BEV、PHEV、FCEV用のフルメタリック材料スペックシート - ボディ、電気鋼、バッテリーハウジング、工具鋼

抽象的な

NEV 製造用材料エンジニア ハンドブック – AHSS、ホットスタンピング鋼、ギガキャスティング金型鋼の選択

バッテリー電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、航続距離延長型 EV の材料要件は、内燃機関車とは大きく異なります。軽量設計、高電圧電磁シールド、バッテリークラッシュ保護、ギガキャスティングに対する需要により、スチール、アルミニウム、特殊合金ファミリーへの継続的なアップグレードが推進されています。このガイドは、GB、EN、および JIS の材料規格に加え、テスラ、BYD、NIO、フォルクスワーゲンなどの OEM からの量産データに基づいて、BIW 構造用鋼、バッテリー システム金属、トラクション モーター電気鋼、シャーシのスタンピングおよび鍛造鋼、および NEV 専用工具鋼の 5 つのコア セグメントをカバーするグレード選択ルールを示しています。すべてのグレード表、機械的特性データ、およびコンポーネントのマッチングチャートが保持されます。このコンテンツは、Google の国境を越えた検索に適合しながら国内の設計および調達エンジニアに役立ち、材料仕様、工場見積、金型開発作業の日常の参考として機能します。

コア材料の選択 ICE と NEV の違い + 車両材料の質量内訳

4 つの主要な差別化要因

NEV は 300 ～ 700V で動作する高電圧バッテリー パックを搭載しています。車両重量管理、衝突安全性、NVH 性能、および EMI シールドの要件により、ICE 車両とは区別され、適切な鋼材グレードの選択が定義されます。

電源アーキテクチャ: ICE 車両は内燃機関に依存していますが、NEV は 400 ～ 800kg のバッテリー パックを搭載しています。足回りの衝突保護が最優先事項となり、大量の 1500MPa ホットスタンプ ボロン鋼が必要になります。

軽量化の目標: 車両の質量削減により航続距離が直接向上するため、高張力鋼、アルミニウム、マグネシウム合金の混合使用が増え続けています。

騒音制御: 車体の振動を隠すエンジン騒音がなければ、構造用鋼材をエネルギー吸収、振動減衰設計と組み合わせる必要があります。

電磁シールド: 高電圧配線用の金属ハウジング、バッテリーエンクロージャ、パワーエレクトロニクスがファラデーケージを形成し、EMIをカットします。業界全体の標準的な材料選択ロジック: 航続距離を延長するための軽量構造 → スチール、アルミニウム、複合材の間で材料コストのバランスを取る → バッテリー衝突安全のために超高張力鋼を採用する → 熱管理ソリューションに特殊合金を採用する → EMI シールドに金属製の筐体を使用する。

量販BEVの物質的な質量分布

Tesla Model Y や BYD Seal などの量産モデルのデータは、車両ごとの材料重量シェアの信頼できる業界ベンチマークを提供します。

業界の観察: Tesla Model Y のギガキャスト アルミニウム アセンブリは、70 以上の打ち抜き鋼製コンポーネントを置き換え、BIW 全体の質量を約 20% 削減しました。

NEV BIW鋼種の進化

過去 15 年間で、EV 用車体鋼材の引張強さは着実に向上しており、新しいグレードでは 2000MPa を超えています。

BIW 構造用鋼のフルグレードの選択 (すべての参照テーブルが保持)

ボディ鋼は、引張強度と金属微細構造によって、軟鋼、従来の HSS、AHSS、UHSS、ホットスタンプ ボロン鋼の 5 つのグループに分類されます。ボディコンポーネントごとに個別のグレードが指定されています。

軟鋼 (低応力絞り部品用 DC シリーズ)

従来のHSLA高張力鋼

AHSS: DP / TRIP / CP / QP 冶金ファミリー

衝突エネルギー吸収、ドア侵入防止ビーム、縦レール用の主要グレードで、強度と成形性のバランスをとります。

二相 (DP) 鋼

2 TRIP (変態誘起塑性) 鋼

複合相 (CP) & 焼入れ & 分配 (QP) 鋼

UHSS: マルテンサイトおよびホットスタンプ ボロン鋼

日本語: バッテリー周囲シールドとコア安全ケージコンポーネントに必須、焼き入れ引張強度は最大 2500MPa:

すべての A/B/C ピラー、ルーフ レール、ロッカーには 22MnB5 ホットスタンプ鋼が使用されています。上部フロントレールには TRIP980 を採用し、下部フロントレールには 22MnB5 を使用します。ドアイントルージョンビームとバンパービームは1500MPaのボロン鋼で形成されています。ボンネットおよびドアアウターパネルには6016/6022アルミニウム合金を使用。バッテリー下部シールドは、押し出しアルミニウムプロファイルと 22MnB5 保護鋼板を組み合わせています。

3 バッテリーシステムの金属材料の選択 (スチールハウジング、アルミニウム、内部導電性金属)

バッテリーパックはNEVの中核となる安全コンポーネントです。選択された材料は、軽量設計、耐衝撃性、熱放散、EMI シールドという 4 つの重要な要件を同時に満たさなければなりません。このセクションでは、パックのエンクロージャ、モジュールの内部ハードウェア、および冷却プレートについて個別に説明します。

電池外装材質比較表

バッテリーエンクロージャー用の鋼材グレード

バッテリーハウジング用の一般的なアルミニウム合金

電池モジュールの内部金属部品

セルコア金属基板

構造用鋼ではありませんが、集電体とケーシングの金属は重要な電池コンポーネントを形成します。 カソード集電体：15 ～ 20μm のアルミニウム箔。アノード集電体: 8 ～ 15μm 銅箔 4680 円筒形セル: スチールベースサポート付きアルミニウムケース。 BYD ブレード角形セル: アルミニウム製ハウジング。パウチセル：アルミラミネート複合フィルム

E-Drive システム用の鋼材および合金 (モーター、インバーター、減速機)

トラクションモーターハウジング用鋳造アルミニウム合金

標準 A380 化学組成: バランス Al、7.5 ～ 9.5% Si、3.0 ～ 4.0% Cu、0.05 ～ 0.50% Mg、0.7 ～ 1.1% Fe、0.20 ～ 0.50% Mn、0.5 ～ 1.5% Zn

モーターコア用無方向性電磁鋼板（範囲決定材）

無方向性電磁鋼の基本組成：2.0～3.5％Si、0.2～0.8％Al、0.005％C以下、0.10～0.30％Mn、0.003％S以下、残部Fe。

モーターシャフト用焼入れ焼戻し・浸炭鋼

標準 42CrMo 組成: 0.38 ～ 0.45% C、0.17 ～ 0.37% Si、0.50 ～ 0.80% Mn、0.90 ～ 1.20% Cr、0.15 ～ 0.25% Mo、残り Fe。

インバーター＆DC-DCコンバーターハウジング

A380 ダイカストアルミニウムは標準のハウジング材料として機能します。高出力ユニットにはフィン付き 6063 押し出しアルミニウムが使用されており、熱放散が強化されています。マグネシウムダイキャストを採用し軽量設計。

シャーシスチールおよび鍛造合金 (サブフレーム、サスペンション、ブレーキ、ステアリング)

サブフレームの材質オプション

サスペンション部品材質一覧

ブレーキ、ステアリング、ホイールの材質

ブレーキディスクは主にHT250ねずみ鋳鉄を使用します。アルミニウム マトリックス複合材とカーボン セラミック ディスクは、高性能車両に搭載されています。ブレーキキャリパーは標準のA380ダイカストアルミニウムです。ステアリングシステム：ステアリングコラムチューブは20CrMnTiを使用。ラックバーは40Crを採用。ピニオンギヤは浸炭20CrMnTiです。ホイール: 量販車両には A356-T6 鋳造アルミニウムが使用されています。プレミアム モデルは 6061-T6 鍛造アルミニウムを使用しています。エントリーレベルの車は、スタンプされたスチールホイールを使用します。主力スーパーカーはマグネシウムまたはカーボンファイバーホイールを採用しています。

NEV専用工具鋼（ギガキャスティング、ホットスタンピング、スタンピング、射出成形金型）

NEV の生産ラインでは 9,000 トンのギガキャスティング プレスが導入され、22MnB5 ホットスタンピング金型の需要が急増しています。工具鋼の選択は ICE 車両プログラムとは大きく異なります。完全な硬度と適用表は以下に保持されます。

ギガキャスティングダイス鋼グレード

22MnB5ホットスタンピング金型用工具鋼

アルミニウムおよびUHSSブランク用のスタンピング工具鋼

バッテリープラスチック部品用射出成形用鋼材

大型バッテリーハウジングのモールドボディには、二次熱処理なしで化学的粗面化が可能なプリハードン 1.2738HH (38 ～ 40HRC) が使用されています。ミラー光学および難燃性腐食性プラスチックインサートは、成形中に放出される酸性分解ガスに耐える ESR S136 ステンレス鋼を採用しています。窒化処理を施した H13 インサートは、PA66+ ガラス繊維材料の高摩耗ゾーンに取り付けられ、繊維の傷を遅らせます。小型のスライドとコアには DC53 / SKD11 が使用されており、衝撃靱性と耐摩耗性のバランスが取れています。

高圧バッテリーファスナー用冷間圧造鋼

M2 / SKH-9 高速度鋼は、グレード 10.9 / 12.9 EV 高圧ボルトを製造する量産金型の標準です。年間 100 万個を超えるファスナーを生産するラインでは、ASP2060 PM 高速度鋼がパンチの破損事故を減らします。

材料費参考 2024 ～ 2026 EXW 中国、USD/kg

構造用鋼板の価格

材料混合別の BIW キログラムあたりのコスト

2025 年以降の産業材料トレンド

ギガキャスティング技術は急速に拡大し、9000 トンプレスの設置が増加しています。車両あたりのプレス鋼材部品数は 30 ～ 50% 減少し、QRO90 や ESR H13. 2000 MPa グレードのホットスタンプ ボロン鋼などの熱間工具鋼の需要が高まり、テスラのカスタム ギガスチールが量産に入り、バッテリー側の衝突保護を強化しながら質量を削減するために導入されました。マルチマテリアル BIW 設計が標準となり、製鉄所は異種鋼とアルミニウムの溶接用の専用消耗品をリリースしています。 CTC および CTP のバッテリー シャーシの統合により、従来のプレス加工されたフロア パネルが不要になり、ホットスタンプされた保護鋼と組み合わせた押し出しアルミニウムに置き換えられます。 800V 高電圧プラットフォーム向けに極薄 0.20mm および 0.25mm の低鉄損電磁鋼板の需要が高まり、充電あたりの航続距離がわずかに向上します。 OEM は二酸化炭素排出量を削減するために、EAF リサイクルされた自動車用 HSS をより大量に調達しています。 PM 工具鋼の浸透率は、UHSS スタンピングおよび大量のファスナー冷間圧造ラインで増加しています。

大手OEMの標準的な材料戦略

材料需要の比較: ICE と BEV

選択に関するよくある質問