新能源汽车发展迅猛,轻量化需求迫切致高强钢需求上涨

近年来,新能源汽车发展迅速。据中国汽车工业协会统计,2018年上半年,我国新能源汽车销量达41.2万辆,同比增长112%。而且从目前来看,虽然补贴在逐渐退坡,但随着双积分交易的正式启动,车企必将加速布局这一领域,新能源汽车仍将保持快速增长态势。
值得注意的是,新能源汽车与传统汽车的区别不仅仅是所用能源的不同,整车的制造工艺、材料都发生了很大变化。作为汽车主力材料的钢材需求自然会受到影响。中国汽车研究总院轻量化工程技术中心副总工程师赵岩近日接受盖世汽车采访时表示,与传统汽车相比,新能源汽车不仅对钢材的需求发生了变化,而且所用钢材的种类也发生了变化。

轻量化钢材需求迫切,高强度钢材需求不断上升。
新能源汽车发展迅猛,但续航里程短仍是车企的“头疼事”,在此形势下,对车辆轻量化解决方案的需求较大。
多项研究数据显示,对于传统动力汽车而言,车重每减轻10%,可降低油耗6%-8%,减少二氧化碳排放13%;对于新能源汽车而言,轻量化同样可以降低能耗,进而增加续驶里程。
近日,在盖世汽车主办的2018中国汽车轻量化产业高峰论坛上,北汽集团研究院副院长、总工程师曹渡明确指出,整备质量的增加会造成滚动阻力、加速阻力等的增加,从而导致能耗的增加。反之,轻量化可以大幅降低新能源汽车的能耗率。
该公司分享的数据显示,在城市工况下,一辆平均重量为1600公斤的电动车如果减重20%,能耗可降低15%。以具体车型为例,宝马i3整备质量仅为1195公斤,比纯电动逸动轻415公斤。如果纯电动逸动达到宝马i3的整备质量,续航里程可提升12%(200公里),能耗率可降低约12%(13.76千瓦时/公里)。
曹渡还表示,通过增加电池来增加续航里程往往成本很高,因此新能源汽车会更加注重车辆轻量化,降低电池能耗,让轻量化增加的成本可以“对冲”(抵消)节省下来的能源成本。
新能源汽车对轻量化解决方案的需求更为迫切,而高强度钢是实现汽车轻量化的有效措施。据了解,高强度钢进一步提升了普通钢材的性能,可以达到减重的效果,提高碰撞安全性,广泛应用于汽车底盘横梁加强板、悬架支架等部件。虽然其成本高于普通钢材,但相比其他轻量化材料仍更具优势,将是未来5年甚至更长时间内行业的发展重点。

节能与新能源汽车技术路线图
轻量化材料规划
基于此,新能源汽车将越来越多地使用高强度钢、超高强度钢,这些材料相较于普通钢材具有更轻量化的优势。这与《节能与新能源汽车技术路线图》中轻量化材料的发展目标相一致。该路线图提出,到2030年,高强度钢应用比例将大幅提升,单车用铝量将超过350千克,单车用镁合金量将达到45千克,碳纤维用量占车重的5%。
新能源汽车消费市场的快速增长,将带动高强钢需求量的增长。不过,业内人士指出,在汽车用高强钢生产领域,国内企业生产的产品的质量稳定性、性能一致性与国外优秀企业相比仍有较大差距。因此,当新能源汽车产业发展到一定阶段,随着市场对钢材需求的变化,将倒逼钢铁生产企业加大研发力度、改变产品结构,相关企业的压力将加大。
钢铁仍是主要材料,但使用量发生了变化
钢铁一直是汽车的主要材料,据相关统计,近年来生产的一辆普通轿车主要材料的重量组成大致为:65%-70%的钢材、10%-15%的有色金属、约20%的非金属材料。毫无疑问,在新能源汽车中,钢铁也是目前使用量最大的材料,而且这一局面在一定时期内也不会改变。一汽高级工程师田洪福在接受盖世汽车记者采访时曾明确指出,2025年,汽车用钢比例仍将达到50%以上。当然,这里的钢铁,更多是指高强度钢。
但尽管如此,新能源汽车的钢材消耗量相较于传统汽车还是会发生变化。一方面,纯电动汽车虽然增加了电机用硅钢片的消耗量,但发动机、变速箱等相关零部件的取消,将大幅减少这些系统的钢材消耗量。另一方面,混合动力汽车将增加电机系统,不但不会减少原有发动机系统的钢材消耗量,反而会相应增加电机用硅钢片的消耗量。
虽然对于新能源汽车的加入,汽车市场整体钢材消费量相比之前是增加了还是减少了,目前还没有具体的定论,但根据公开数据显示,近年来汽车行业钢材需求量保持比较稳定,一般在5500万吨左右,占国内钢材消费量的8.1%左右,占钢材总消费量的7.3%左右。从这个角度来看,新能源汽车的发展并没有带来钢材需求量的明显变化。但不可否认的是,随着新能源汽车的快速增长,未来情况可能会有所不同。

如前所述,由于电动汽车对于续驶里程的要求,对轻量化材料的需求更加迫切,包括高强度钢以及其他轻量化材料,例如铝合金、镁合金、碳纤维等复合材料。虽然高强度钢在抗碰撞性能、加工工艺、成本控制等方面明显优于铝镁合金等材料,但随着更多轻量化材料在成本、技术等方面具备优势,这些材料的使用量将会增多,这必然会挤压钢材的使用量。
曹渡在演讲中也指出,未来3-5年,高强度钢肯定是发展趋势。同时,铝合金也在推广应用,碳纤维在新能源汽车领域也会得到更加广泛的应用。未来10-15年,汽车材料行业将迎来重大革命,普通钢、高强度钢、聚合物、铝合金、镁等材料的使用量将各占一半。也就是说,在汽车中,上述材料的占比可能在20%左右。
此外,他还表示,未来汽车的发展一定是多种材料的混合使用,“宝马7系在白车身中,就用了三种材料,包括四种不同的碳纤维成型技术、三种不同的铝合金技术。虽然白车身只减重40公斤,但整车减重130公斤,它的成功就在于均衡的减重。”
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