汽车轻量化的背景和意义

1.随着汽车产销量的增加，能源安全成为汽车产业面临的重要问题

根据国际汽车制造商协会（Organisation Internationale des Constructeurs d'Automobiles，OICA）统计，2014年世界汽车产量达到8 626万辆，2014年中国汽车产量达到2 372万辆（表1-1），占全世界新车产量的1/4以上，从而连续6年成为世界第一大汽车产销国，汽车保有量也接近1.48亿辆。世界汽车产量和保有量的不断攀升，对推动全球经济发展起到了积极的作用，同时也对日益短缺的能源状况和日益恶化的环境状况产生了重大的影响和压力。

表1-1 近年来中国及世界汽车产量

资料来源：《中国汽车工业年鉴》（2001年，2009—2014年），2013年数据分别来源于中国汽车工业协会网站及国际汽车制造商协会网站。

随着全球性的能源危机，各国越来越重视本国的能源安全，尤其对于大量燃油进口的国家更是如此。《BP世界能源统计2013》数据表明：2012年，全球石油产量增长2.2%，达到平均190万桶/天；全球石油消费仅增长0.9%，即89万桶/天，低于历史平均水平。中国再次成为全球石油消费涨幅最高的国家（增长5%，达47万桶/天）。其中，部分国家的能源对外依存度日益增加，美国石油60%依赖进口，欧盟高达76%，而日本石油几乎全部依赖进口。中国石油集团经济技术研究院编撰的《2013年国内外油气行业发展报告》指出，2013年我国石油对外依存度达到了57%，2014年已经达到了59.5%。据英国石油（British Petroleum，BP）集团公司2013年版《BP2030世界能源展望》预测，中国将于2015年取代美国成为世界最大的能源进口国，并可能于2025年超过美国成为世界最大的石油消费国。

2.节能减排成为全球汽车工业可持续发展的重要命题

如果说能源压力在各地区还存在差异，那么环境污染，特别是由CO2导致的环境问题则影响着全人类。在清洁能源尚未大规模普及的今天，经济发展与化石燃料消耗的增加势必导致CO2排放量快速增长，由此引发的环境问题不仅是全球需要共同面对的发展问题，更是生存问题。在总体的CO2排放中，汽车的CO2排放量十分可观，根据国际能源机构（International Energy Agency，IEA）统计，全球超过15%的CO2排放来自于道路交通，尤其是汽车，发达国家或地区汽车排放的CO2更是已占其总量的1/4。全球汽车产业面临严峻的环保低碳压力，汽车产业对降低CO2排放有不可推卸的社会责任。为了更好地实现节能减排，欧盟、美国和日本等汽车发达国家或地区制定了严格的燃油经济性指标，并对汽车排放提出越来越高的标准，如图1-1所示。美国到2025年，乘用车燃油消耗目标值（CAFÉ）为27.5英里/加仑[1]（约11.8 km/L），轻型载货车不低于8.80 km/L；日本2010年实现汽油乘用车燃油消耗目标为15 km/L，到2020年要达到5 km/L；欧盟2009年规定的乘用车CO2排放为单车CO2平均排放量减少到140 g/km，2012年为120 g/km，2020年为95 g/km[约3.8 L/（100 km）]。欧盟从2013年7月起限制卡车CO2排放量，规定为175 g/km的水平，到2020年CO2排放量降至135 g/km。欧盟目前实施的标准是卡车CO2排放量为230 g/km。

图1-1 欧盟、美国、日本和中国的乘用车CO2排放限值

注：图中，美国为轿车CO2排放值；日本采用10～15型工况数据；迫于德国制造商压力，欧盟95 g/km的CO2排放目标推迟至2021年。

近年来，我国CO2排放总量快速增加，2013年的CO2排放总量约为1990年的4倍，单位GDP的CO2排放量处在全球首位。碳排放与经济规模密切相关，中国政府承诺2020年单位GDP的CO2排放强度较2005年水平削减40%～45%，这既是承担国际责任，也是出于中国自身发展的需要，由此看出，低碳技术的发展迫在眉睫。在环境污染方面，2014年我国首次大部分地区出现雾霾天气，严重影响了人们的健康和正常生活，这和汽车尾气的排放，以及汽车生产制造过程中污染物的排放也有一定关系。

为了减少汽车CO2排放量和环境污染，中国政府相继出台了各种油耗法规，以实现节能目标。2004年9月颁布的GB 19578—2004《乘用车燃料消耗量限值》规定，2010年前乘用车新车平均油耗比2003年降低15%以上。2007年7月我国颁布的GB 20997—2007《轻型商用车辆燃料消耗量限值》是我国第一个控制商用车辆燃料消耗量的强制性国家标准，它不仅规定了轻型商用车辆燃料消耗量的限值，也提出了测量和记录CO2排放量的要求，这为以后控制轻型商用车辆的CO2排放量提供了基础数据。2008年4月和6月，交通运输部分别发布了JT 711—2008《营运客车燃料消耗量限值及测量方法》和JT 719—2008《营运货车燃料消耗量限值及测量方法》。2012年，国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》提出：到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9 L/（100 km），节能型乘用车燃料消耗量降至5.9 L/（100 km）以下；到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0 L/（100 km），节能型乘用车燃料消耗量降至4.5 L/（100 km）以下，商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平。可见，降低油耗、减少排放、提高安全性是当今全球汽车工业都必须面对的问题。

3.汽车平均整备质量不断增加

与此不相适应的是，为了进一步提升整车的各项性能，自20世纪80年代以来，全球汽车的平均自重在持续增加。以美国为例，1977年美国乘用车的平均自重为1 651 kg，1982年降低至1 275 kg，降幅约23%，此后汽车的自重又开始缓慢回升，到2004年已达1 470 kg，较1982年上升了约15%。欧洲轿车自重变化的趋势与美国十分相似。中国也是如此，2009年乘用车的平均自重为1 227 kg， 2012年上升到1 295 kg，年均递增约1.8%。

导致汽车自重不断上升的因素有很多，包括为了满足安全、排放、舒适性、可靠性、智能化等要求而增加的各类附件。同时，社会购买大排量汽车的比例在增加，从而导致整备质量的上升。近年来，随着排放和节能法规日趋严格，汽车轻量化成为新的发展趋势，预计到2020年全球乘用车的平均质量将下降至1.6 t[2]左右，如图1-2所示。

图1-2 全球乘用车平均质量变化趋势与预测

资料来源：盖世汽车网《汽车材料发展的影响因素与趋势》。