Docol EV 设计概念

Docol® EV 设计概念是一个虚拟平台,可为电动汽车创建新的 AHSS 解决方案。 它的首要任务是:白车身创新设计,以保护 EV 电池组免受碰撞侵害,尤其是免受侧面柱碰的侵害。

Docol EV 设计概念是 Robert Ström 的创意。 Ström 是一位在汽车工程和碰撞模拟领域拥有16年丰富经验的资深人士,在加入 SSAB 之前曾在宝马公司工作。

“ Docol EV 设计概念”的含义是什么?
随着纯电动汽车的电池组变得更大,续航里程更长,对于汽车设计工程师来说,一个主要挑战仍然是:如何在碰撞中保护电池。 也就是说,即使是非常苛刻的侧面柱碰测试,也不得对电池有任何侵害。 EV 设计概念是一个“虚拟平台”,可为纯电动车的 AHSS 解决方案孵化创新思想和提供基础研究。

举个 Docol EV 设计概念的例子。
我们设计了独特的 AHSS 电池外壳,其底部结构由Docol 1700 马氏体钢 制成,先采用 3D 辊压成形为梁,然后焊接成网状结构。而且我们开始制作样品

什么是 3D 辊压成型?
在 3D 辊压成型机中,辊子在成型钢板时可以沿所有方向移动。 我们已经使用 3D 辊压成型技术制作了一部分横截面形状不变而一部分截面形状变化的梁。 然后,可以将一根梁垂直放置到具有相似轮廓的另一根梁上 (亦即倒置),这样在 Z 轴方向上就不会使其高度加倍。 这对纯电动汽车的制造商来说是至关重要的:如果电池外壳很高,要么减小了乘客舱的空间,要么使车辆变高、降低了流线型之美。

这种电池承载设计还有其它优势吗?
3D 梁的网格在电池外壳的底板和电池托盘之间保持一定的距离,从而确保免受汽车下方的撞击。 由于 “凹槽” 沿梁的长度方向延伸,X 轴和 Y 轴方向上的载荷路径是连续的,因此是最坚固的。

body in white

在图中,乘客舱下方的蓝色梁是电池包外壳的底部 “网格” 结构 — 由 3D 辊轧成型的 Docol 1700M (马氏体) 梁以十字交叉形式排布而成。 X 轴方向与 Y 轴方向的型面轮廓相同,但是将其倒置以使网格的高度减小一半。

prototype of battery enclosure

经过侧面碰撞测试模拟后的 Docol EV 概念的电池包外壳。 碰撞柱侵入门槛结构中,Docol CR 1700M 梁必须证明其能量吸收效果。

还有什么其它设计使该电池包外壳概念具有抗冲击性?
由1700M制成的围绕电池托盘的框架可提供冲击保护并使结构稳定。 电池外壳的托盘由软钢拉深出完全垂直 (90°) 的侧壁制成,从而优化了电池组的空间。 托盘还可以防止电池在碰撞过程中和碰撞后泄漏到环境中。

整个电池包外壳的重量估计是多少?
电池包外壳的最小重量大约是75kg。 这是1742 x 1320 x 120mm 电池组的重量。

还有哪些其它电动汽车概念?
与装有内燃发动机的汽车不同,电动汽车必须通过车门槛吸收更多的能量。 为什么? 1)电动汽车电池的重量,2) 电动汽车坚固的下车身, 3)不允许对电动汽车电池组造成任何侵害。

挤压铝不是被视为吸收更高能量的有效方法吗?
是的,但与 AHSS 相比,价格要高得多。 我们试图匹配 EN AW-6082 T6 制成的铝制门槛梁的性能,其外壁厚度为 4.5mm,肋条厚度为 3mm。 因此,SSAB 针对由 Docol CR 1700M 钢制成的辊压门槛梁的众多不同截面设计进行了许多模拟。 重要的是:我们调整了每种 1700M 型材的壁厚,使其重量与 6082 T6 铝制门槛梁相同。

您发现了什么?
我们发现了性能最佳的门槛梁截面:其碰撞性能类似于铝梁。 再强调一次,这两种材料的重量相同: AHSS 钢与铝。

Docol 1700M 门槛梁是否有任何样件测试?
是的,已经进行样件测试。 它们表现很好。 但是,我们需要对焊接型材的焊接进行更多测试,以发现焊缝是否具有足够的延展性以应对变形而不会产生裂纹。

还有哪些其它的电动车概念正在开发中?
保护电动汽车电池组免于侧撞时受到侵害的最有效方法是,确保乘客舱地板上的横梁构件不会变形。
横梁必须坚固并且完全不吸收能量,它们反而应该将侧面碰撞力从汽车的一侧传递到另一侧。

您是否为横梁试验了不同的 AHSS 型材?
是的,再次使用了 Docol 1700M。 不同的型材截面设计之间存在巨大的性能差异。 例如,在保持所有梁型材具有相同重量的同时,大半径梁的性能最佳。

但是,AHSS 钢不是屈服强度很高吗? 因此,对于具有大圆角和薄壁的这些梁,局部失稳是不是一个要考虑的问题?
是的,但是一种抑制局部失稳的方法是通过凹槽使型材的宽段“变窄”。 凹槽提供了更多的圆角,力借此得以传递。 模拟结果表明,优化的横梁构件与方形型材相比,碰撞载荷传递性能提高一倍以上。 对于这种横梁构件的应用,至关重要的是峰值载荷,而不是能量吸收。 如果纯电动汽车发生碰撞,横梁构件受力不得超过峰值载荷。

EV 概念的下一代方案是什么?
我们要从汽车制造商的利益出发,激励他们使用 AHSS 钢制造电池电动汽车中的关键部件 , 同时实现与高成本铝或其它 CO2高排放材料相同的减重效果。 我们还希望汽车制造商能够实现更高水平的 AHSS 钢材料利用率,以便能够给他们带来更多的降本。 我们将为汽车设计师提供 AHSS 模拟,例如侧面碰撞模拟,以展示如何提高关键安全构件的性能,例如将地板横梁构件的性能提高两倍。

最后,我们想展示 AHSS 钢的创新设计和生产方法,例如用于节省空间的电动电池外壳的 3D 辊压成型。 运用诸如三维辊压成型 AHSS 等创新技术制造交叉网格梁 ,将真正使设计人员在实现横向和纵向最大化轴向载荷性能方面拓展思路。

您是否想使用 AHSS 钢来解决纯电动汽车的设计挑战? 请随时与我们联系,为您的下一个项目做好准备。

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