1 车身轻量化设计是系统的平衡设计
车身设计的七大要素分别是安全、耐久、NVH、功能、工艺、成本及质量。车身设计质量高低的评价标准取决于这七大要素之间的平衡程度，即用最低的成本、减轻质量及工艺投入换来最优的安全性、NVH表现、耐久性并实现相应的车身功能。可见，车身轻量化设计并不是单纯的车身减重，而是与车身性能设计紧密联系的系统的平衡设计。
2 车身轻量化的3种实施方法
车身轻量化设计需要综合考虑安全、耐久、NVH等性能与车身减重之间的平衡，通过结构设计、材料选择及优化制造工艺来实施。
2.1 结构设计
（1）零件的结构优化
零件的结构优化可以通过降低钢板厚度，同时在关键部位增加加强筋或适当增加材料强度来保证零件的强度、刚度性能。同时，也可以在非关键区域增加减重孔、切除多余翻边等。
（2）零件的断面优化
零件的断面优化主要是考虑断面惯性矩和断面面积之间的平衡，通过不断的优化分析来实现用最小的断面面积达到最大的惯性矩这一目标，从而提高车身结构刚度性能，减轻车身质量。
（3）钢板厚度对性能提升的敏感度分析
钢板厚度对性能提升的敏感度分析是通过将车身各个零件的钢材厚度作为变量来建立数学模型，以保证模态、刚度、耐撞性等工况的性能要求为前提，采用拓扑运算的方法，分析所有变量对这些工况综合性能的敏感程度，提高部分敏感零件的钢板厚度，降低其他不敏感零件的钢材厚度，最终实现降低车身总质量。
2.2 材料选择
（1）提高高强度钢板的使用比例
提高高强度钢板的使用比例不仅可大幅度减轻车身质量，同时也有利于提高车身碰撞和耐久性性能。目前，国际上的一些新车型，其屈服强度在550 MPA以上的高强度钢板占30%，并在碰撞关键路径，如A柱、B柱和门槛等区域采用热成形工艺，将零件的屈服强度提高到1000 MPa以上，见图1。
（2）轻质材料替代传统的钢材
轻质材料主要包括工程塑料、玻璃纤维复合材料（见图2）、铝合金、镁合金等（见图3）。其应用区域主要集中在外覆盖件及部分非碰撞的骨架和面板零件。由于这些轻质材料的成本相比传统的钢材会高出1倍甚至数倍，因此目前多用于高端产品。
（3）制造工艺优化
传统的车身制造多采用冲压工艺，其零件较多且焊接关系复杂。而一些国际上的高端车型已逐步采用型钢件和铸造件来替代冲压件（见图4），配合轻质金属合金材料的应用，既保持了车身的轻量化，又能得到较好的安全和耐久性，以实现必要的安装功能。当然，这些工艺在普通车型上的应用目前仍很有限，主要受制造设备投入和成本上的限制。
3 “荣威”某车型的车身轻量化解决方案
车身结构设计优化和高强度钢板的合理应用，使得“荣威”某车型同时实现了受控的车身成本、更轻的车身质量及更高的车身性能。这三者的良好平衡是该车型车身设计上的最大亮点。
3.1 高强度钢板的合理应用及成本控制
从图5可以看到，在该“荣威”车型的白车身上，超高强度钢板的应用比例为24%，应用区域主要集中在性能敏感区域，如A柱、B柱、门槛和车门防撞杆上。这一比例明显高于之前上市的几款“荣威”产品，它们应用超高强度钢板的比例为5%~15%，低于目前国际上的一些新车型的水平。
从目标市场定位所对应的成本控制角度考虑，目前该“荣威”车型暂时并未采用热成形、铝镁合金等更高成本的轻量化技术。计划在下一代产品上逐步推进这些新技术的应用以实现更好的轻量化水平和更高的性能。
3.2 更轻的车身质量和更优的车身轻量化系数
从表1可见“荣威”某车型与同级别的4款车型（以竞争车型A、B、C、D代称）的性能参数对比，该车型的白车身质量是最轻的，轻量化系数也在平均水平以上。车身轻量化系数的计算方法如下。
L =（m BIW/ CT×A）×103
式中，L 为轻量化系数，越小越好；m BIW为白车身（无门盖、无前后风挡玻璃）质量；C T为车身扭转刚度；A 为四轮间的正投影面积（即前、后轮平均轮距乘以轴距）。
3.3 更大的内部空间和更高的车身性能
（1）同级别车型中最大的轴距及内部空间尺寸从图6和表2可以看到，该“荣威”车型在轴距上优于竞争车型B，与竞争车型A相当；在后排空间尺寸上则同时优于竞争车型A、B。具有同级别车型中最大的轴距及内部空间尺寸。
（2）更高的车身性能
该车型开发之初制定了必须达到中国C-NCAP5星和2010年E-NCAP 4星的碰撞性能目标，并对这一目标进行了细化，见图7。针对50 km/h的正面碰撞、56 km/h和64 km/h的正面偏置碰撞、50 km/h的侧碰、30 km/h的侧面柱碰，以及2010年E-NCAP的行人保护标准进行了多轮次的CAE分析与物理试验。最终，该车型在C-NCAP的官方测试中得到了5星的好成绩。
为了应对2012年将要实施的新的E-NCAP行人保护标准，详细的性能提升方案也在验证过程中。如图8所示，通过针对发动机罩盖、水箱横梁、前围上板等结构的一系列设计更改，CAE分析显示已达到了2012年E-NCAP 5星的行人保护标准。
此外，该车型的车身结构在刚度和模态方面也非常不错。如图9所示，车身扭转刚度达到了18598 N·m/（°）；车身弯曲刚度达到了12898 N/mm；车身一阶扭转模态达到了43.36 Hz，一阶弯曲模态达到了50.72 Hz。
3.4 下一代车型的性能提升目标
如表3所示，“荣威”该车型的下一代产品计划进一步提升车身轻量化水平，其中碰撞等级从目前的C-NCAP 5星和2010年E-NCAP 4星水平提高到2012年的E-NCAP5星水平。下一代“荣威”车型的性能提升及轻量化控制方案见图10。车身扭转刚度从18 598 N·m/（°）提升到20 000 N·m/（°），一阶扭转模态从目前的43.36 Hz提升到45 Hz，两厢车版本也需控制在43 Hz以上。但这一系列的性能提升可能会使车身质量增加8 kg左右。为了实现更优的车身轻量化水平，拟通过采用铝合金发动机罩盖内外板、热成形B柱、车身结构优化等手段，目标为减轻车身质量14kg。这样，下一代产品的车身质量就能从目前的276kg减轻到270 kg，相应地车身轻量化系数也会从目前的3.64提升到3.30。
