1. 高性能要求

蔚来超级跑车EP9就是一个非常典型的展示轻量化作用的例子。该超跑一共配备了4台高功率电机，能提供高达1360马力的动力。通过大量在底盘悬架和内外饰领域应用碳纤维（见图2），一体化车身以及底盘的总重量为165公斤，仅占整车重量比例的9.5%。却可承受车辆在激烈驾驶中产生的高达3g的加速度。

得益高性能轻量化材料碳纤维的应用，该车辆可达到非常可观的推重比（1.275kg/PS），从而满足极端的高性能需求。相比于规模化的量产车型，超跑对于轻量化材料的应用有着截然不同的需求。基于小批量的产量和很高的售价，超跑可以大量使用昂贵的高性能碳纤维材料，采用周期较长，手工程度较高生产制造技术。

2、轻量化建造成本及客户要求

通常来说，对于内燃机汽车，轻量化的评估基本上是通过每公斤成本来实现的。尤其在材料替代的情况下，譬如用铝合金以及复合材料代替钢，该方法通常是很适合被直接应用的。对于大多数整车企业来说，取决于车型定位以及实施效应，可接受的每公斤轻量化成本大概在20到100 人民币每公斤之间。对于电动车来说，因为零排放以及自身成本结构的变化（比如电池占30%多的成本），该评估模式不再适用。在这个背景下，很多以内燃机为主要业务的整车企业，在造电动车的开始阶段都采用以钢为主的材料方案，以此达到节约物料和制造成本的目的。针对这种情况，出于对整车性能的理解和内部方案对比评估结果，蔚来提出了不同的技术方案。

蔚来ES8在采用全铝车身的方案下，车辆总重量为2460kg, 配备可快速更换的70度电池包，可达到355km的综合续航里程。基于性能需求，工程设计以及成本信息，以下轻量化成本计算方法被推导出来。如图表1中所示，ES8全铝方案与两个替代方案，即全钢方案以及混合材料方案，进行了全面对比。

尽管在项目一开始，全钢方案就在蔚来内部被否决了，我们还是做了一个全面的方案对比来论证决策的合理性。在全钢方案中，白车身重量预估为558kg。该估计的理论依据来源于通常在满足同样性能要求的情况下，铝方案会比钢方案轻40%左右的结论。除车身之外，门盖系统的重量对比也在考虑之中。作为白车身以及门盖系统减重的递进作用，动力系统、底盘系统以及内饰系统都能得到减重的潜力。这些潜力来自于轻量化带来的更少的能耗，更少的车轴载荷，更好的驾驶特性以及减弱的碰撞安全要求（所谓的轻量化螺旋效应）。基于钢为主的方案，整车重量预估为2936kg, 类似的重量数据也能在一些传统整车厂早期造的电动车中得到验证。在成本方面，采用钢为主的方案能比采用铝为主的方案节约一半左右的物料成本。但是对成本的考量，不应该只局限于物料成本，而应该从整车整体成本的角度来看。对于目前的电动车来说，续航里程是一个非常关键的产品技术参数，因而同等续航里程在这里被采用为不同方案的对比基准。为了平衡车重增加带来的续航里程损失，钢方案需要增加8kWh额外的电池容量。在目前的情况下，电池还处于一个价格较高，能量密度较低的水平。1kWh电池市场价在2017年约为1400人民币。中期来说，随着电池技术的进步，电池的价格会继续降低，能量密度会持续提高。但是电池技术的更新换代时间还很难被准确预测，因而电池的价格将一直会是个重要的因素。基于以上考虑，当同时考虑电池价格和轻量化材料成本以及整车性能的情况下，铝为主的材料方案有明显的综合性价比优势。

在我们采用更激进一些的轻量化策略的情况下，白车身重量还能进一步减少。基于一个混合材料方案的假设，比如采用不超过20%的钢，60%左右的铝以及20%左右的复合材料，白车身重量能减少至260kg左右。在门盖系统中，通过采用热塑性复合材料，重量能比铝方案得到进一步的减少。通过整体的轻量化方案包括驱动系统，底盘系统和内外饰系统的协同优化，整车重量能被进一步减少至2210kg左右。该重量使得电动车可以达到同级别燃油车的重量水平。得益于轻量化的作用，在不影响续航里程的情况下电池系统可以减少4kWh的容量。如果把节约的电池成本转移为轻量化成本，相当于每公斤60元人民币。轻量化工程带来的典型的额外增益还有增强车辆操控性和更好的结构集成度，此外，有效的轻量化设计还能节约结构设计的空间需求，从而把更多的空间释放给跟客户体验直接相关的领域，从而带来更好的空间感。基于诸多额外增益的情况下，轻量化成本能最高放宽至150元人民币每公斤。

以上的对比清楚的展示了轻量化技术在电动车领域的潜力。通过采用轻量化材料实现轻量化，提高系统体系化效率并不是都需要额外成本的。即使在电池价格将会明显降低的中长期预期下（2030年之前实现每kWh低于700人民币的价格），相当的轻量化实施空间依然会在那里。原因在于相应的轻量化材料比如碳纤维也在成本和效率上继续进步。除了碳纤维材料本身价格的降低 （约占轻量化部件成本的40%左右），进一步发展的高效加工制造技术以及基于材料特点的合理工程设计，都会带来轻量化成本的可观下降。

在蔚来，轻量化工程不会简单的局限于每公斤减重成本或者一定重量的减少。蔚来的轻量化采用的是整体的考量，通过采用先进的设计，先进材料和先进的加工技术来满足以客户需求为核心的商业理念和模式。未来车辆的属性将超越经典的从A点到B点的运输，成为深度融合智能技术，互联网技术的轮上智能装置以满足用户不同层次的需求。典型核心需求，譬如驾驶体验、安全、续航里程、外观设计、内饰设计以及人机交互（如图3所示）能够给用户体验带来明显的差异，从而实现商业价值的增益。

在蔚来的概念车EVE中我们展示了对未来车辆设计理念的见解（见图4）。而轻量化技术中包含的新材料新技术，往往是实现先进车辆结构以及内饰设计的基石。

当把车辆作为居住空间的延伸，提供类似于家的环境和氛围（车轮上起居室理念），车辆设计的理念将会往满足客户对于空间和舒适度方面的需求发展。比如说，采用高强度的复合材料可以有效地减少车顶梁结构的横截面空间需求，在对安全要求不妥协的情况下创造出开阔的空间感。此外，得益于体积较小的电机对于体积较大的内燃机的替代，内饰的布置空间可以进一步的往车辆前后方向扩展。而在有限的布置空间内需要完成同样的甚至更高的吸能要求，这就会用到更先进的材料-复合材料，基于其非常高的吸能特性，将会是理想的吸能材料和结构，成为保障乘客安全的有利屏障。在内饰领域，新的构架和设计将会在汽车地板、座椅、驾驶舱以及门盖中实现。长椅一般的座椅设计，可以采用大尺寸的三明治结构来实现，除了诸多功能优点外还能为整车刚度提升做出贡献。驾驶舱结构的实现可以通过高度集成的复合材料或者混合材料结构来实现，除了减轻重量外，还能减少部件的制造和装配成本。更进一步，纤维增强的热塑性复合材料还能克服传统内饰结构中结构件和外观件分离的问题，从而带来成本和重量的减少。

对于蔚来来说，毫无疑问整体的轻量化策略带来的不仅仅是系统体系化效率的提升，更是增加客户对产品满意度的利器。轻量化的车辆设计将一直是整车系统效率的关键，尤其是在考虑整个产品使用周期的情况下。

综上所述，我们可以得出轻量化设计和技术无论是对于传统燃油车还是新能源车来说，都是不可或缺的重要元素。面对汽车设计变革的新时代，基于第二起居室的设计理念以及移动智能设备的新产品定义，先进的材料和技术将会是技术和产品创新突破的关键。我们应该摈弃传统的局限于成本的轻量化思考，允许工程师们去探索技术和创新的边界，从而推动汽车行业技术的继续发展进步。