新能源汽车轻量化的钢材解决方案

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1、赵素兰　　日益严峻的环境污染及能源紧缺问题，使全球新能源汽车的研发和推广前所未有地受到各国政府的关注与重视，美国和日本等国已经把新能源汽车产业的发展提高到国家战略高度，采取多种扶持政策大力推进新能源汽车产业化发展。中国在2012年出台了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》，为中国新能源汽车产业的总体发展指明了方向。　　新能源汽车发展对钢材的影响　　截至2013年底，全球新能源汽车保有量已超过40万辆。保有量排名前3名的国家分别为美国、日本和中国，分别为17.4、6.8、4.5万辆。

2、到2020年，在欧、美、日、韩及中国新能源汽车年产量预计占乘用车总量的9%—20%，将达120—240万辆。　　新能源汽车的兴起，无论在钢材需求或是质量方面都提出了更高的要求。出于对汽车的安全和节能等性能的高要求，新能源汽车更加看重车身的轻量化。轻型车身要平衡电池引起的质量增加，没有一定轻量化水平的电动汽车是没有市场竞争力的。相比于传统汽车，新能源汽车对于轻量化技术的要求更为迫切。欧美等地区和国家的汽车制造商都在汽车轻量化项目上投入了大量的资源。钢铁企业要想在新能源汽车市场抓住机遇，就必须有针对性地研

3、发和生产，以满足新能源汽车对轻量化钢材的要求。　　钢铁企业新能源汽车轻量化的钢铁解决方案　　汽车轻量化是在满足汽车使用要求、安全性和成本控制的条件下，将结构轻量化设计与轻量化材料、轻量化制造技术集成应用所实现的产品减重。先进钢铁企业不仅提供材料、而且致力于提供包括模型设计、结构设计、应用技术和评价技术等一体化的解决方案，通过整合钢铁企业在材料、成形、焊接等应用技术以及评价等领域的知识和技术，积极和汽车企业开展EVI（EarlyVendorInvolevment，先期介入）合作，提供用户需求的解决方案。

4、　　FSV项目。FSV（FutureSteelVehicle，未来钢质汽车）项目是2007年国际钢协汽车用钢联盟开展的针对2015—2020年比较成熟的先进钢铁材料和制造技术的研究项目。该项目目标是为紧凑型纯电动汽车提出一个能制造出完全不同的钢制车身结构的详细设计构思，也确认了为适应大的插电式混合动力车（PHEV）或燃料电池车（FCEV）车身结构的改变。FSV项目主要涉及到4种不同的汽车型号，纯电动汽车（BEV）和插电式混合动力汽车（PHEV—20）属于A/B级汽车；插电式混合动力汽车（PHEV—40

5、）和燃料电池汽车（FCEV）属于C/D级汽车。　　FSV项目设定的方案目标参数有车身质量、制造成本及全生命周期的CO2等效排放量。车身质量的目标是190kg。与先进的设计技术相结合，FSV的用钢方案采用了比以前其他项目更先进的高强钢及其成形技术，以求达到车身轻量化和在整个汽车生命周期温室气体排放的大幅降低。它使用了20多个最新的先进高强钢种，这些钢材预计2015到2020年将会批量生产。　　FSV项目表达了超高强钢的发展以满足车身性能和进一步轻量化的需求，FSV使用了平均0.98mm的厚度、平均789

6、MPa抗拉强度的材料方案，而1999年启动的ULSAB项目（UltraLightSteelAutoBody，超轻钢车身）的用钢为平均厚度1.16mm和平均抗拉强度413MPa，ULSAB—AVC（超轻钢车身先进车概念）项目为平均厚度1.00mm和平均抗拉强度758MPa。　　FSV项目高强度钢板占整体车身用钢的97.4%，其中一半在1000MPa以上。与ULSAB—AVC相比，340MPa钢与1500MPa钢的比例大幅增加，800MPa钢骤减，其他级别钢种则小幅减少。此次选择钢板的大方针是：碰撞后可被

7、压扁的骨架类采用1000MPa级产品，不能压扁的骨架类采用1500MPa级产品。另外，不需要承受很大应力的地板及顶棚等均采用了目前所能采购到的最薄产品——0.5mm钢板。其中DP钢约占30%；TRIP钢约10%；HF钢约占10%；CP钢约占10%。整个高强度钢用钢比重超过65%。如果算上超高强钢，整个汽车车身高强钢的比重将达到97.4%，软钢的比重将显著减少。　　此外，随着高强钢和超高强钢的应用比重增加，相应的成形技术要求也在提高。针对高强度汽车用钢在汽车上的应用，国际钢协在FVS项目中广泛采用了激光

8、拼焊板、热冲压成形、液压成形、变截面板的液压成形、激光拼焊制管、激光拼焊和变截面板的辊压成形及一般辊压成形等技术手段，使高强度钢板得以应用，有效地降低汽车车身重量，汽车的车身刚度和安全性能也得以提高。　　在制造成本的评估上，FSV使用了技术成本模型，并且用改进的温室效应排放模型进行全生命周期（LCA）的CO2排放评估，与对标车型比较，减少了56%的CO2排放量。用生命周期评估的方法来帮助汽车制造商为其生产过程评估与降低总能耗和在整个生命周期内温室气体的排