四門兩蓋；V為名義體積，m3，即長×寬×（高-離地間隙）；F為車身一階（扭轉(zhuǎn)）頻率，Hz；P為發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，kW；[CNCAP]為CNCAP星級評分，[ENCAP]安全分?jǐn)?shù)可進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)化。

由式（18）可知，要E'值減小，需降低整車的名義密度（M/V）和油耗，同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、整車安全性（[CNCAP]）、舒適性（Ct，F(xiàn)），這也是輕量化的一個(gè)重要要求。用一個(gè)數(shù)學(xué)的方法反映了汽車輕量化要求、努力提升的方向和輕量化工作的目標(biāo)。式中安全參數(shù)[CNCAP]、車身一階（扭轉(zhuǎn)）頻率F和白車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度Ct均被納入輕量化評價(jià)指標(biāo)。

2.9 整車相對面密度

吉利汽車公司的姚再起等人[10]認(rèn)為人們對整車舒適性的需求，使內(nèi)外飾、電子電器的比重明顯增加，從而大大增加整備質(zhì)量；動(dòng)力性能的提高也明顯增加發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力系統(tǒng)質(zhì)量。因此，消費(fèi)者能夠從感官體驗(yàn)到的車的各項(xiàng)性能指標(biāo)可以讓市場去衡量，輕量化評價(jià)只考慮整備質(zhì)量水平更合理。在此基礎(chǔ)上，不考慮整車各項(xiàng)性能，對于同類車型的輕量化指標(biāo)可僅考慮整備質(zhì)量和輪邊距與軸距乘積所得投影面積（車型大?。?，即整車面密度的概念，見式（19）。

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式中，L0為整車面密度，kg/ m2；Wk為整備質(zhì)量， kg；A為輪邊距與軸距乘積的投影面積（即腳印面積），m2。

綜上所述，輕量化評價(jià)方法均沒有得到行業(yè)的全面認(rèn)可，或多或少存在一些不足，或每種方法適用于不同的階段，因而還需要進(jìn)一步的研究。

3 輕量化乘用車整備質(zhì)量設(shè)定指標(biāo)函數(shù)

近年來，單個(gè)車型的整備質(zhì)量主要由上一代車型的質(zhì)量、對標(biāo)車型的質(zhì)量以及工程師的經(jīng)驗(yàn)來確定，但隨著油耗法規(guī)的實(shí)施，必須在單車百公里油耗的基礎(chǔ)上來定義新車型的整備質(zhì)量。因此，如果可以通過其它手段來確定整備質(zhì)量，則可能更合理地確定整車輕量化目標(biāo)。所以為了便于在汽車開發(fā)之初定義汽車整備質(zhì)量，確定整車輕量化目標(biāo)，本文提出了乘用車整備質(zhì)量設(shè)定指標(biāo)函數(shù)，通過統(tǒng)計(jì)分析的方法來耦合整車油耗，確定整車的輕量化目標(biāo)。

一般認(rèn)為汽車燃油產(chǎn)生的能量或者汽車燃油的消耗主要被分為三部分：第一部分用來克服汽車行駛的各種阻力，包括輪胎滾動(dòng)阻力、空氣阻力、加速時(shí)的慣性力和爬坡時(shí)的下滑力；第二部分被發(fā)動(dòng)機(jī)本身使用及耗散；第三部分則被傳動(dòng)系統(tǒng)損失掉了。汽車行駛的各種阻力如圖3所示，各阻力的計(jì)算見下文相關(guān)公式。

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式中，v為行車速度，m/s；A為汽車橫截面面積，可以通過汽車的寬×（高-離地間隙）得到，m2；Cd為風(fēng)阻系數(shù)，有測試標(biāo)明，當(dāng)轎車以80 km/h行駛時(shí)，其中60%的功率是克服風(fēng)阻的；m為汽車整備質(zhì)量，kg；F代表各種阻力，N；a為加速度，m/s2。

由式（21）、式（22）及式（23）可知，汽車行駛過程的滾動(dòng)阻力、爬坡阻力以及加速度阻力均是整備質(zhì)量的函數(shù)。由于汽車的百公里油耗主要通過《輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法》確定，即在同一標(biāo)準(zhǔn)下測定，而風(fēng)阻系數(shù)難以在公開材料中獲取，因而風(fēng)阻可以通過式（26）來表達(dá)，即風(fēng)阻作為汽車尺寸的函數(shù)，因而汽車行駛過程克服阻力所消耗的能量可以通過式（27）來體現(xiàn)。

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為了使本研究的結(jié)果能夠用于汽車設(shè)計(jì)開發(fā)的指導(dǎo)，可以考慮將整車的長度l嵌入公式中。這也可以在物理意義上解釋得通，實(shí)際汽車行駛過程，不僅僅是橫截面積影響風(fēng)阻，由于風(fēng)向的不一致性，以及車輛在轉(zhuǎn)彎等過程中，汽車側(cè)面積與風(fēng)阻的關(guān)系也很大，故用來表征汽車正迎風(fēng)面積和側(cè)迎風(fēng)面積，如式（28）。

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汽車燃油的第二部分消耗源于被發(fā)動(dòng)機(jī)本身使用及熱耗散。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸徑×行程×缸數(shù)而計(jì)算出來的。汽車排量是衡量一輛汽車動(dòng)力性能的主要指標(biāo)，一般用L（升）來表示。由于發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、廠家以及型號各不相同，因此不同廠家制造出的相同排量發(fā)動(dòng)機(jī)的功率并不一樣。大排量發(fā)動(dòng)機(jī)擁有剛度更大的氣門彈簧、慣性更大的連桿與活塞以及阻力更大的滑動(dòng)副，這些部件的“新陳代謝”都要消耗更多的能量。同時(shí)，更多的換氣損失和熱損失也是大排量發(fā)動(dòng)機(jī)耗油較高的罪魁禍?zhǔn)?。但發(fā)動(dòng)機(jī)排量不能單獨(dú)與油耗建立起關(guān)系，如過小排量的汽車可能不省油，因?yàn)楸仨毥?jīng)常使用很高的轉(zhuǎn)速來彌補(bǔ)動(dòng)力的不足。尤其是對于經(jīng)常在山區(qū)行駛的汽車，很小的排量并不是一個(gè)明智的選擇。但排量作為發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)之一，可以與功率一起表征發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，相同排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，功率大的自然就能耗低、輸出功率大。即通過升功率可以表征發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，就是最大功率除以排量。目前較為合理的測算方法是用kW/L來表示，見式（29），參數(shù)Power表示最大功率，kW；Displacement表示排量，L。

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然而，盡管理論上可行，但統(tǒng)計(jì)上，百公里綜合油耗與升功率的定量關(guān)系并不明顯。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的效率與油耗極為復(fù)雜，可能難以用一個(gè)簡單的回歸得到兩者的關(guān)系，進(jìn)而考慮“近似升功率”的概念，即用發(fā)動(dòng)機(jī)功率的平方根與排量的比值代替升功率，來表征發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，見式（30）。經(jīng)過近1 000個(gè)車型數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)百公里綜合油耗與“近似升功率”的定量關(guān)系顯著。

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由于傳動(dòng)系統(tǒng)損失掉的能量比例較小，后續(xù)研究將進(jìn)一步深入探討，本文暫時(shí)忽略不計(jì)。最終可以推導(dǎo)出如式（31）的乘用車整備質(zhì)量設(shè)定指標(biāo)函數(shù)。

式中，p1，p2，p3，p4，p5，p6為待定參數(shù)，根據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)回歸得到；M為回歸得到的乘用車整備質(zhì)量，kg；b為整車寬度，m；h為整車高度，m；

c為離地間隙，m； 為“近似升功率”，

（kW）1/2/L；K為車型的百公里綜合油耗，L/100 km。

根據(jù)式（31）以及約880個(gè)SUV車型數(shù)據(jù)，回歸得到了SUV車型的行業(yè)平均整備質(zhì)量方程，見式（32）。整車企業(yè)可以跟據(jù)此方程來定義車型的合理整備質(zhì)量和整車輕量化目標(biāo)。

由于回歸過程存在誤差，因而式中可以引入修正值R，一般可以選取0.3左右。

為了驗(yàn)證新方法的實(shí)用性，分析了3款典型的SUV車型。3款典型SUV的參數(shù)以及根據(jù)式（32）得到的合理整備質(zhì)量數(shù)值見表1。由表1可知，車型1的百公里油耗較低，但其實(shí)際整備質(zhì)量仍大于回歸計(jì)算上限值，理論上有一定的輕量化空間。車型2的百公里油耗也較低，從參數(shù)上看，該車型的發(fā)動(dòng)機(jī)性能較好，但整備質(zhì)量較大，輕量化空間較大，應(yīng)降至1 700 kg以下。而車型3的百公里油耗較高，實(shí)際整備質(zhì)量處于行業(yè)平均水平內(nèi)，若要降低該車型油耗，該車型的發(fā)動(dòng)機(jī)性能需要改進(jìn)和提升。

4 討論

汽車車身輕量化系數(shù)及車身結(jié)構(gòu)利用系數(shù)主要是針對車身的輕量化評價(jià)[4-5]，這是由于一個(gè)車型的開發(fā)，整車企業(yè)往往主要制造車身，而底盤、動(dòng)力系統(tǒng)等總成和構(gòu)件主要由供應(yīng)商提供，可控空間小，因而在車身設(shè)計(jì)時(shí)，針對車身來輕量化符合汽車開發(fā)流程。其次，車身性能關(guān)系到整車的安全、舒適等性能，而車身的減重潛力也較大。另外，歐美汽車的被動(dòng)安全性能基本上都在ENCAP 四星至五星的范疇，所以車身輕量化系數(shù)及車身結(jié)構(gòu)利用系數(shù)的提出沒有考慮安全等性能。為了消除汽車消費(fèi)者以及整車工程師的顧慮，又先后提出了輕量化綜合評價(jià)指數(shù)[8]，該評價(jià)方法采用星級的表達(dá)方式更直觀，同時(shí)考慮到了油耗、被動(dòng)安全、車身剛度以及一階模態(tài)等因素。而為了更好地橫向比較輕量化效果，采用車身輕量化評價(jià)指數(shù)[6]，可以更直接地反映輕量化的效果，尤其是對于與對標(biāo)車型的比較。輕量化效果評估系數(shù)[2]首次提到了輕量化成本的概念，這是制約輕量化工程實(shí)施的主要考量因素，該方法也概括性地提出了可回收再制造性等其它性能的考量。在此基礎(chǔ)上，每千克減重增加的成本是一個(gè)衡量輕量化工程在經(jīng)濟(jì)分析層面是否可行的一個(gè)直觀評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，該值由企業(yè)確定后，工程人員可以在可接受的成本范圍內(nèi)開展輕量化工作。對于一些跑車等小批量的車型，由于采用上述方法的可比性低，因而蓮花汽車提出的名義密度[7]，可以很好地衡量汽車減重的潛力，同時(shí)，作為一個(gè)簡化版的名義密度，整車相對面密度[10]的提出也完全忽略了汽車的性能因素，單純地考量汽車尺寸與質(zhì)量的關(guān)系。

但輕量化的最初目的以及最終目的均是節(jié)能減排，因而質(zhì)量的降低與整車油耗相關(guān)聯(lián)，是一個(gè)可行的輕量化評價(jià)方案?；诖丝紤]，對輕量化綜合評價(jià)指數(shù)[8]，奇瑞汽車提出的整車輕量化評價(jià)指標(biāo)[9]，

輕量化乘用車整備質(zhì)量設(shè)定指標(biāo)函數(shù)[11]等進(jìn)行了深入的探討，前兩個(gè)方法均是在基于輕量化系數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了延伸，考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)性能或整車百公里綜合油耗的關(guān)聯(lián)。而輕量化乘用車整備質(zhì)量的設(shè)定指標(biāo)函數(shù)則從另一個(gè)角度，即采用行業(yè)數(shù)據(jù)回歸的方式，從汽車開發(fā)之初的新車型整備質(zhì)量定義的角度來確定輕量化目標(biāo)，并同時(shí)可以評價(jià)現(xiàn)有車型的輕量化水平。

以輕量化工程的概念為基礎(chǔ)，在汽車輕量化的同時(shí)，必須考量減重所引起的整車、車身或者構(gòu)件及總成級別的各種性能變化，而輕量化成本是制約輕量化工程實(shí)施的關(guān)鍵，所以，在新車型開發(fā)之初和上市后對汽車進(jìn)行輕量化評估可以為開發(fā)新車型奠定基礎(chǔ)，并與國家和地區(qū)的油耗法規(guī)相關(guān)，通過降低汽車質(zhì)量來達(dá)到節(jié)能減排的目的。因此，汽車輕量化評估時(shí)的一個(gè)關(guān)鍵工作是建立起規(guī)范的、行業(yè)認(rèn)可的評價(jià)系統(tǒng)，推動(dòng)節(jié)能減排以及行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

5 結(jié)論

建立我國統(tǒng)一的輕量化評價(jià)方法是推動(dòng)汽車輕量化及節(jié)能減排的基礎(chǔ)，建立統(tǒng)一的輕量化評價(jià)方法可以讓消費(fèi)者和主機(jī)廠自行比較汽車產(chǎn)品的輕量化水平。但由于我國汽車輕量化相關(guān)技術(shù)剛剛起步，統(tǒng)一的輕量化評價(jià)方法尚需不斷地探索和實(shí)踐。本文從不同角度總結(jié)和提出了一系列汽車輕量化評價(jià)方法，涉及輕量化前后的整車油耗變化、整車或總成性能的變化以及成本變化等因素，并首次提出了“輕量化乘用車整備質(zhì)量設(shè)定指標(biāo)函數(shù)”，得到了SUV車型的經(jīng)驗(yàn)公式。 這些均有利于行業(yè)總結(jié)提煉以致選擇應(yīng)用，在實(shí)踐后，可以提出各種方法的優(yōu)劣，或在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出更好的、得到行業(yè)認(rèn)同的方法。

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