赵素兰
日益严格的情况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当局的存眷与看重，美国和日本等国已经把新能源汽车家当的成长进步到国度计谋高度，采取多种搀扶政策鼎力推动新能源汽车家当化成长。中国在2012年出台了《节能与新能源汽车家当成长筹划（2012—2020年）》，为中国新能源汽车家当的总体成长指清楚明了偏向。
新能源汽车成长对钢材的影响
截至2013岁尾，全球新能源汽车保有量已跨越40万辆。保有量排名前3名的国度分别为美国、日本和中国，分别为17.4、6.8、4.5万辆。到2020年，在欧、美、日、韩及中国新能源汽车年产量估计占乘用车总量的9%—20%，将达120—240万辆。
新能源汽车的鼓起，无论在钢材需求或是质量方面都提出了更高的请求。出于对汽车的安然和节能等机能的高请求，新能源汽车加倍看重车身的轻量化。轻型车身要均衡电池引起的质量增长，没有必定轻量化程度的电动汽车是没有市场竞争力的。比拟于传统汽车，新能源汽车对于轻量化技巧的请求更为急切。欧美等地区和国度的汽车制造商都在汽车轻量化项目上投入了大量的资本。钢铁企业要想在新能源汽车市场抓住机会，就必须有针对性地研发和临盆，以知足新能源汽车对轻量化钢材的请求。
钢铁企业新能源汽车轻量化的钢铁解决筹划
汽车轻量化是在知足汽车应用请求、安然性和成本控制的前提下，将构造轻量化设计与轻量化材料、轻量化制造技巧集成应用所实现的产品减重。先辈钢铁企业不仅供给材料、并且致力于供给包含模型设计、构造设计、应用技巧和评价技巧等一体化的解决筹划，经由过程整合钢铁企业在材料、成形、焊接等应用技巧以及评价等范畴的常识和技巧，积极和汽车企业开展EVI（EarlyVendorInvolevment，先期介入）合作，供给用户需求的解决筹划。
FSV项目。FSV（FutureSteelVehicle，将来钢质汽车）项目是2007年国际钢协汽车用钢联盟开展的针对2015—2020年比较成熟的先辈钢铁材料和制造技巧的研究项目。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合的钢制车身构造的具体设计构思，也确认了为适应大的插电式混淆动力车（PHEV）或燃料电池车（FCEV）车身构造的改变。FSV项目重要涉及到4种不合的汽车型号，纯电动汽车（BEV）和插电式混淆动力汽车（PHEV—20）属于A/B级汽车；插电式混淆动力汽车（PHEV—40）和燃料电池汽车（FCEV）属于C/D级汽车。
FSV项目设定的筹划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。与先辈的设计技巧相结合，FSV的用钢筹划采取了比以前其他项目更先辈的高强钢及其成形技巧，以求达到车身轻量化和在全部汽车生命周期温室气体排放的大幅降低。它应用了20多个最新的先辈高强钢种，这些钢材估计2015到2020年将会批量临盆。
FSV项目表达了超高强钢的成长以知足车身机能和进一步轻量化的需求，FSV应用了平均0.98mm的厚度、平均789MPa抗拉强度的材料筹划，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（超轻钢车身先辈车概念）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%，个中一半在1000MPa以上。与ULSAB—AVC比拟，340MPa钢与1500MPa钢的比例大幅增长，800MPa钢骤减，其他级别钢种则小幅削减。此次选择钢板的大方针是：碰撞后可被压扁的骨架类采取1000MPa级产品，不克不及压扁的骨架类采取1500MPa级产品。别的，不须要遭受很大应力的地板及顶棚等均采取了今朝所能采购到的最薄产品——0.5mm钢板。个中DP钢约占30%；TRIP钢约10%；HF钢约占10%；CP钢约占10%。全部高强度钢用钢比重跨越65%。假如算上超高强钢，全部汽车车身高强钢的比重将达到97.4%，软钢的比重将明显削减。
此外，跟着高强钢和超高强钢的应用比重增长，响应的成形技巧请求也在进步。针对高强度汽车用钢在汽车上的应用，国际钢协在FVS项目中广泛采取了激光拼焊板、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巧手段，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然机能也得以进步。
在制造成本的评估上，FSV应用了技巧成本模型，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，削减了56%的CO2排放量。用生命周期评估的办法来赞助汽车制造商为其临盆过程评估与降低总能耗和在全部生命周期内温室气体的排放量。只推敲在车辆应用阶段从排气管排放的温室气体的律例，将会鼓励低密度、温室气体密集材料的应用，在某些应用中这些材料可使零部件的重量更轻以进步燃油的经济性和降低尾气的排放量，然则这在汽车的全部生命周期内对于温室气体排放的增长会有意想不到的后果。
浦项PBC—EV。为了供给低成本的钢铁解决筹划，韩国浦项开辟了名为PBC—EV的轻量化钢制车身。据懂得，浦项从2010年开端研发这类钢种，于2012岁首年代研发成功并经由过程了国际安然碰撞实验，有望于2015年用在电动汽车上。
PBC—EV的开辟过程不仅仅是通俗汽车的模型开辟，而是存眷于汽车车身轻量化的优化过程。车身构造的设计包含了先辈高强钢的应用、制造技巧、设计优化以及CAE分析。在PBC—EV上先辈高强钢是重要的轻量化材料，具有高延长率的先辈高强钢，如DP780、TRIP980和TWIP980等，重要用在接收碰撞能量的部件；而超高强度钢，如DP980、HPF2000和Duplex980等，重要用在削减对乘客和电池区域的撞击。PBC—EV重要采取了跨越65%的先辈高强钢。是以，经由过程应用先辈高强钢，车身重量达到218kg，车身重量减小了26.4%，约78kg。此外，镁板因为其重量轻和NVH等长处也被作为PBC—EV的可用材料之一。浦项的研究成果与国际钢协的研究成果大部分雷同，差别在于浦项在TWIP钢的研制和临盆方面处于领先地位，TWIP钢应用比例占了大约10%（PBC—EV用钢分布如图1所示）。
为增长其强度和韧性，浦项还采取了两种新的办法，即热压成型和多向轧制成型。与通俗汽车比拟，由该钢种制造的汽车，温室气体排放可降低50%。镁板采取温成形的方法，同时传统的冲压、激光拼焊等加工方法也毫无疑问被用在PBC—EV的制造过程中。
浦项的PBC—EV项目在设计评估中也推敲到加工成本，针对在白车身和零部件加工成本中应用成本分析，加工成本是估算应用不合加工工艺的所有车身构造部件成本。成本分析成果为白车身加工成本$1018。因为应用先辈高强钢而实现汽车减重，削减了材料的成本，这将均衡因为加工费用带来的总成本的增长。
浦项的PBC—EV项目也应用了生命周期评价。评价成果显示，因为先辈高强钢车身的应用使PBC—EV减重，CO2排放量明显削减，与对标燃料车和铝制电动车比拟，分别削减48.9%、9.0%。
安赛乐米塔尔电动汽车版S—inmotion。
安赛乐米塔尔自2010年起开展了S—inmotion项目，旨在开辟一系列汽车用钢解决筹划，使汽车在不降低安然性的前提下更轻、排放量更小。S—inmotion包含steel（钢铁）、Savingweight（重量减轻）、Savingcosts（成本节约）、Sustainability（可持续性）、Safety（安然性）、Service（办事）、Strength（强度）和Solutions（解决筹划）等8种含义。该项目是北美和欧洲结合开展的研发项目，有6家研究中间、600多名技巧人员和工程师介入了该项目。先辈高强钢在电动汽车上证清楚明了其轻量化筹划新的价值。
安赛乐米塔尔的原S—inmotion项目在传统燃油汽车身上具有减轻车身重量和底盘的巨大潜力。是以为知足电动汽车系列新的挑衅，安赛乐米塔尔开辟了电动汽车S—inmotion选择筹划。该项目对车身从新设计，知足了电动汽车更大的动力体系以及电池保护需求。先辈高强钢在电动汽车上获得了广泛应用，其占车身重量比从原传统燃油汽车的35%进步到了58%，车身减重30kg。
安米的S—inmotion项目标重要优势为：为车企供给电动车筹划；适应完全不合的动力体系；在不增长重量的情况下对电池供给额外保护；保持抵触触犯机能；广泛应用先辈高强钢达到减重目标。
经由过程该项目和已经验证的选择筹划证实，先辈高强钢的强度和轻量化知足了汽车的将来成长。该项目应用典范的奔驰C级轿车作为基准车，设计目标是经由过程应用已经肯定的原S—inmomion筹划来改良基准车，创造新的电动汽车解决筹划。项目特别针对那些欲望把本来传统燃油汽车进级到电动版的车企。
针对电动汽车白车身应用了35%—58%（占车身重量）的先辈高强钢，车身减重了30kg，减重比例达到11%。在电动汽车S—inmotion设计筹划中，为保护抵触触犯机能，有29个部件可以应用热成型Usibor1500钢，24个部件可以应用激光拼焊。
安米在轿车轻量化研究过程中充分应用了其自身临盆的超高强度钢，如DP钢、马氏体钢及其他高品德线材，尤其是其最具竞争的热成形钢Usiborl500P。在减轻车身重量并增长汽车安然性的同时还推敲到不增长汽车临盆商的成本，是以对每项解决筹划都进行了成本分析。
分析成果
新能源汽车的轻量化是实现家当化的关键技巧之一。比拟于传统汽车，新能源汽车对于轻量化技巧的请求更为急切。欧美等地区和国度的汽车制造商都在汽车轻量化项目上投入了大量的资本。国际先辈钢铁企业也积极致力为新能源汽车供给低成本的轻量化钢铁解决筹划，浦项PBC—EV和安米S—inmotion，都是为新能源汽车设计开辟的项目，这些项目存眷于汽车车身轻量化的优化过程，车身构造的设计包含了先辈高强钢的应用、制造技巧、设计优化、以及相干技巧评估分析、成本和生命周期等分析。
从研究成果来看，一是显示了钢铁材料在将来汽车尤其是电动汽车上仍是首选材料；二是从具体钢铁材料来看，高强钢，尤其是先辈高强钢将是将来汽车车身的重要用材。从国际钢协、安米、浦项对将来电动汽车用钢研究来看，三者成果几乎一致。具体来看国际钢协对用钢的级别加倍具体，其超高强度钢主如果DP钢，占总用钢量的l/3，TRIP钢、HF钢、CP钢各占10%。浦项的研究成果也显示：600MP级别以上超高强度汽车板的用材比重将占车身用材份额的50%，个中DP、TWIP、CP、HP四大类钢种的比重相差不大，都在10%高低。安赛乐米塔尔的研究成果固然没有效钢比重，但注解了高强度汽车板、超高强度汽车板的应用依然是车身轻量化的重要材料。同时，国际钢铁协会、浦项以及安赛乐米塔尔也都分别对新能源汽车加工成本和生命周期评价进行了评估比较。
综上所述，新能源汽车成长已成为汽车家当转型进级的冲破口，将带动全部家当的技巧立异，也是实现节能减排的可持续成长。这些无疑将加大钢企在新能源汽车方面的研发力度。先辈钢铁企业都加快在新能源汽车用钢方面的研发。由17家国际先辈钢铁企业参加的国际钢协的FSV项目，研究程度代表了新能源汽车用钢在安然性、轻量化、成本、材料全生命周期以及绿色制造方面的技巧进步，个中大量高强钢和超高强钢广泛应用，高强度钢板占整体的97.4%，一半在1000MPa以上，并结合了先辈的成形加工技巧。浦项和安米针对新能源汽车的轻量化项目，经由过程综合应用现代冶金学、材料科学与工程和计算机模仿技巧等手段，在强度、刚度、抗抵触触犯和可成型等综合机能方面的研究来知足汽车轻量化的请求。并从设计上推敲对整车构造优化，与先辈成型制造技巧相结合，立异的供给解决筹划。
钢铁企业将来在新能源汽车用钢方面，应用现代计算设计技巧，使部件和整体构造加倍优化，经由过程在安然性、轻量化、成本、材料全生命周期以及绿色制造方面的技巧进步，为汽车企业供给整体解决筹划，才能实现成长并赓续进步竞争力。
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