亞洲新能源汽車網獲悉，乘用車白車身包括下部車身、上部車身骨架、車門、發動機罩蓋、行李箱蓋、翼子板等部件，是發動機、變速器、傳動系統、制動系統、懸架系統、排氣系統、電氣系統及內飾件的安裝基礎，并通過其相應的結構設計滿足成員的安全性要求。車身輕量化的目的在于保證車身結構抗撞性、剛度、強度以及NVH性能前提下，減輕身上骨架質量，同時不提高汽車車身制造成本來增強整車產品的市場競爭力。
輕質材料
車身上應用的不斷擴大的高強、輕質材料主要為高強度鋼與超高強度鋼、鋁合金、鎂合金工程塑料以及符合材料等。
高強度鋼
高強度鋼主要應用于前防撞梁，A、B、C柱加強件，門檻梁，車門防撞梁和車頂橫梁等關鍵部位，并且因公比例逐漸擴大。歐美部分車身車身高強度鋼應用比例已超過60%，如奧迪A3、寶馬3系、凱迪拉克ATS、福特蒙迪歐等；日系車型高強度鋼占比也超過50%，如英菲尼迪Q50、本田思域等；
鋁合金
鋁合金已由發動機罩向翼子板、行李廂蓋及車門上逐漸延伸，部分高端車已實現全部鋁合金車身；
鎂合金
鎂合金已經從方向盤骨架、座椅骨架向轉向支撐、傳動系殼體零件上發展；
纖維增強復合材料
纖維增強復合材料已開始應用于前段模塊、后尾門、進氣歧管等零部件；碳纖維復合材料已由跑車、豪華車向中高端車和電動車應用擴展。如圖某轎車帶四門兩蓋的車身結構。
在結構優化設計方面，車型開發前期，對車身結構做出更合理的設計規劃更為重要。目前多材料車身結構輕量化設計正在向著搭建參數化設計平臺，應用拓撲優化、尺寸優化、形貌優化、多目標優化以及結構-材料-性能一體化優化設計方向發展。
一、材料應用
1、高強度鋼
高強度鋼主要應用在車上內外板以及車上結構件，同時高強度鋼可以有效提升車身被動安全性。先進剛度剛在汽車超輕鋼車身、先進概念車上應用，在減重、節能、提高安全性、降低排放發面應用前景良好。雖然在成型中面臨回彈等問題挑戰，但相比于其他替代材料，高強度鋼還是性價比最好、最具吸引力的材料。
2、鋁合金
鋁合金的應用始于20世紀90年代，以奧迪汽車推推出的全鋁空間框架車身為代表。提出了奧迪全鋁車身框架概念（ASF），推出相應車身Audi100、第一代Audi A8、A2.除奧迪其他公司也推出了全鋁車身，如捷豹XJ、新路虎攬勝、奔馳S級車等如圖所示。
變形鋁合金在車身零件級結構件的應用方面發展比較快，如應用日益廣發的鋁合金行李箱蓋、發動機艙罩蓋、后背門、保險杠橫梁等，隨著凝固鋁合金、粉末冶金鋁合金、超塑性鋁合金、鋁基復合材料和泡沫鋁材等新材料的開發應用，未來鋁合金在汽車應用范圍將進一步擴大，并將呈現鑄件、型材、板材并舉的局面，預計未來鋁將成為僅次于鋼的第二大汽車用材料。
奧迪A8全鋁車身
3、鎂合金
目前鎂合金在車身上主要集中在方向盤骨架。儀表盤骨架、座椅骨架等零部件上，在白車身結構件上還沒有量產應用。目前僅有克萊斯勒某車型上做過嘗試，如圖。由于鎂合金耐腐性和成型方面限制，目前尚未得到廣泛應用。
4、復合材料
汽車工業復合材料技術首先應用于保險杠，而后用與生產變截面彈簧鋼板以代替鋼板，之后又用與生產四門兩蓋。復合材料大規模應用是在20世紀80年代中期以后。1990年福特、克萊斯勒相繼開發出復合材料。
復合材料具有許多金屬材料無法比擬的優點：密度低、比強高、比模高；材料性能具有可設計性；制品結構設計自由度大，易實現集成化、模塊化設計；抗腐蝕性好、耐久性能好，隔聲降噪；可采用多種成型工藝，模具成本低；A級表面，可免噴涂等工序；投資少，生產周期短。目前，汽車輕量化發展需求迫切，從成本性能發展綜合考慮，可用于車身結構件的復合材料以樹脂基碳纖維增強復合材料為首選。可以應用于發動機艙罩蓋、翼子板、車頂、行李箱、門板、底盤燈結構件中。
隨著車用復合材料技術的發展，現已廣發的應用在跑車、豪華車上，于鋁合金構件比，復合材料可以減重50%左右，目前車上碳纖維已從單向絲、雙向編制物，發展到多軸中空的碳纖維預制體，可獲得多種形狀結構的汽車部件，如圖寶馬I3電動汽車復合材料應用。
1、熱成形
精度高、成形性能好，廣泛應用于生產高強度汽車保險杠，車門防撞桿，A、B、C柱加強件，車頂框架，中通道等安全件和結構件。目前該技術在國外發展很快，美國通用、福特德國大眾等在用該項技術制造高強度沖壓件。中國一汽紅旗H7車身下部也規模化使用熱成形技術，如圖：
2、激光拼焊
1985年奧迪成功采用全球第一塊激光拼焊板。20世紀90年代，歐美、日本各大汽車企業開始大規模使用激光拼焊技術。近年來該項技術在全球新型鋼制車身設計和制造商應用廣泛。
利用激光焊接技術可以減少汽車零部件數量、減輕車身重量、提高原材料利用率、提高結構功能、增加產品設計靈活性。
3、差厚板
差厚板是在激光焊接之后，為解決激光拼焊板存在的問題而出現的，
差厚板可以代替激光拼焊板，從而更好的實現輕量化。但不完全代替激光拼焊板，因為激光拼焊除了焊接不同厚度板料還可以焊接不同材料、強度的板焊接在一起，差厚板不能實現這一功能。
三、成本估計
高強度鋼與其他輕質材料比，價格低、經濟性好，廣泛的應用可提高車是安全性。高強度鋼可以減薄材料，所以與普通鋼板相比可以做大成本不大幅增加，約為普通鋼板的1.5倍。
鋁合金密度2.68g/cm，僅為鋼板的1/3。考慮到使用鋁材需要增加厚度及截面，可以減重30%~50%,與鋼板相比，一般鋁板件成本將增加2-5倍。
碳纖維復合材料密度1.5 g/cm，不及鋼的1/5。碳纖維復合材料應用到車門、發動機艙罩蓋、行李箱蓋能夠減重50%以上，其材料成本相對鋼板增加5倍以上。
四、輕量化水平
國內汽車輕量化產業未形成規模，產業鏈不夠完整，與國外差距較大。國際主流車型高強度鋼車身占比60%以上，強度級別780MPa、980MPa的鋼在車身構件上已相當普遍。高強度鋼可以在不降低安全性與舒適性前提下，零件減重20~30%。
國外或者國內合資高端車型部分零部件應用輕質材料，工程塑料零部件相對鋼制部件可以減重30%~35%，鋁合金零部件相對鋼制零部件也減重30%~50%，鎂合金零部件相對鋼制零部件可以減重40%~55%，碳纖維復合材料零部件相對鋼制零部件可減重40%~60%。
五、車身輕量化技術路徑
借鑒國外技術可以探索我國車身輕量化技術發展路線
1、 短期
目標：加大剛強度鋼和超高強度鋼應用比例，合理減薄鋼板厚度，廣泛應用先進成形技術和鏈接技術，達到預計的輕量化目標。
途徑：采用高強度鋼、超高強度鋼、工程塑料，適量應用鎂鋁合金及復合材料，進行車身結構參數優化設計，歐皇鋼板厚度斷面形狀、尺寸，廣泛應用激光焊接、熱成形工藝及先進連接技術。
2、 中期
目標：掌握鋁鎂合金、復合材料特性及連接技術，結構-材料-性能一體化輕量化多目標協同優化設計方法，所需與國外技術水平差距。
路徑：擴大鋁鎂合金、復合材料在車身上的應用比例、零部件數量，根據材料性能優化設計鋁鎂合金與纖維增強復合材料零部件結構，充分發揮材料本身性能優勢。
3、 長期
目標：逐漸掌握碳纖維復合材料特性、零部件設計方法、高效制造工藝、性能控制方法和連接技術，逐漸趕超汽車工業發達國家汽車輕量化技術水平。
途徑：熟練應用鋼鋁混合車身設計、制造與連接技術，逐漸掌握碳纖維復合材料零部件結構設計。高效制造、性能調控和連接技術，擴大碳纖維復合材料在汽車上的應用比例。
