第一篇：《汽車材料及輕量化趨勢》報告總結(jié)

《汽車材料及輕量化趨勢》報告總結(jié)

主講人：韓維健 博士

近年來，隨著我國汽車及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，截至2016年3月底，全國機動車保有量達到2.83億輛，其中汽車1.79億輛；機動車駕駛?cè)诉_3.35億人，其中汽車駕駛?cè)?.89億人。與歐美、日本等發(fā)達國家相對成熟的汽車市場相比，我國的汽車市場還有很大的上升空間，也就是說，汽車仍是很多生活在二、三線城市人們的生活剛需。

伴隨著汽車產(chǎn)銷量的增長，我國的石油缺口不斷增大，越來越多的石油需要依賴于進口，截至2016年初，我國石油消費對外依存度已經(jīng)突破60%。上世紀70年代的第一次石油危機過后，許多石油進口大國（諸如美國）就開始考慮發(fā)展替代能源，以減少不可再生能源的使用。同時，汽車排放所帶來的日益嚴峻的環(huán)境問題也迫使國家制定相關(guān)政策以減小環(huán)境污染和能源消耗，例如，根據(jù)工信部制定的《乘用車燃料消耗量限值》和《乘用車燃料消耗量評價方法及指標(biāo)》，企業(yè)當(dāng)年所生產(chǎn)乘用車的平均油耗指標(biāo)逐年嚴格，從2015年到2020年，平均油耗目標(biāo)分別為百公里6.9升、6.7升、6.4升、6升、5.5升和5升?；谶@些因素，各大汽車廠商爭相推出新能源汽車，并對原有車型排放性能進行改進。

第一次石油危機后，輕量化技術(shù)得到充分重視和應(yīng)用，使整車質(zhì)量大幅降低，但到后來危機放緩，國際油價下跌，汽車廠商考慮到汽車的舒適性、安全性的提高，以及新的附件的安裝，使得整車質(zhì)量逐漸回升。可以說，整車輕量化面臨著嚴峻的考驗。

1975年至2010年乘用車質(zhì)量及特征變化趨勢 對于傳統(tǒng)燃油汽車來說，整車質(zhì)量的降低可以提高汽車的燃油經(jīng)濟性、減少尾氣排放；對于純電動汽車來說，整車質(zhì)量的降低可以提高車輛的續(xù)駛里程。例如，在美國十分暢銷的福特汽車公司的新一代F150運用了輕量化技術(shù)，車身采用大量鋁合金材料，使得整車質(zhì)量降低300多公斤，牽引能力更是大幅提升；福特旗下的中高級轎車fusion也預(yù)計在2015年將整車質(zhì)量有1559kg降至1135kg。近期，由中國工程汽車學(xué)會組織申報的《電動汽車結(jié)構(gòu)輕量化共性關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》以及重慶長安汽車公司牽頭承擔(dān)的《輕量化純電動轎車集成開發(fā)技術(shù)》項目已經(jīng)正式列入2016年國家重點研發(fā)專項，不難看出，輕量化技術(shù)正是項目的關(guān)鍵所在。

輕量化的途徑主要有兩種：整車結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和采用輕質(zhì)材料。其中輕質(zhì)材料目前應(yīng)用較多的有以下幾種：高強度鋼材（AHSS）、鋁合金、鎂合金、復(fù)合材料（主要是CFRP和GFRP）等等。在早期，汽車廠商在考慮選用哪種輕質(zhì)材料時，首先考慮的是購置成本問題，所以較為昂貴的鋁合金、鎂合金以及復(fù)合材料應(yīng)用較少；在后來，汽車廠商在考慮了汽車產(chǎn)品的整個生命周期成本，包括汽車在使用過程中的燃油消耗、碳排放等等因素之后，逐漸地采用了更多諸如鋁合金等輕質(zhì)材料。

高強度鋼材。高強度鋼材的應(yīng)用在各大汽車廠商中已經(jīng)十分成熟，對于車身設(shè)計而言，為滿足車身各部分的服役要求，高強度鋼材以及超高強度鋼材主要應(yīng)用于乘員駕駛艙的A、B、C柱，門檻梁以及前縱梁上，而普通鋼材主要用在車身后部，以滿足汽車在發(fā)生碰撞時的吸能要求。

鋁合金。鋁合金近些年應(yīng)用較多，尤其是在高級別乘用車上，例如捷豹XFL和特斯拉MODEL S，均采用的是全鋁車身。除此以外，發(fā)動機缸體、輪輞等部件也可采用鋁合金制造。一些汽車廠商為了兼顧車身的輕量化和成本問題，常常將高強度鋼材和鋁合金混合使用，并采用大量的鉚接技術(shù)將兩者連接。鎂合金。鎂合金比鋼和鋁合金都要輕，并且具有一定的緩沖阻尼和更好的耐沖擊性，主要用于制作方向盤骨架、轉(zhuǎn)向柱支架、座椅基座等等。但是，由于鎂元素的儲量有限，產(chǎn)能較低，在汽車上的應(yīng)用受到了一定的限制。例如，BMW早先生產(chǎn)的N55直列六鋼發(fā)動機缸體采用鎂鋁合金（鎂合金和鋁合金組合使用）制造，之后由于無法滿足性能更強的渦輪增壓發(fā)動機的強度要求而改用鋁合金缸體。

碳纖維增強復(fù)合材料。與鋼材和鋁材相比，CFRP在性質(zhì)上具有更低的比重，更高的比強度和比模量等諸多優(yōu)點。由于CFPR的各向異性，在設(shè)計零件結(jié)構(gòu)時，可以合理地安排預(yù)浸布的鋪層角度來滿足零件的強度需求。就現(xiàn)階段，CFRP主要用在一些高檔汽車的覆蓋件、空氣套件以及內(nèi)飾件上；由于粘接技術(shù)的不成熟，CFRP在車身承載結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用較少。BMW對CFRP的成型技術(shù)研究較多，旗下的BMW i3純電/混動轎車以及BMW i8混動超跑已經(jīng)得到量產(chǎn)，但由于其高昂的售價及維修花費，在國內(nèi)的新能源汽車市場并不十分走俏。

總之，輕量化技術(shù)，尤其是基于輕質(zhì)材料的輕量化技術(shù)是未來純電動汽車，乃至整個汽車行業(yè)的關(guān)鍵發(fā)展方向，我國也在大力推動輕量化技術(shù)的研究，投入了大量的人力物力，相信在不久的將來，隨著汽車碳排放和燃油消耗的減少，我國的環(huán)境問題和能源問題會得到可觀的改善。

第二篇：關(guān)于《汽車輕量化》有關(guān)文獻的閱讀報告

有關(guān)《汽車輕量化技術(shù)》文獻閱讀報告

引言：

汽車輕量化技術(shù)的內(nèi)涵是指：采用現(xiàn)代設(shè)計方法和有效手段對汽車產(chǎn)品進行多種優(yōu)化設(shè)計, 或采用新材料在滿足汽車正常工作的各項要求前提下, 盡可能降低汽車產(chǎn)品的自身重量, 以達到降重減輕、節(jié)能減排、操控便捷、安全舒適等綜合指標(biāo)。汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

早在二十世紀初期，參與賽車運動的賽車就由賽車運動協(xié)會提出了重量上的限制，這也成為世界上最早的汽車輕量化事件。這項規(guī)定也為汽車輕量化以后的快速發(fā)展提供了一個良好的開端。自此，汽車零部件開始出現(xiàn)鋼板沖壓件，來替代以前經(jīng)常使用的圓管材料，底盤及車架、車身等零件的制造往往采用這些鋼板沖壓件。到了上世紀中葉第二次世界大戰(zhàn)后，德國大眾公司開始將輕量化措施大量應(yīng)用在汽車設(shè)計和制造上，特別是將鎂合金材料第一次使用在“甲殼蟲”車的發(fā)動機和變速箱殼體上，這一創(chuàng)舉為今后輕量化技術(shù)的發(fā)展開啟了歷史新紀元。

然而，當(dāng)時汽車輕量化技術(shù)還沒有得到人們足夠的重視。直到二十世紀70年代之后，隨著全世界范圍石油危機的爆發(fā)，也隨著汽車設(shè)計、制造工藝技術(shù)及汽車材料技術(shù)的發(fā)展，人們才開始逐漸重視汽車輕量化技術(shù)的研究，并開始逐步應(yīng)用在汽車產(chǎn)品上，汽車輕量化技術(shù)才得以長足發(fā)展。

時至今日，安全、節(jié)能、環(huán)保已成為提高汽車競爭力的一個永恒話題。輕量化是汽車技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢，受到越來越多的關(guān)注和重視。一方面，輕量化是節(jié)能減排的需要。轎車的自身質(zhì)量每減輕10％，燃油消耗可降低6％—8％。燃油消耗的減少，既能降低能耗，又能減少污染物的排放。另一方面，輕量化也是汽車技術(shù)發(fā)展的要求。日益苛刻的整車安全法規(guī)和消費者對汽車越來越多的功能需求，要求汽車設(shè)計者不斷地增加各類附件，以滿足安全、排放、舒適性、可靠性、智能化等要求，并在零件數(shù)量不斷增加的同時減輕其質(zhì)量。總之，汽車輕量化技術(shù)已在汽車領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，已成為行業(yè)的共識，并且，汽車輕量化成果也日趨顯著。實現(xiàn)汽車輕量化的措施

汽車輕量化要求在保證汽車整體質(zhì)量和性能不受影響的前提下,應(yīng)最大限度地減輕各零部件的質(zhì)量,努力謀求高輸出功率、低噪聲、低振動和良好的操縱性、高可靠性等，并盡量降低燃油消耗,減少排放污染。通過輕量化技術(shù)的內(nèi)涵可知,汽車的輕量化主要通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和使用新輕質(zhì)材料兩大措施來實現(xiàn)，此外還有先進的制造工藝等。2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

目前國內(nèi)外汽車輕量化技術(shù)發(fā)展迅速,主要的輕量化措施之一是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。所謂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，是指設(shè)計者在全部可能的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中，利用數(shù)學(xué)手段，選取其中最優(yōu)方案的一種設(shè)計方法。它包括拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化以及多學(xué)科優(yōu)化等。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計已經(jīng)融合到了汽車設(shè)計的各個階段。特別是在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,人們將CAD /CAE /CAM 一體化技術(shù)運用到汽車設(shè)計和制造的各個環(huán)節(jié)，大大改善了汽車的輕量化設(shè)計、制造。運用這一技術(shù)不僅可以對汽車總體結(jié)構(gòu)進行分析和優(yōu)化,來實現(xiàn)對汽車零部件的精簡、整體化和輕質(zhì)化，還可以準(zhǔn)確實現(xiàn)車身實體結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局設(shè)計,以便對各構(gòu)件的開頭配置、板材厚度的變化進行分析,并可從數(shù)據(jù)庫中提取由系統(tǒng)直接生成的有關(guān)該車的相關(guān)數(shù)據(jù)進行工程分析和剛度、強度計算等。目前，具體合理結(jié)構(gòu)設(shè)計措施有以下3個方面:（1）通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,減小車身骨架及車身鋼板的質(zhì)量,對車身強度和剛度進行校核,確保汽車在滿足性能的前提下減輕自重。

（2）通過結(jié)構(gòu)的小型化,促進汽車輕量化,主要通過其主要功能部件在同等使用性能不變的情況下,縮小尺寸。

（3）采取運動結(jié)構(gòu)方式的變化來達到目的。比如采用轎車發(fā)動機前置、前輪驅(qū)動和超輕懸架結(jié)構(gòu)等,使結(jié)構(gòu)更緊湊,或采取發(fā)動機后置、后輪驅(qū)動的方式,來達到使整車局部變小,實現(xiàn)汽車輕量化的目標(biāo)。

2.2 使用新型輕質(zhì)材料

現(xiàn)在汽車輕量化設(shè)計中使用輕質(zhì)材料的方法主要包括采用輕量化材料和輕量化材料成形技術(shù)兩方面。輕量化材料是指用來減輕汽車零部件質(zhì)量的材料，當(dāng)前已應(yīng)用于汽車工業(yè)的輕質(zhì)材料可分為兩大類：一類是低密度輕質(zhì)材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、塑料和復(fù)合材料等；另一類是高強度材料，如高強度鋼和高強度不銹鋼等。而輕量化材料成形技術(shù)是指為了滿足高強度材料的應(yīng)用，以及實現(xiàn)零件集成化設(shè)計需要所采用的技術(shù)。目前，應(yīng)用較為廣泛的有激光拼焊板技術(shù)（TWB）、熱壓成形技術(shù)（HPF）和液壓成形技術(shù)（HF）等。

每種輕質(zhì)材料各具特色，各有優(yōu)缺。如鋁合金材料機械性能強，耐腐蝕性、導(dǎo)熱性好，但它價格比較高，難于焊接加工；而鎂合金材料密度很低、強度與質(zhì)量比很高，但其鑄造性差，后處理工藝復(fù)雜,且鎂產(chǎn)量較低、成本高等。因此，為了更好的滿足現(xiàn)代汽車輕量化的要求，人們也在不斷地研究各種輕質(zhì)材料的性能，力求找到性能更優(yōu)異的輕質(zhì)材料來滿足當(dāng)今社會的需求。

2.3 先進制造工藝

在大量采用高強度鋼、鋁鎂合金、塑料和復(fù)合材料等輕量化材料來實現(xiàn)汽車輕量化的同時，與之相匹配各種先進制造工藝也得到了廣泛應(yīng)用。所謂先進制造工藝是指：采用新材料生產(chǎn)汽車零部件所需的特殊加工技術(shù)，主要有先進的材料連接技術(shù)、零部件表面處理技術(shù)等。

如激光拼焊板技術(shù)實現(xiàn)同一板材不同處的結(jié)構(gòu)強度要求不同，板材厚度也不同。既保證強度要求，又能節(jié)約板材，減少車身重量；用于高強度鋼板沖壓件的熱沖壓成形工藝；用于車身結(jié)構(gòu)連接的膠接和膠焊工藝等，另外，液壓成型技術(shù)（HPF）等也是車身輕量化先進制造技術(shù)發(fā)展的新方向。汽車輕量化的評價指標(biāo)

就目前而言，對于汽車輕量化技術(shù)水平的評價尚沒有統(tǒng)一的評價指標(biāo)。各汽車廠家為了提高自身產(chǎn)品的市場競爭力，在滿足相關(guān)法規(guī)要求的前提下，不斷地減輕整車質(zhì)量、降低油耗、改善操縱性能，在車身設(shè)計方面，設(shè)計師們已經(jīng)開始對輕量化指標(biāo)進行探索了。車身輕量化技術(shù)指標(biāo)能給車身開發(fā)提供一個方向性的指導(dǎo)，但在行業(yè)內(nèi)尚未形成一個高度認同的指標(biāo)。目前應(yīng)用較為普遍的幾種車身輕量化指標(biāo)如下：

（1）車身輕量化系數(shù)（Light Weight Index）；

（2）車身最低屈服強度 ；

（3）制造車間關(guān)鍵指數(shù)（Key Bodyshop Figure）；（4）車身單位體積質(zhì)量。汽車輕量化技術(shù)的未來研究方向

4.1 在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方面 汽車結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化和連續(xù)體拓撲優(yōu)化等技術(shù)已逐步發(fā)展成熟并得到廣泛應(yīng)用，但汽車結(jié)構(gòu)的多學(xué)科、多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法、離散桿系結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化等方法，還有待進一步研究和完善。

4.2 在輕量化材料的應(yīng)用方面

變形鎂合金、新型塑料和纖維增強復(fù)合材料具有較大的應(yīng)用潛力；另外，由于單一材料難以最大程度地滿足汽車結(jié)構(gòu)的輕量化要求，研究多種材料混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論、方法和相應(yīng)工藝，在汽車不同部位采用不同的材料，充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)選材與零部件功能的最優(yōu)組合，這種多材料一體化設(shè)計理論和方法將成為汽車輕量化技術(shù)的研究熱點。

4.3 在工藝研究方面

液壓成型、激光焊接等技術(shù)將得到更為廣泛的應(yīng)用，熱成形工藝的應(yīng)用將得到進一步發(fā)展。此外，零部件的輕量化將得到重視。而且，各種輕量化技術(shù)是相輔相成的，充分發(fā)揮不同輕量化手段的優(yōu)勢，研究汽車材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計的系統(tǒng)化和集成化方法，即輕量化技術(shù)的系統(tǒng)化和集成化，也是未來汽車結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)的研究方向。總結(jié)

隨著人們對汽車安全性、舒適性、環(huán)保性以及經(jīng)濟性等要求的提高，汽車安裝空調(diào)、安全氣囊、隔熱隔音裝置、廢氣凈化裝置、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等越來越普及，這無形中增加了汽車的質(zhì)量、耗油量和耗材量，也導(dǎo)致了大量能源的消耗、汽車尾氣排放的增加等。而汽車輕量化技術(shù)對汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，不僅關(guān)系到車輛的節(jié)能減排、安全、成本等諸多方面，同時也對世界能源、自然資源和環(huán)境具有深刻的影響，它已成為汽車設(shè)計和汽車材料應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向。但目前汽車輕量化技術(shù)還處于不完全成熟的階段，很多難關(guān)有待我們?nèi)スタ?，很多方面值得我們?nèi)ゲ粩嗵剿餮芯俊?/p>

主要參考文獻

【1】李朝暉，楊新樺． 汽車新技術(shù)［M].重慶: 重慶大學(xué)出版社，2012.【2】馮國勝，楊紹普.車輛現(xiàn)代設(shè)計方法.北京：科學(xué)出版社，2011.【3】劉偉燕，王書偉.輕量化技術(shù)在汽車車身上的應(yīng)用 [J].汽車工程師，2011.【4】張式程.汽車輕量化技術(shù)及其發(fā)展趨勢 [R].長沙：湖南大學(xué)，2011.【5】陳力禾.汽車輕量化之鎂 [R].第7 屆CAE 年會汽車論壇（昆明），2011-07.【6】沈建東，王鏑.車身輕量化技術(shù)策略的研究和應(yīng)用 [J].上海汽車，2012.【7】陳軍． 鎂合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用分析 [J].材料研究與應(yīng)用，2010.【8】王利, 陸匠心.汽車輕量化及其材料的經(jīng)濟選用 [J].汽車工藝與材料, 2013.【9】王廣勇, 王剛.高強度鋼在汽車輕量化中的應(yīng)用 [J].汽車工藝與材料, 2011.【10】詹志強.鋁合金汽車車身板應(yīng)用現(xiàn)狀及需求前景 [J].有 色金屬加工, 2012.【11】王丹.鋁合金汽車板應(yīng)用及生產(chǎn)現(xiàn)狀 [J].上海有色金屬,2013.【12】朱久發(fā).激光拼焊汽車板的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景 [J].武 鋼技術(shù), 2011.【13】馬鳴圖, 游江海, 路洪洲.汽車輕量化以及鋁合金汽車板的應(yīng)用 [J].新材料產(chǎn)業(yè), 2009.【14】閆輝． 汽車車身輕量化材料的應(yīng)用研究 [J].機械研究 與應(yīng)用,2013.【15】吳亞良.現(xiàn)代轎車車身設(shè)計 [M].上海：科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

第三篇：先進高強鋼和汽車輕量化

汽車輕量化項目主要包括超輕車身(U L SA B)、超輕覆蓋件(U L SA C)、超輕懸掛件(UL S AS)和在此基礎(chǔ)上的超輕概念車項目(ULS AB-AVC), 均是以使用鋼鐵為基礎(chǔ).除了利用先進高強度鋼板外 , 還大量采用了激光拼焊、激光焊接、液壓成型和計算機模擬等技術(shù)來進行汽車的設(shè)計和制造。

AHSS 鋼主要包括雙相鋼(D P)、相變誘發(fā)塑性鋼(TRI P)復(fù)相鋼(CP)和馬氏體鋼(M)等 ,這類鋼是通過相變組織強化來達到高強度的 , 強度范圍 500 ～1500 MPa。具有高的減重潛力、高的碰撞吸收能、高的疲勞強度、高的成型性和低的平面各向異性等優(yōu)點 D P鋼

DP 鋼板的商業(yè)化開發(fā)已近30，年包括熱軋、冷軋、電鍍和熱鍍鋅產(chǎn)品。主要組織是鐵素體和馬氏體 , 其中馬氏體的含量在 5 %～ 20 %, 隨著馬氏體含量的增加 , 強度線性增加 , 強度范圍為 500～ 1 200 MPa。除了AHSS 鋼的共性特點外 , 雙相鋼還具有低的屈強比、高的加工硬化指數(shù)、高的烘烤硬化性能、沒有屈服延伸和室溫時效等特點。DP 鋼一般用于需高強度、高的抗碰撞吸收能且成形要求 也較嚴格的汽車零件 , 如車輪、保險杠、懸掛系統(tǒng)及其加強件等.熱軋 D P 鋼的生產(chǎn)是通過控制冷卻來得到鐵素體和馬氏體的組織的 , 冷軋和熱鍍鋅 DP 鋼是通過鐵素體和奧氏體兩相區(qū)退火和隨后的快速冷卻來得到鐵素體和馬氏體組織的。D P 鋼的主要成分是 C和Mn , 根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同可適當(dāng)添加Cr、Mo 等元素使C曲線右移 , 避免冷卻時析出珠光體和貝氏體等組織。

復(fù)相鋼

復(fù)相（Complex Phase: CP）鋼是指兩相在數(shù)量和尺寸上有相同的數(shù)量級，其組織特點是

細小的鐵素體和高比例的硬質(zhì)相如貝氏體、馬氏體，含有鈮、鈦等元素。復(fù)相鋼基本上是在Mn-Cr-Si合金成分體系的基礎(chǔ)上，通過馬氏體、貝氏體以及Ti、Nb和V等微合金元素的晶粒細化效應(yīng)和析出強化的復(fù)合作用，結(jié)合適當(dāng)?shù)木砣」に嚩a(chǎn)的，抗拉強度能夠達到800~1000MPa。具有很高的能量吸收能力和擴孔性能，廣泛應(yīng)用于汽車車身中車門的防撞桿、保險杠與B立柱等提高汽車安全性能的部件。貝氏體鋼

貝氏體（Bainite: B）鋼的微觀組織為貝氏體，通過控制冷卻速度或者空冷可以得到貝氏體組織。貝氏體鋼的化學(xué)成分主要由碳和微量鉻、硼、鉬、鎳等合金元素組成，含碳量低于 0.05%。貝氏體鋼的韌性好、強度高（530~1500MPa），并且隨著貝氏體轉(zhuǎn)變溫度的降低，貝氏體鋼的強度增加，貝氏體鋼的成形能力和焊接性均很好，在航空航天、船舶與石油化工。馬氏體鋼

馬氏體鋼的微觀組織為少量的鐵素體和/或貝氏體均勻的分布在板條狀的馬氏體基體上。通過在連續(xù)退火線或者出料輥道上的快速冷卻作用，使奧氏體向馬氏體完全轉(zhuǎn)變從而得到馬氏體鋼。向馬氏體中加入碳元素能提高馬氏體的淬硬性，起到強化的作用；為提高馬氏體鋼的淬透性可以加入不同比例的 Mn、Mo、B、V、Ni、Si、Cr 等合金元素。馬氏體鋼是先進高強鋼中抗拉強度最高的鋼種，最高能達到 1700MPa。

相變誘發(fā)塑性鋼

相變誘發(fā)塑性（TRIP）鋼是為了滿足汽車工業(yè)對高強度、高塑性鋼板的要求而開發(fā)研制的，微觀組織主要為鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體（體積分數(shù)一般為 10%~20%）。在冷成形過程中，殘余奧氏體向硬的馬氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變（形變誘導(dǎo)相變）的同時發(fā)生塑性變形。這種硬化使得組織變形難以在局部集中并使應(yīng)變分散，導(dǎo)致了整個組織中的塑性變形分布比較均勻，這種現(xiàn)象稱為相變誘發(fā)塑性。TRIP 鋼具有強度高、延展性好、易沖壓成形和能量吸收率高等特點，可以大幅度地減輕車身自重，降低油耗，同時能夠抵御發(fā)生碰撞時的塑性變形，顯著提高汽車的安全性能，在汽車制造領(lǐng)域有著巨大的優(yōu)勢。

TRIP 鋼分為熱軋型 TRIP 鋼和熱處理型冷軋 TRIP 鋼。熱軋型 TRIP 鋼是通過控軋控冷獲得大量的殘余奧氏體組織。熱處理型冷軋 TRIP 鋼是在冷軋后采用臨界加熱，然后在下貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)等溫淬火?？焖偌訜嶂僚R界溫度，形成鐵素體-奧氏體混合組織。與雙相鋼的熱處理工藝最大的區(qū)別在于，為了在最終的組織中保留奧氏體，需要引入貝氏體等溫淬火保持階段（或緩冷）。通過碳在未轉(zhuǎn)變的奧氏體中的富集使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度降至低于零度，但僅通過鐵素體形成時產(chǎn)生的碳富集是不夠的，因此，貝氏體形成時會造成更多的

碳富集。通過添加硅或鋁，不僅能起到固溶強化作用，而且還能阻止在貝氏體形成過程中碳化物析出。孿生誘導(dǎo)塑性鋼

孿生誘導(dǎo)塑性(TWIP)鋼是第二代先進高強鋼的典型鋼種，又稱FeMn鋼、高錳鋼或現(xiàn)代輕質(zhì)鋼，成分特點是錳和鋁含量較高，具有高強度、高加工硬化速率和優(yōu)異的延展性（總延伸率可高達70%）。主要有Fe-Mn-C鋼、Fe-Mn-C-Al鋼及Fe-Mn-C-Al-Si鋼。研究結(jié)果表明FeMn-TWIP鋼加工硬化速率n值高且均勻，可承受局部應(yīng)變峰值并具有良好的應(yīng)變分布（抗頸縮），同時成形性能好，具有較好的能量吸收性能。由于這類鋼的處理工藝復(fù)雜、合金元素含量較高，雖然具有高強度和高韌性等良好的綜合性能，但目前為止還沒有商業(yè)化，在汽車工業(yè)上的應(yīng)用還很有限。

相同成分DP鋼和TRIP鋼部分力學(xué)性能的比較

對同一種鋼板進行不同熱處理分別制成具有相同鐵素體含量的雙相鋼(DP鋼)和相變誘發(fā)塑性變形鋼(TRIP鋼)，并對其部分力學(xué)性能進行對比。比較發(fā)現(xiàn)，鐵素體基體上不同的第二相使得材料力學(xué)性能產(chǎn)生巨大差異：馬氏體使DP鋼具有很高的抗拉強度，殘余奧氏體則賦予TRIP鋼優(yōu)良的伸長率；DP鋼擁有更加優(yōu)良的加工硬化能力，TRIP鋼則具有較為理想的烘烤硬化能力。試驗表明，考察DP鋼和TRIP鋼的烘烤硬化能力時，除柯氏氣團外，內(nèi)應(yīng)力的消除也應(yīng)該考慮其中。兩種材料的組織有相似之處：F為基體，其上分布著較硬的第二相，不同之處在于第二相的種類和數(shù)量。

單軸拉伸試驗，得到的負荷-應(yīng)變曲線如圖。TRIP鋼具有明顯的屈服平臺，而DP鋼則呈現(xiàn)連續(xù)屈服的特點。對兩種材料的主要性能參數(shù)進行比較，結(jié)果見表

DP鋼淬火過程中，臨界區(qū)保溫形成的奧氏體轉(zhuǎn)變成比容較大M，使周圍的F受到壓迫，在其內(nèi)部生成大量位錯，成為低應(yīng)力下可激活的位錯源因此其屈服強度(σ0.2)低于TRIP鋼。但是由于組織中存在40%M，其抗拉強度(σb)明顯高于以B為主要第二相的TRIP鋼。雖然σb 不及DP鋼，但TRIP鋼的δ是DP鋼的2.3倍，達到37%，TRIP鋼優(yōu)良的伸長率與形變過程中Ar轉(zhuǎn)變?yōu)镸有關(guān)，可從以下幾點解釋(1)拉伸變形時在最大變形部位首先誘發(fā)馬氏體相變, 使局部強度提高, 難以繼續(xù)變形, 變形向未發(fā)生馬氏體相變的其他部位轉(zhuǎn)移, 推遲了頸縮的形成。(2)拉伸變形時局部應(yīng)力集中因馬氏體相變而松馳, 推遲了裂紋的產(chǎn)生。(3)Ar與α呈共格關(guān)系, 高能界面不利于裂紋的擴展。

可看出，在相同應(yīng)變下DP鋼的WH值遠遠高于TRIP鋼的，這與兩種材料的組織密切相關(guān)，可從以下幾點解釋：

(1)作為基體上的第二相,DP鋼中的M和TRIP鋼中的B起阻礙位錯運動的作用。M硬度遠遠高于B硬度, 因此其對位錯具有更強的阻礙作用, 導(dǎo)致加工硬化很高。由于M和B含量很高, 因此這是導(dǎo)致兩種材料加工硬化值性能差異的最主要原因。

(2)變形過程中，TRIP鋼中的Ar逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镸 釋放了集中的內(nèi)應(yīng)力，降低了對位錯阻礙作用，導(dǎo)致WH值下降。

(3)雖然TRIP鋼中由A相轉(zhuǎn)變得來的M會在繼續(xù)變形時對位錯起到較為強烈的阻礙作用，但是由于其含量很低 因此對WH的貢獻也較低。

在較低應(yīng)變范圍內(nèi)(0%～2%)，DP鋼的加工硬化值很高(410MPa)，而在較高應(yīng)變范圍內(nèi)(>2%)給予相同應(yīng)變，WH值增量顯著降低。

原因：塑性變形之初，運動位錯滑移到晶界處, 受到馬氏體的阻礙停止運動, 強烈的阻礙作用使得必須產(chǎn)生新的位錯或開動相鄰晶粒中的滑移系才能保證塑變繼續(xù)進行, 因此加工硬化值很高。隨著變形的進行, 大量位錯在馬氏體顆粒前塞積, 塞積的位錯會對新產(chǎn)生的位錯形成一定阻礙作用,而這一作用顯著低于M的阻礙作用, 因此由其導(dǎo)致的WH增量明顯降低。

高強鋼的烘烤硬化能力

成型后的汽車覆蓋件在噴漆以后通常會置于170℃保溫一段時間，稱為烘漆。烘漆后鋼板屈服強度提高的現(xiàn)象稱之為烘烤硬化(BakeHardening)。烘烤硬化的機理是在烘烤過程中, 位錯應(yīng)力場中的碳(氮)原子受到熱激活向位錯偏聚, 形成柯氏氣團,從而對位錯起到釘扎作

用,使其再次受載時需要更大的力才能擺脫氣團或拖曳氣團一起運動，宏觀上表現(xiàn)為屈服強度的提高。與固溶碳(氮)原子數(shù)目和位錯密度密切相關(guān)。

Trip隨著預(yù)變形量的增加,BH值先上升后下降。因為塑變初期, 隨著變形增加, 材料中位錯密度增加，烘烤后被釘扎的位錯數(shù)目增加, 因此BH值上升；但是由于材料中固溶碳原子有限, 當(dāng)變形超過一定值后,形成的柯氏氣團的飽和度下降，導(dǎo)致BH值降低。對于DP鋼的BH隨預(yù)變形量增加而下降(10%預(yù)應(yīng)變試樣的BH值為-380MPa)。DP鋼的烘烤硬化能力差與其組織中存在一定含量M有關(guān): 變形過程中,M強烈阻礙位錯的同時產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力對阻礙位錯運動也起到很大作用, 而烘烤會使內(nèi)應(yīng)力部分釋放，因此導(dǎo)致流變應(yīng)力下降。

鋼在奧氏體狀態(tài)下加工變形以后再進行淬火,但為使鋼在奧氏體狀態(tài) 下變形而不發(fā)生相變或析出第二相,鋼中奧氏體應(yīng)具有良好的熱穩(wěn)定性及機械穩(wěn)定性這就需要在鋼中加入較多的合金元素如C r、N i 等實際也就提高了鋼的價格。較高的錳含量有利于保持奧氏體的穩(wěn)定性,而奧氏體的穩(wěn)定性正是保持相變塑性的最重要因素。很高的硅量可有效提高碳在滲碳體中的活度,抑制冷卻過程及過時效中貝氏體轉(zhuǎn)變期間滲碳體的析出使得奧氏體中碳含量 的降低和隨之而引起的穩(wěn)定性降低。鋼中大量的硅易與退火爐氣氛中的氧反應(yīng),生成二氧化硅附著于鋼板表面而使熱鍍鋅難以進行。固溶的磷本身具有提高奧氏體穩(wěn)定性的作用磷還可提高碳在滲碳體中的活度系數(shù)，抑制滲碳體的析出和奧氏體中碳含量的降低，結(jié)構(gòu)鋼中磷的晶界偏聚可引發(fā)鋼的冷脆傾向。

Trip鋼的屈服強度和抗拉強度均隨應(yīng)變率提高而呈指數(shù)形式增大。均勻延伸率隨應(yīng)變率的提高總的趨勢是逐漸減小。因為殘余奧氏體在 拉伸過程中會應(yīng)變誘發(fā)向馬氏體轉(zhuǎn)變，一方面有利于材料強度的提 高，另一方面松弛了塑性變形引起的應(yīng)力集中，延緩了微裂紋的形成，從而提高塑性。高應(yīng)變率變形的絕熱溫升提高了殘余奧氏體的穩(wěn)定性。

鐵素體基體析出強化型高強熱軋雙相鋼（14年參考文獻）

傳統(tǒng)雙相鋼以組織強化為主要強化方式，通過組織強化雖然可提高強度降低屈強比，但由于軟相鐵素體與硬相馬氏體的強度差較大，兩相塑性應(yīng)變不相容性加大，導(dǎo)致均勻變形能力降低不利于汽車零部件的成形，一定程度上限制了雙相鋼的應(yīng)用。因此，提高鐵素體相的強度，可減小鐵素體和馬氏體的塑性應(yīng)變不相容性，抑制在兩相界面萌生的微裂紋和空洞聚集，即推遲頸縮發(fā)生，提高均勻真應(yīng)變。

高強鋼主要通過添加微合金元素Nb、V、Ti，在鐵素體中析出細小的微合金碳氮化物，即析出強化的方式提高強度。相對Nb、V而言，Ti具有資源豐富、成本低廉等優(yōu)點，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ奈⒑辖鹪?。不少研究者已對Ti的析出強化機理進行了研究，并開發(fā)出780 MPa級別的高強鋼。

鐵素體基體析出強化型熱軋雙相鋼的工藝過程原理：在析出強化型熱軋雙相鋼成分設(shè)計時，主要是在傳統(tǒng)熱軋雙相鋼的成分基礎(chǔ)上添加一定量的Ti，同時還應(yīng)調(diào)整Mn、Si、Cr等元素的含量，使得鐵素體相變的鼻尖溫度與TiC析出的鼻尖溫度相匹配。

由圖可知，鋼板熱軋后快速冷卻至鐵素體相變鼻尖溫度附近，然后在緩冷或保溫階段，奧氏體相變?yōu)殍F素體，同時TiC在鐵素體相變過程中相間析出或過飽和析出，最后再快冷至Ms以下溫度，未轉(zhuǎn)變奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，最終獲得存在納米級TiC析出相的鐵索體基體+彌散分布的馬氏體的熱軋雙相鋼。

通過向雙相鋼添加鈮元素能起到彌散強化的作用，一方面鈮元素能夠促進馬氏體的均勻分布和鐵素體的細化，另一方面利用析出強化使馬氏體的體積分數(shù)降低，從而使馬氏體和鐵素體之間由于強度差異而導(dǎo)致的應(yīng)力集中程度降低，提高了雙相鋼的綜合力學(xué)性能。

現(xiàn)代冷軋雙相鋼的生產(chǎn)采用連續(xù)退火工藝。先將冷軋鋼板加熱到鐵素體奧氏體兩相區(qū)所在的某個溫度，在加熱過程中發(fā)生冷塑性變形的組織會經(jīng)歷回復(fù)與再結(jié)晶過程。在保溫過程中，鋼板中的鐵素體產(chǎn)生不完全奧氏體化。在初始的緩冷過程中，少量的奧氏體重新轉(zhuǎn)化為鐵素體，同時合金元素大量的向殘余奧氏體中擴散，提高了奧氏體的穩(wěn)定性。然后在急冷過程中使殘余奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體組織，從而產(chǎn)生鐵素體與馬氏體的雙相組織。

一般來說，急冷后還需進行等溫過時效，一是可以對淬硬的馬氏體島進行低溫回火以改善其內(nèi)部畸變，二是可以可以改善鐵素體內(nèi)元素的固溶狀態(tài)。

第四篇：用鋁合金材料實現(xiàn)汽車輕量化

用鋁合金材料實現(xiàn)汽車輕量化

2011-7-6 15:55| 發(fā)布者: admin| 查看: 90| 評論: 0|原作者: admin|來自: 中國汽車材料網(wǎng)

杜明義（東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150060）

摘要：介紹了鋁合金在汽車上應(yīng)用的實例，分析了汽車輕量化的發(fā)展趨勢，揭示了鋁合金材料在汽車上良好的應(yīng)用前景與應(yīng)用空間。

關(guān)鍵詞：汽車；鋁合金；輕量化

節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、智能和網(wǎng)絡(luò)是汽車技術(shù)發(fā)展的趨勢，尤其是節(jié)能和環(huán)保更是關(guān)系到人類可持續(xù)發(fā)展的重大問題。因此，降低燃油消耗、減少向大氣排出CO2和有害氣體及顆粒已成為汽車界主要的研究課題。減少汽車自身質(zhì)量（汽車輕量化）是汽車降低燃油消耗及減少排放的最有效措施之一。汽車輕量化的途徑有兩種：一是優(yōu)化汽車框架結(jié)構(gòu)；另一個是在車身制造上采用輕質(zhì)材料。而目前常用的輕質(zhì)材料為鋁合金。

目前，世界交通運輸業(yè)用鋁為鋁產(chǎn)量的26%，而我國僅為5.7%。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對交通工具的需求越來越多，因此，鋁合金材料在我國交通運輸業(yè)上的發(fā)展空間還很大。

現(xiàn)代轎車發(fā)動機活塞幾乎都用鑄鋁合金，這是因為活塞作為主要的往復(fù)運動件要靠減重來減小慣性，減輕曲軸配重，提高效率，并需要材料有良好的導(dǎo)熱性，較小的熱膨脹系數(shù)，以及在350℃左右有較好的力學(xué)性能，而鑄鋁合金能符合這些要求。同時由于活塞、連桿采用了鑄鋁合金件，減輕了質(zhì)量，從而減少發(fā)動機的振動，降低了噪聲，使發(fā)動機的油耗下降，這也符合汽車的發(fā)展趨勢。

汽車車身約占汽車總質(zhì)量的30%，對汽車本身來說，約70%的油耗是用在車身質(zhì)量上的，所以汽車車身鋁化對提高整車燃料經(jīng)濟性至關(guān)重要。奧迪汽車公司最早于1980年在Audi80和Audi100上采用了鋁合金車門，然后不斷擴大應(yīng)用。1994年奧迪公司斥資800萬歐元建立的鋁材中心（1994年～2002年），兩年前被更名為“奧迪鋁材及輕量化設(shè)計中心”。1994年開發(fā)第一代Audi A8全鋁空間框架結(jié)構(gòu)（ASF），ASF車身超過了現(xiàn)代轎車鋼板車身的強度和安全水平。但汽車自身質(zhì)量減輕了大約40%。隨后于1999年誕生的Audi A2，成為首批采用該技術(shù)的批量生產(chǎn)轎車。2002年，奧迪鋁材及輕量化設(shè)計中心又實現(xiàn)了第二代Audi A8的誕生。

在此期間，美國鋁業(yè)公司開發(fā)了全新的汽車生產(chǎn)技術(shù)。如今，鋁制車身制造的自動化操作程度已達80%，趕上了傳統(tǒng)鋼制車身生產(chǎn)的自動化水平。奧迪公司與美國鋁業(yè)公司一直保持著良好的合作關(guān)系，雙方合作的目標(biāo)是共同開發(fā)一款全新的可以批量生產(chǎn)的全鋁車身汽車。

美國鋁業(yè)公司為全球汽車制造商提供品種繁多、性能優(yōu)異的汽車部件和總成，包括車身覆蓋件的鋁板、壓鑄輪轂、配電系統(tǒng)、底盤和懸架部件，以及保險桿、發(fā)動機支架、傳動軸、車頂系統(tǒng)等總成；包括Audi A8的第二代ASF框架結(jié)構(gòu)、寶馬5和7系列的鋁制懸架、日產(chǎn)Altima的發(fā)動機罩和輪轂、法拉利612 － Scaglietti的全鋁車體結(jié)構(gòu)，以及捷豹XJ采用的真空壓鑄技術(shù)。美鋁公司的產(chǎn)品和解決方案使這些車型向著更輕量化、更技術(shù)化的方向發(fā)展。

目前，制約鋁合金在汽車上大量應(yīng)用的主要原因之一是其價格比鋼材的高，為了促進鋁合金在汽車上的大量應(yīng)用，必須降低材料成本。除開發(fā)低成本的鋁合金和先進的鋁合金成形工藝外，回收再生技術(shù)可進一步降低鋁合金的生產(chǎn)成本。擴大鋁合金應(yīng)用的另一個研究方向是開發(fā)新的各種連接技術(shù)，今后發(fā)展的多材料結(jié)構(gòu)轎車要求連接兩種不同類型的材料（如鑄鐵一鋁、鋼一鋁、鋁一鎂等），對這些連接技術(shù)以及對材料和零件防腐蝕的表面處理技術(shù)，是今后擴大鋁合金在汽車上應(yīng)用的重要課題。

汽車廣泛應(yīng)用的鋁制輪轂是鋁合金在汽車上應(yīng)用的一個例子，鋁合金輪轂的優(yōu)點是：

（l）省油。平均每個鋁合金輪轂比相同尺寸鋼輪轂輕2 kg，一臺轎車用5個便節(jié)省l0kg質(zhì)量。根據(jù)日本試驗，5座位轎車質(zhì)量每減輕l kg，－年約節(jié)省20L汽油，而美國汽車工程師學(xué)會發(fā)表的研究報告指出，鋁合金輪轂價格雖然比一般鋼輪轂的高，但每輛汽車行走2萬km，所節(jié)省的燃料費便足夠抵回其增加的成本。

（2）增加發(fā)動機壽命。根據(jù)發(fā)動機負荷與功率曲線圖，當(dāng)負荷增大至某一程度后，其功率反呈降低趨勢，此邊際表示此時每一單位負荷發(fā)動機將特別耗油。發(fā)動機負荷減輕．自然減少故障，延長壽命。

（3）散熱好。鋁合金的傳導(dǎo)系數(shù)為鋼的3倍，散熱效果好，長途高速行駛時也能使輪胎保持在適當(dāng)?shù)臏囟?，使剎車鼓及輪胎不易老化，增加壽命，降低爆胎的機會。

（4）真圓度好。真圓度精度高達0.05mm，運轉(zhuǎn)平衡性能好，有利于消除一般車身超長時方向盤抖動現(xiàn)象。

（5）堅固耐用。鋁合金輪轂之耐沖擊力、抗張力及耐熱能力較鋼輪的好。

（6）美觀。一般鋼輪轂因生產(chǎn)工藝所限，形式單調(diào)呆板。鋁合金輪轂則有各式各樣的設(shè)計，加上光澤、顏色效果好，從而提高了汽車的價值與美觀。

綜上所述，鋁合金在汽車行業(yè)上的應(yīng)用前景是很好的，但是碳纖維增強復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能逐漸在航空工業(yè)上得到應(yīng)用，因此鋁合金材料在很多工業(yè)部門的應(yīng)用也將受到其他新型材料嚴峻的挑戰(zhàn)，必須不斷開發(fā)新的鋁合金品種，新的加工工藝，更加提高材料的性能，迎接新的挑戰(zhàn)。

第五篇：新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢總結(jié)（范文）

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新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

新能源汽車是全世界正在進行研究的熱點項目，世界汽車大國如中國、日本、美國、德國等都投入了大量的人力、財力進行相關(guān)的研究和推廣。在當(dāng)今社會，汽車已經(jīng)和每個人的生活息息相關(guān)，也是國內(nèi)外科技實力競爭的一個關(guān)鍵點。發(fā)展新能源汽車是解決全球能源和環(huán)境系統(tǒng)嚴峻問題的必由之路，是汽車行業(yè)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)革新的必然趨勢。

發(fā)展新能源汽車對解決能源和環(huán)境系統(tǒng)問題以及提高國家的綜合能力具有非常重要的意義。一方面解決能源短缺、環(huán)境污染、氣候變暖等全球汽車行業(yè)面對的共同問題。近年來，我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，國內(nèi)汽車保有量呈遞增趨勢。預(yù)計2015年的汽車保有量將達到1.5億輛，2020年中國的汽車保有量更是將達到2億輛以上。傳統(tǒng)汽車在行駛過程中會產(chǎn)生大量的有害氣體，排放的污染物有碳氫化合物、氮氫化合物、一氧化碳、二氧化硫等，對人類健康也有很大的影響。此外，傳統(tǒng)汽車主要采用燃油發(fā)動機，排放大量的溫室氣體，影響全球的氣候變化?，F(xiàn)有的車用內(nèi)燃機的動力技術(shù)的改進處于一種漸進式的狀態(tài)，進展緩慢，已經(jīng)不能應(yīng)對環(huán)境、能源系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，汽車行業(yè)亟待一場革命性的技術(shù)變革。

另一方面，汽車產(chǎn)業(yè)對一個國家的經(jīng)濟發(fā)展起到了巨大的作用，帶動鋼鐵、機械加工、電子等多個行業(yè)的發(fā)展，容易形成產(chǎn)業(yè)集群，是提升一個國家國際競爭實力的重要因素。相對于歐美國家，我國的汽車工業(yè)起步較晚，一直采取以市場換技術(shù)的方式推動汽車行業(yè)的發(fā)展，沒有形成原始創(chuàng)新的技術(shù)，沒有形成自己的關(guān)鍵技術(shù)。新能源汽車方面，世界各國處于同一起跑線上，我們國家只有大力發(fā)展新能源汽車，才能在汽車工業(yè)上實現(xiàn)“彎道超車”，才能有機會與西方發(fā)達國家在汽車工業(yè)上一較高下。1 新能源汽車的定義及種類

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根據(jù)我國《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》的有關(guān)規(guī)定，國家發(fā)展和改革委員會制定了《新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則》（后文簡稱《規(guī)則》），提出了新能源汽車的新概念。實用非常規(guī)車用燃料來作為動力源的汽車便是新能源汽車，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，汽車擁有先進的理論和技術(shù)，結(jié)構(gòu)也較為新穎?！兑?guī)則》還指出：新能源汽車包括純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、混合動力電動汽車（HEV）、燃料電池電動汽車（FCEV）、其他新能源（如超級電容器、飛輪等高效儲能器）汽車等。新能源汽車出現(xiàn)以來，動力形式主要有混合動力、純電動、燃料電池三種。這也是當(dāng)前世界各國主要的研究方向。

混合動力汽車在汽車上配置了兩種動力系統(tǒng)，一般是在傳統(tǒng)燃料的動力系統(tǒng)基礎(chǔ)上再匹配發(fā)電機、電動機等以電能為動力的系統(tǒng)。在混合動力汽車中，電能的來源主要有三種方式，一是采用外部充電，即通過充電樁直接給汽車中的蓄電池充電。二是采用能量回收裝置，在車輛運行過程中將制動時、下坡時、怠速時的能量回收，轉(zhuǎn)換為電能存儲在蓄電池中。三是采用前述兩種方式的組合，既可以直接給蓄電池充電，也配有能量回收裝置。

純電動汽車，從字面就可以看出，該類汽車采用電能為唯一的動力來源，無需內(nèi)燃機或其它動力裝置。純電動汽車只有電能一種動力來源，在行駛過程中沒有尾氣排放，也不會形成二次污染，是一種“干凈”的汽車。純電動汽車由于受續(xù)航里程、充電樁的數(shù)量及位置的影響，目前主要在短途使用人群中推廣使用。

燃料電池汽車的工作原理是，其燃料是氫，氫會在燃料電池中和氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生電能來給電動機工作提供支持，通過電動機帶動機械傳動機構(gòu)，從而驅(qū)動電動汽車。在燃料電池汽車中，氧氣和氫氣直接參與化學(xué)反應(yīng)，并且化學(xué)反應(yīng)時，不會產(chǎn)生污染物，其也是一種“干凈”的汽車。和純粹使用電力的騎車相比，燃料電池汽

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車優(yōu)勢明顯，比如低溫冷啟動性能出色、持續(xù)行駛里程較長、能夠快速補充能量等，但產(chǎn)品成本高且基礎(chǔ)設(shè)施稀缺。2 國內(nèi)外新能源汽車發(fā)展的狀況

國外在新能源汽車的研究方面比我們國家起步要早得多，在美國和日本已經(jīng)有很多汽車廠推出了新能源車型并上市銷售。如日本為了解決能源安全問題，歐洲和美國為了解決溫室效應(yīng)和石油依賴的問題，從國家和地區(qū)的層面都推出了鼓勵新能源汽車發(fā)展和推廣的政策，尋找替代能源，如：歐盟持續(xù)加強清潔柴油車技術(shù)，推動燃料電池的研發(fā)。①金融危機之后，世界各國均把新能源汽車的研究方向聚焦在純電動汽車上。

2010年以來，歐美日等汽車工業(yè)強國的新能源汽車如雨后春筍般上市銷售。如本田飛度EV、寶馬MINI E、寶馬i100Coupe、寶馬（PHEV）以及全球聞名的特斯拉電動車，在全球刮起了新能源汽車的旋風(fēng)。這些新能源汽車的特點主要是車型與傳統(tǒng)汽車相似、續(xù)航里程相比早期的電動車有了很大的改善、普遍使用快速充電技術(shù)、最高車速增加到100公里/小時以上。

從2001年開始，國家通過“863”項目投入很大的資金主要做電動汽車研發(fā)，形成了純電動、油電混合動力、燃料電池三條技術(shù)路線，簡稱“三縱”； 建立了以動力蓄電池、驅(qū)動電機、動力總成控制系統(tǒng)三種共性技術(shù)，簡稱“三橫”，形成了“三縱三橫”的開發(fā)布局。②2012年3月，科技部公布《電動汽車科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》，進行了純電驅(qū)動技術(shù)戰(zhàn)略的確定，重視技術(shù)轉(zhuǎn)型，重視整車繼承技術(shù)、關(guān)鍵零部件技術(shù)以及公共平臺技術(shù)的深化省級和完善。國務(wù)院也進行了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》的發(fā)布，制定了新的戰(zhàn)略取向，重視以純電驅(qū)動為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)的轉(zhuǎn)型，當(dāng)前重點推進純電動汽車和插電式混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化。我國已

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經(jīng)有多家汽車廠開始電動車的生產(chǎn)和銷售，如江淮、奇瑞、新大洋、北汽新能源、一汽新能源、長安、鄭州日產(chǎn)等均有新能源汽車上市銷售。3 新能源汽車的核心技術(shù)及發(fā)展趨勢

發(fā)展新能源汽車需要掌握電池技術(shù)、電機驅(qū)動及控制技術(shù)、能源管理系統(tǒng)以及整車技術(shù)等核心技術(shù)。

電池技術(shù)包括電池形式、電池生產(chǎn)的過程控制、外圍設(shè)備和使用方法等。日本企業(yè)在電池領(lǐng)域的技術(shù)實力較強，如豐田汽車公司獲得了四百多項專利。③目前世界各國都在研究電池的新技術(shù)，重點解決電池容量和快速充電的問題，石墨烯電池是一個新的研究方向。在中國，中航鋰電、比亞迪、五龍汽車等公司在已經(jīng)掌握了電池技術(shù)實現(xiàn)了電池的批量生產(chǎn)。

整車控制器（VCU）、電機控制器（MCU）和電池管理系統(tǒng)（BMS）是最重要的核心技術(shù)，對整車的動力性、經(jīng)濟性、可靠性和安全性等有著重要影響。

VCU是新能源汽車的大腦，它通過對來自油門、剎車踏板、檔位等位置的信息進行分析，判斷駕駛員的意圖。VCU還檢測車輛的速度、文圖、電量、電壓等信息，并根據(jù)車輛各項參數(shù)向車身的動力系統(tǒng)、電池系統(tǒng)等發(fā)送控制指令，指揮車輛行駛。

MCU是新能源汽車特有的核心功率電子單元，是電動機的大腦。它在接收到VCU的車輛行駛控制指令后，及時控制電動機輸出指定的扭矩和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動車輛行駛。實現(xiàn)把動力電池的直流電能轉(zhuǎn)換為所需的高壓交流電、并驅(qū)動電機本體輸出機械能。

BMS是新能源汽車的三大核心技術(shù)之一，它是新能源汽車電池系統(tǒng)正常工作、提高電池壽命并保證新能源汽車安全的關(guān)鍵技術(shù)。由于BMS的存在，當(dāng)新能源汽車大電池出現(xiàn)早期損壞、過熱、過載等情況時，及時保護電池并向司乘人員報警。

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隨著能源危機和環(huán)境系統(tǒng)不斷增長的壓力，新能源汽車未來的發(fā)展方向主要是尋找新的替代能源和動力系統(tǒng)的革命。一是研究甲醇、生物乙醇、氫燃料、可燃氣體等替代傳統(tǒng)的燃油技術(shù)，已經(jīng)有部分技術(shù)在國內(nèi)外得到了推廣應(yīng)用。二是采用電能作為新的動力來源，主要是運用混合動力驅(qū)動、純電驅(qū)動和燃料電池技術(shù)解決日益嚴重的能源緊缺和污染問題。4 結(jié)論

從解決能源緊缺和環(huán)境污染的角度來看，以純凈能源尤其是純電動汽車和燃料電池的汽車將成為新能源汽車未來的發(fā)展方向。我國汽車工業(yè)的發(fā)展應(yīng)該以純電動汽車的產(chǎn)業(yè)化為重點，著力解決整車控制、電機控制和電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，積極推進電動汽車的產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)“彎道超車”，提高我國的競爭實力。