新能源车用钢及案例-专用产品-上海振帝实业有限公司

新能源车用钢及案例

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为应对新能源车对减重、节能、安全、高效的需求，钢铁行业采取了一系列应对措施，以提高汽车的燃料效率，减少温室气体排放，同时提高安全性，汽车性能和成本的可负担性。

实现途径主要是包括设计先进的钢种，优化汽车工程设计和采用先进的钢铁制造技术，在获得足够高强度钢铁产品的同时，兼顾较好的可成形性，低的制造排放和相对低的成本。

主要成果包括研发轻量化车身结构的先进高强钢（AHSS）和用于制造驱动电机的高性能电工钢（High Performance Electrical Steel）。

1 先进高强钢（AHSS）

先进高强度钢板主要指以相变强化为主要强化方式的一类钢板，包括双相钢（Dual Phase Steel，DP）、相变诱发塑性钢（Transformation Induced Plasticity Steel，TRIP）、孪晶诱发塑性钢（Twinning Induced Plasticity Steel，TWIP）、复相钢（Complex Phase Steel，CP）和马氏体钢（Martensitic Steel，MS）等，如下图所示。此外，还有热冲压用钢（HPF）、低密度高强钢（High Specific Strength Steel）等。使用AHSS的目的，主要是降低车身重量，提高结构安全性，减少温室气体的排放。

不同种类高强钢的强度及延伸率关系图

FSV BEV白车身的钢种分布情况

案例1: 2019英菲尼迪Q50的车身结构

2019年英菲尼迪Q50的车身结构由不同强度的钢制成。SHF 980 MPa钢（下面的蓝色）用于汽车前部和后部的碰撞区域，以便在发生碰撞时更好地吸收能量。发动机舱和汽车其他关键结构部件（如B柱）周围的承重部分也由SHF 980 MPa钢制成。车辆的驾驶室采用1.2 GPa钢加固，高强度钢用于整个车身壳体的其余部分。

2019 Infiniti Q50白车身

案例2 2019本田 Insight的车身结构

2019年本田Insight采用了新一代先进兼容性工程™（ACE™）车身结构，大量使用340,440,590,780,980和1500 MPa等级的高强钢。根据其拉伸强度（MPa），铝制发罩和钢制部件）进行颜色编码。其中，还用到了激光拼焊板。

案例3 2018 Honda Accord混动车的车身结构

2018款车型具有以下车身特征：

•新一代高级兼容性工程™（ACE™）主体结构

•广泛使用高抗拉强度钢（64.4％），其中780,980和1,500 MPa等级占36.5％

•车顶采用激光钎焊方法与两个孔连接

•在整个建造过程中广泛使用抗冲击粘合剂

案例4 2019年雪佛兰Silverado车身结构

在2015款车型中，福特F-150换成了铝制车身。现在，全新的2019款雪佛兰Silverado使用了包含铝在内的多种材料，比之前的车型轻了450磅。其中，采用固定钢制车身组件和铝制面板（车门，引擎盖，后挡板），车身重量减轻了88磅。在解剖几台铝制F-150的车门后，发现铝门外壳材料容易与内部结构件分离。

案例5 2018年马自达MX-5车身结构

第四代马自达MX-5的车身结构采用超高强度钢和铝制结构件。蓝色部分是高强钢。同时其敞篷车的A柱通常具有非常强大的内部增强处理。

2 驱动电机用高性能电工钢（HPES）

强大的电池，对于新能源汽车中的电动机来说是最重要的吗？不完全是，电机还需要一种非常特殊的材料，才能将电池的电力传递到驱动装置上，这就是我们所说的电工钢。

电工钢是一种软磁材料。在这种材料中，外部磁场产生的磁通密度，比在空气中的情况高许多倍。简单来说，磁场可通过软磁材料加强，而磁通密度是电动机转矩的关键。

铁芯损耗（铁损）是电驱动效率的另一个重要技术指标。这些损耗是由于磁场方向不断变化而发生的，这使得原本用于为电动机提供动力的部分能量作为热量而损失。铁损水平取决于磁场方向变化的频率，也还取决于电工钢材料本身的质量。

对于传统的电动机，例如电梯或机床中使用的电动机，工作频率为50赫兹。相比之下，用于新能源汽车的高速电动机的工作频率超过400赫兹。铁损通常随着工作频率的增加而增加，因此，电动汽车不仅需要具有高磁通密度的软磁材料，同时要求电动机在高频下具有最小的磁芯损耗。

根据用途的不同，新能源汽车对电工钢产品的要求是：具有中高频低铁损、高磁感和高强度的特点，满足各类电机的设计和运用需要。根据不同的性能要求，相应的电工钢产品可分为低损耗系列（具有低铁损、高强度系列化的特点）、高效系列（磁感、铁损、强度三者综合性能优异）、高磁感系列（更高的磁感，满足高转矩、电机小型化的需求）、高强度系列（高强度，应用于高转速或超高转速转子）和薄带系列产品（中高频下低铁损，应用于高转速或超高转速电机）。