新能源车用钢及案例

放大  缩小 日期:2019-12-25     来源:知钢    评论:0      
核心提示: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。
   【中国汽车材料网】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
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  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(参数|图片)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(参数|图片)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(参数|图片)换成了铝制车身。现在,全新的2019款雪佛兰Silverado(参数|图片)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(参数|图片)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)。
  
  HEV/EV电驱动原理
  
  Volvo Spills Details On XC90 T8 Plug-In Hybrid SUV
  
  HEV/EV驱动电机对性能的要求
  
  电机制造过程中铁损的劣化
  
  HEV/EV 牵引电机的铁芯示例
  
  HEV/EV 驱动电机零部件爆炸图
  
  2017-Chevrolet-Bolt-EV-electric-motor
  
  永磁电动机
  
  轴向磁通感应电机(AFIM)
 
 
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