新能源汽車輕量化技術項目3汽車節能減排與輕量化介紹任務1

我國汽車發展與能源消費介紹1、我國汽車產業發展概述2、我國能源需求發展概述任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述近20年來，我國汽車消費市場快速擴張，汽車產銷量一直保持穩定增長，并于2009年突破整車銷量1360萬輛成為世界第一大汽車消費市場。2010年，在國家擴內需、調結構、促轉變等一系列政策措施的積極作用下，我國汽車工業延續2009年發展態勢，保持平穩較快發展。我國汽車消費市場的快速增長，也帶來能源消費增長，交通擁堵和排放增長等社會問題。任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述初期發展新中國誕生不久，我國從前蘇聯引入技術開始發展汽車工業。這一時期，以第一汽車制造廠的建設為中心，在北京、上海、濟南和南京等地逐步形成了地方性汽車生產制造基地。第一汽車制造廠的建設是在蘇聯專家指導下全面移植蘇聯生產、技術、管理的方式進行建設。第一汽車制造廠于1956年7月13日在長春成功生產出新中國第一輛汽車，其具體型號為解放牌CA10卡車。該卡車的原型為蘇聯莫斯科斯大林汽車廠生產的Gis-150載重汽車，由此開啟了中國汽車工業發展新篇章。第一汽車制造廠1958年實現汽車產量15000輛，到1965年實現汽車年產量接近3萬臺的生產規模。任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述初期發展1978年中央政府工作報告明確指出要加快社會主義經濟建設，并拉開了改革開放的序幕。改革開放后，我國不斷加強與世界各國的交流，大力促進了我國社會經濟和科技等各領域的發展。我國汽車工業也看到了與世界汽車工業強國的差距。直到1982年，我國汽車產業仍處于起步階段，全國轎車的產量為5300輛，汽車保有量僅為20萬輛。任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述合資發展改革開放初期，為了提升我國的汽車產業生產制造和研發等技術，吸引外商資本和外資車企進入我國發展，我國政府讓渡部分國內消費市場，通過與外商的合資模式重點發展我國轎車產業及其配套的零部件能力。隨著吉普、大眾、標致等國外車企相繼進入中國合資后，讓很多車企開始意識到中國市場的重要性。而之后中國更是推出一系列措施來促進中國汽車的發展。任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述合資發展在1980年前后至2000年期間，中國汽車工業迎來了蓬勃發展的機遇。在政府政策的引導下，中國汽車市場逐漸開放，外資企業紛紛進入中國，與國內合作伙伴建立合資企業。這一階段的發展對中國汽車產業的現代化轉型起到了關鍵作用。從1988年2000年，中外車企一共建立了一汽奧迪、長安鈴木、南京依維柯、上汽通用、廣汽本田、天津一汽等20多家合資型汽車企業。這一輪外資和技術的引入，更加促進了中國汽車工業快速前行。任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述自主品牌發展隨著我國改革開放政策的不斷推進和經濟社會持續發展，我國汽車消費市場的重心逐漸從傳統的載貨汽車和客車市場發展成為以乘用車為主體的家庭用車消費市場。隨著我國汽車消費市場快速增長，合資企業產品占據絕對市場份額，明顯制約我國汽車工業核心技術發展。在此背景下，發展自主品牌汽車成為我國汽車消費市場迫在眉睫的需求。任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述1997年，奇瑞汽車公司在安徽蕪湖成立。公司成立之初便以研發和生產小排量、高性能、低能耗的乘用車為主導目標。奇瑞研發團隊在出國考察后，選擇一款名叫Toledo的車型作為參考，該車型屬于三廂車，車型價格為1萬美元左右。該基礎車型在實用性和價格等方面都非常適合當時中國消費者審美和消費水平。不僅如此，Toledo是大眾旗下的產品，整車產品配套體系建設完善，整體技術水平甚至優于捷達。隨后，項目組便開始尋找合適的發動機等零部件生產線，籌集資金招攬人才，著力新車型開發。1999年，奇瑞汽車生產的第一輛轎車--奇瑞QQ正式下線，如圖3-1所示圖3-1奇瑞QQ任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述吉利汽車的前身創始于1986年，最初只是一家小型機械加工廠。吉利汽車創建后很快開始涉足汽車零部件制造，并逐漸積累了汽車零部件生產制造技術和經驗。在初創階段，吉利汽車面臨著資金、技術、人才等各方面的困難，但企業創始人憑借著堅定的信念和頑強的毅力，帶領團隊不斷探索、創新，終于在1998年成功推出了第一輛吉利汽車--吉利豪情，如圖3-2所示。圖3-2吉利豪情任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述2006年7月，長安汽車發布了自主品牌轎車發展戰略并宣告正式進軍轎車領域，并在四個月之后上市首款車型長安奔奔，如圖3-3所示。長安奔奔屬于長安汽車首款自主研發的轎車，奔奔搭載的發動機是以長安鈴木羚羊轎車發動機為基礎自主開發制造的1.3升發動機。圖3-3長安奔奔任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述近20年來，我國汽車消費市場快速擴張，汽車產銷兩保持穩定增長，并于2009年突破整車銷量1360萬輛成為世界第一大汽車消費市場。2010年，在國家擴內需、調結構、促轉變等一系列政策措施的積極作用下，我國汽車工業延續2009年發展態勢，保持平穩較快發展。據中國汽車工業協會發布的數據顯示，2023年，我國汽車產銷量首次雙雙突破3000萬輛，創歷史新高。2023年，我國汽車產銷分別完成3016.1萬輛和3009.4萬輛，同比分別增長11.6%和12%，其中汽車出口491萬輛，同比增長58%。自2009年我國汽車消費市場突破1360萬輛以來，我國汽車市場保持穩定發展，中國市場汽車總產銷量一直蟬聯世界第一。任務1材料基本物理特性認識1.我國汽車產業發展概述任務1材料基本物理特性認識2.我國能源需求發展概述能源是貫徹于生產與生活的每一個環節的重要資源。正因為如此，任何國家的能源儲備和開發利用的形勢也就決定了國家的經濟實力、發展模式和發展前途。人類社會發展的各個階段都是與那個階段能源生產與消費形勢有關。任何生產過程，必須有相應的能源的投入。總體而言，我國能源結構是以化石能源為主，其中煤炭占據主導地位。中國的能源結構以煤炭為主，在一次能源消費中，煤炭占比為70%左右。中國擁有較為豐富的可再生能源資源。水力資源理論蘊藏量折合年發電量為6.19萬億千瓦時，經濟可開發年發電量約1.76萬億千瓦時，相當于世界水力資源量的12%，列世界首位。近年來，中國政府大力發展水能、風能、太陽能、生物質能、核能等非化石能源。在保證能源供給的同時，減少二氧化碳的排放。據統計，2023年我國能源消費總量約為43.5億噸標準煤，其中非化石能量消費約為5.6億噸標準煤，約占總量的13%。任務1材料基本物理特性認識2.我國能源需求發展概述2014年是我國能源行業發展史上重要的一年，“四個革命、一個合作”能源安全新戰略的提出，為能源行業的體制改革指明了方向。與之配套的《能源發展戰略行動計劃（2014～2020年）》提出，要堅持“節約、清潔、安全”的戰略方針，重點實施節約優先、立足國內、綠色低碳和創新驅動四大戰略，加快構建清潔、高效、安全、可持續的現代能源體系。任務1材料基本物理特性認識2.我國能源需求發展概述我國石油工業取得良好的發展成長，但我國能源構成呈現的“富煤、貧油、少氣”基本特點并未得到改變。自1996年起，中國由原油凈出口國轉變為原油凈進口國。為了彌補日益擴大的原油需求缺口，中國加大了從國際市場進口原油的規模與力度。自此，對國際原油市場的依賴不斷加深，原油對外依存度從1996年的1.4%快速攀升至2018年的73%，遠超國際公認的50%的安全警戒線。我國汽車消費市場的快速增長和汽車保有量的不斷增加，使得我國燃油消費需求不斷增長。我國石油對外依存度居高不下，促使我國汽車產業更加重視節能減排技術發展和應用。任務1材料基本物理特性認識2.我國能源需求發展概述任務2

節能減排與新能源汽車認識1.概述近20年來，我國汽車消費市場的快速增長和汽車保有量的不斷增加，燃油消費需求也隨之不斷增長。我國石油對外依存度逐漸攀升，促使我國更加重視新能源汽車產業的發展布局和實施推廣。能源對每個國家來說都具有十分重要的作用，是推動各個產業發展的動力之源。隨著全球經濟的快速發展和人口總量持續增加，能源消耗和環境污染日益嚴峻，給人類社保可持續發展帶來了巨大的挑戰。1981年“聯合國新能源和可再生能源會議”指出：以新技術和新材料為基礎，更合理地開發利用傳統能源，大力發展太陽能、風能、生物質能、潮汐能、地熱能、氫能和核能等新能源。大量的汽車尾氣排放不僅影響環境，還嚴重危害人們身體健康。發展綠色節能技術一方面發展傳統燃油車節能減排技術，另一面是大力發展新能源汽車技術。任務2

節能減排與新能源汽車認識2.汽車節能減排據統計，目前我國汽車燃油消費量在占全國汽油、柴油消費的占比接近70%。與此同時，每年新增石油消費量的70%是由新增汽車消耗所致。近年來，我國每年新增燃油型汽車達到2000萬輛以上，明顯高于燃油車報廢淘汰量。因此，在今后相當一段時間內，我國汽車市場的能源消費仍然是以傳統化石燃料為主。燃油型汽車作為人們日常交通出行的重要工具，每天都要向空氣中排放大量的碳氧化物、氮氧化合物、硫化物、鉛化物等污染物。汽車尾氣排放物不僅引發大氣污染，還給人類身體健康和生態環境帶來嚴重的危害。因此，推動傳統燃油車節能減排和大力發展新能源汽車是汽車產業可持續發展重要基礎，也是汽車產業未來發展的主要方向。任務2

節能減排與新能源汽車認識2.汽車節能減排汽車產業節能減排具有以下重要意義：1.減少能源消耗全球能源資源日益緊張，節約能源已經成為社會可持續發展的重要環節。汽車采用節能技術和措施，可以有效降低其能源消耗，從而減輕對能源資源的壓力，為實現能源的可持續利用做出貢獻。2.改善空氣質量汽車尾氣排放中包含大量的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、硫化物、鉛化物等有害物質，這些物質不僅對人體健康構成威脅，還對環境造成嚴重的負面影響。實施汽車節能減排措施，可以減少這些有害物質的排放，從而改善空氣質量。3.汽車節能減排是全世界共識在全球范圍內，節能減排已經成為公認的緊迫目標，在環境、政治、經濟和外交等方面都具有重要意義。汽車的節能減排不僅有助于降低能源消耗和污染物排放，還能推動相關產業的發展和創新，為社會的綠色轉型提供動力。任務2

節能減排與新能源汽車認識2.汽車節能減排汽車節能減排的路徑汽車節能減排其實質就是不斷發展和利用新技術，解決汽車節能和降低排放兩大主要問題。概括起來，汽車節能減排實現的路徑可以分為三個方面：采用新技術提高燃油經濟性；開發替代能源以減少排放；改善用車環境提高效率。任務2

節能減排與新能源汽車認識2.汽車節能減排新技術應用針對燃油型汽車而言，不斷開發新型節能技術和推動新技術應用，不斷提高汽車的燃油經濟性。例如，大力發展先進發動機技術，增加電子控制技術、缸內直噴技術等應用，精準控制發動機燃油供給，提升燃油經濟性。發展發動機增壓技術、提高發動機熱機效率，增強發動機動力性，提高發動機工作效率；采用流線型整車造型，降低整車空氣阻力，采用低滾阻輪胎降低車輛行駛阻力等提升車輛運行助力；通過采用輕質材料和改進車身結構降低汽車的整車重量，提高車輛載重效率；提高汽車尾氣排放要求，減少有害氣體和顆粒物排放。任務2

節能減排與新能源汽車認識2.汽車節能減排2.開發替代能源替代能源是指可以替代傳統汽油、柴油燃料為汽車提供動力的能源。按使用能源的不同，替代能源汽車通常可以分為：①燃氣汽車，這類汽車是基于天然氣和石油伴生氣為燃料的汽車。如壓縮天然氣汽車和液化石油氣汽車等；②以化石燃料制油為燃料的汽車，如以煤制油汽車、天然氣制油汽車和二甲醚汽車；③生物燃料汽車，是指以生物燃料為能源的汽車，包括燃料乙醇汽車和生物柴油汽車；④電能汽車,主要是指以電能為能源的汽車，主要包括混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車等；⑤其他清潔能源汽車，如氫發動機汽車。任務2

節能減排與新能源汽車認識2.汽車節能減排3.改善用車環境改善用車環境是指采用包括養成良好的駕駛習慣和改善交通運行環境等措施來減少車輛使用過程中不必要的燃油消耗。良好的駕駛習慣包括平穩的駕駛風格、保持適當胎壓水平、減少車輛負重、避免頻繁急加速和急制動、盡量選高速檔等。改善交通環境至少包括以下內容：①發展節能型交通模式，城際間的交通運輸盡量使用能效高的軌道交通，減少汽車運輸的使用；②合理布局城市功能，構建高效的城市交通系統，提高道路利用率；③構建智能交通系統，減少交通擁堵，提高汽車行駛效率；④大力發展公共交通，提倡綠色出行，減少家庭用車的代步使用，降低燃油消耗總量。任務2

節能減排與新能源汽車認識2.汽車節能減排據中國汽車工業協會統計分析，2023年新能源汽車持續快速增長，新能源汽車產銷分別完成958.7萬輛和949.5萬輛，同比分別增長35.8%和37.9%，市場占有率達到31.6%，高于上年同期5.9個百分點。2012年以來，我國新能源汽車銷量統計以及新能源汽車與我國汽車銷售總量比較統計如圖3-6所示。圖3-62012年以來我國汽車銷量構成統計任務3

汽車輕量化發展介紹1.導入汽車輕量化對整車節能減排、安全性能等都具有重要的意義。如何有效推動整車輕量化是汽車全產業鏈共同的目標，也是世界各國汽車工業發展的趨勢。目前汽車基礎材料端、零部件產業鏈、整車企業等各方都越來越重視汽車輕量化技術發展和產業應用。任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識輕量化是一個具有廣泛含義的概念，其目標是減少產品重量。汽車輕量化是在保證車輛結構強度、零部件安裝剛度、整車碰撞安全等車輛性能的前提下，采用現代設計方法和驗證技術優化車輛結構設計，包括并不限于應用先進材料、先進工藝和最優化零部件結構設計等技術盡可能地減輕整車重量。任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識汽車輕量化有助于減輕整車重量，降低燃油消耗和減少排放等作用。據研究指出，整車重量每減輕10%，其整車輕量化具有以下效益。（1）整車燃油效率可以提升6%~8%，減少尾氣排放；（2）整車加速性能提升；（3）整車制動距離減少；（4）整車及零部件疲勞耐久壽命提升；（5）整車碰撞動能減少10%，提升碰撞安全性能；（6）減少整車轉向摩擦力，提高操縱安全性。任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識當前汽車輕量化的主要技術路徑包括以下方面：（1）采用比強度高的輕質材料，例如：鋁合金、鎂合金、工程塑料、纖維增強材料、新型陶瓷材料、復合材料等。（2）采用現代設計方法以及計算輔助技術，如計算機輔助設計CAD、計算機輔助工程CAE、計算機輔助制造CAM等，準確提取零部件產品工作載荷，優化產品結構設計，優化產品制造工藝工序等。（3）采用先進制造工藝技術，更經濟合理地適應新材料、新結構等汽車零部件產品制造。例如，激光拼焊技術實現零件厚薄組合，熱成型技術實現超高強鋼生產制造等等。任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識汽車輕量化與節能據公安部信息發布顯示，截止2023年底全國機動車保有量達4.35億輛，其中汽車3.36億輛，新能源汽車2041萬輛。我國近20年汽車工業擴張和汽車消費市場的大幅增加也是導致我國近年來原油進口持續增加的重要原因之一。據統計，2023年中國進口原油為56399萬噸，同比增長11.0%。由此可見，如何平衡汽車工業發展和能源消耗并促進我國汽車工業可持續發展是我國當前經濟社會發展面臨的重要課題。隨著汽車技術進步，汽車的輕量化逐漸成為汽車產品節能減排的主流技術。研究表明，汽車整車重量減少10%，燃油消耗量可降低6%～8%，尾氣排放量也相應減少，同時汽車輕量化的實現增強了汽車加速性能，而且改進了車輛控制穩定性、噪音、振動等各方面的綜合性能。任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識汽車輕量化與安全汽車安全性是綜合性能，通常是指汽車在行駛中避免事故或者在發生事故時如何最大程度的減輕人員傷害。汽車的輕量化，就是在保證汽車安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。早期的車身結構輕量化主要是大量使用高強度鋼和超高強鋼。采用高強度鋼材可以在保證強度強度條件下減薄板料厚度，而從達到減輕車身重量的設計效果。如圖3-7所示為某車身設計的選擇，其中前碰撞橫梁采用了剛強度鋁合金材料和螺栓連接工藝；車身A柱、B柱、C柱、中央通道、地板橫梁等采用了高強度鋼材形成封閉框架結構；前圍板、流水槽等采用普通中等強度鋼板成型；前縱梁等前面碰撞重要吸能區與采用了超高強度設計。任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識圖3-7高強度應用任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識我國汽車輕量化技術發展愿景結合《中國制造2025》重點技術，規劃我國汽車產業輕量化技術5~10年技術研究應用于發展路線，提出我國汽車產業輕量化技術發展的愿景：到2030年，鎂鋁合金、超高強鋼、碳纖維復合材料等輕量化材料技術取得較大突破，輕量化材料體系達到較好的應用水平，掌握先進的制造工藝和連接技術，擁有完善的汽車零部件結構優化設計能力，掌握材料、性能、成本一體化設計應用能力，大幅提升我國汽車產業輕量化技術水平，具備汽車輕量化整車產品和關鍵零部件自主開發驗證和生產制造能力，輕量化技術綜合應用水平進入國際先進行列，由輕量化技術帶動的汽車節能減排效益顯著。任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識我國汽車輕量化技術發展目標中國汽車工業協議等機構結合我國車輛燃油及排放目標以及國際主流汽車企業整車輕量化目標，基于我國汽車輕量化技術水平現狀和發展特點，綜合材料技術、工藝技術、成本以及汽車行業利潤等因素，提出我國汽車輕量化發展戰略目標。目標指出，到2030年，我國汽車輕量化技術水平有較大幅度提升，基本掌握汽車輕量化關鍵技術。該總體目標分三個階段實施，以2015年為基礎，各階段乘用車和商用車單車減重目標如表3-1所示。任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識目標2016~2020年2021~2025年2026~2030年整車整備質量比2015年降低10%比2015年降低20%比2015年降低20%高強度鋼應用抗拉強度600MPa以上的鋼材占比達到50%第三代汽車用鋼占比達白車身重量的30%抗拉強度2000MPa以上的鋼材有一定應用鋁合金應用單車用量190kg單車用量250kg單車用量350kg鎂合金應用單車用量15kg單車用量25kg單車用量45kg碳纖維復合材料應用碳纖維材料有一定應用，成本比2015年降低50%碳纖維應用占比2%，成本較上一階段下降50%碳纖維應用占比5%，成本較上一階段下降50%任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識國外汽車輕量化發展介紹汽車節能降耗政策是推動汽車輕量化的主要動力之一，世界各國都相繼出臺節能降耗相關的法規和標準，提出各類車型分階段燃油消耗限值目標，制定汽車燃油經濟性申報制度、汽車燃油消耗量標示制度以及燃油消耗量公布制度等。與此同時，也不同程度的推出汽車燃油消耗量相關的獎懲政策，如燃油稅、財政激勵、研發資助等。為推動汽車輕量化技術發展和應用，各國從技術層面和管理制度兩個層面制定了相應的政策。任務3

汽車輕量化發展介紹2.汽車輕量化相關知識美國是世界上第一個制定汽車油耗的國家，早在1975年美國國會就通過了能源節約法案。該法案要求提高車輛燃油效率，為小轎車和輕型貨車建立企業平均燃油經濟性標準。歐盟對車輛油耗思路與美國有比較大的差異，其主要是控制發動機的CO2排放來達到控制油耗的目的。1980年，歐盟頒布了關于燃油消耗的法令，并進行了三次修訂。2009年歐盟正式通過并發布了乘用車CO2排放的法規。2015年，汽車制造商在歐盟注冊銷售車輛的CO2排放量要求小于130g/km；2020年，新車最高碳排放量要求小于95g/