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《汽车行业洞察》 低成本增加电动汽车 (EV) 续航里程的最佳方法
Docol® - 汽车用钢

低成本增加电动汽车 (EV) 续航里程的最佳方法

轻量化结构对未来交通有多重要?

低成本增加电动汽车 (EV) 续航里程的最佳方法是什么? 在德国维尔茨堡举行的2019年轻型结构峰会上对此进行了探讨,一个令人颇感意外的观点是,在某些情况下,这可以通过优化电气 (和电子) 系统而不是使其结构轻量化来实现。 但是,许多峰会参与者对汽车电动化方面的高额投资正在大量分流轻量化项目的财力和人力资源表示了担忧。

其它峰会观点:

  • 汽车电动化的设计继续对所有车辆 (电动、混合动力和传统车型) 的轻量化设计产生深远影响。
  • 几位发言者指出,在减轻重量与降低成本的持续博弈中,使用高强度钢减重的设计正在复兴。 新型高强度和超高强度钢可以在确保所需性能的同时,节省成本,减轻重量。
  • 人们越来越认识到,基于“合适的材料用于合适的地方”这一原则,轻量化材料的智能分配比整车用铝(以前的奥迪A8)或碳纤维(宝马i3)更加实用。

 

Docol  在轻量化结构峰会上

进一步贯彻这一原则,越来越多的有远见的汽车制造商正在尝试使用天然纤维增强生物材料,从而减轻车重及其生态影响。 专家们还预测,碳纤维增强材料最终将达到批量生产水平,同时为这种曾让人耳目一新的材料提供更成熟、更合理的制造方法。

混合材料结构的新技术

在局部承受超大应力的车身区域,由混合材料制成的汽车零部件变得越来越重要。 例如,在峰会上,大众汽车展示了 E-Golf 车型,其门槛/ B 柱区域通过玻璃纤维增强塑料粘接到高强度钢腔体中。 结果,结构加固区在碰撞测试中侵入量减少了50%。 通过这种混合方法,大众汽车能够满足2015年新车评估计划(NCAP)侧面柱碰测试的变化要求。车身只增加了不到200克的重量,而不必更改其批量生产的车身或相关制造工艺。

使用泡沫材料是另一种方法。 但是,它比较昂贵,从开发伊始就需要仔细考虑。 然而,与其它材料 (例如先进高强度钢亦即 AHSS) 配合使用时,泡沫材料具有重量轻且性能优良的特点。

减轻汽车零部件重量时可充分利用计算机模拟

计算机建模的进步 — 对使用特定轻量化材料的组件设计进行动态仿真 — 变得比以往任何时候都更加重要。 例如,可以越来越精确地计算出使用更薄材料的效果。 几位峰会演讲者介绍了一些设计,其中有的设计非常可观地节省了材料 (并降低了成本) 。

除了计算机仿真之外,第二个重要的进步是增材制造(又名3D打印),它不仅允许零件有极复杂的几何形状,而且还可以在同一个汽车零件上实现高度的功能集成。

值得注意的是,许多演示都对轻量化结构进行了整体分析。 例如,对生产成本的关注与生态影响分析相结合: 从原材料到回收再利用,组件的整个生命周期中会对环境产生怎样的整体影响?

另一个完整的例子:汽车轻量化已不只是考虑单个零部件的结构。 没错,该过程仍然始于大量的零件计算机仿真。 但是,在进行生态足迹估算之前,它还包括整车模拟、车辆碰撞计算、车辆制造和装配模拟。

钢铁行业能否满足轻量化和 CO2 效率的未来需求 ?

SSAB 汽车商务拓展总监 (也是该峰会演讲人之一) Thomas Müller 表示:“ 2019年维尔茨堡举行的轻量化结构峰会上印证了 SSAB 凭借其创新的材料和广泛的服务,准确地预见了轻量化结构的许多趋势。” SSAB 拥有 Docol® 商标的汽车用钢系列产品,是汽车轻量化结构的重要“推动者”,因为其 AHSS 钢通过高强度、出色的延展性和良好的疲劳性能证明了其功能价值。 SSAB 每种 AHSS 钢只在同一条生产线生产,这些钢也表现出高度一致的材料性能。 除了标准化的 Docol® AHSS 钢系列产品外,我们也可以按客户要求提供特殊的 AHSS 牌号。

SSAB 对全球环境的承诺既是衷心的,也是高度务实的:有关 CO2 的进一步法规,将会包括汽车材料中的“隐含碳”,这似乎已是不可避免。 目前,SSAB 每生产一公斤钢仅排放2公斤 CO2 — 从而使其成为世界上碳效率最高的钢铁制造商之一。 世界各地区钢铁制造商平均每生产一公斤钢,排放的 CO2都比 SSAB 要高,大致会分别高出:7% (欧盟)、11% (美国)、26% (中国) 和 42% (印度)。

Müller 说道:“然而,每公斤钢铁仅产生2公斤 CO2 也不是我们的终点。” “我们的目标是制造没有 CO2 排放的钢产品。 在瑞典吕勒奥,我们正在建设一个实验性的 HYBRIT 工厂,该工厂将在高炉中使用氢气而不是碳。 氢气将使用新增的和现有的水力与风能发电来生产。

SSAB 的计划是,到2045年向市场提供无化石燃料的 Docol® AHSS 钢。 同时,SSAB 正在试验木材焦碳,并将其中一个工厂改为全部采用电能,从而消除了所有煤/焦炭的使用。

开发过程中的电动汽车 (EV) 轻量化结构

作为“整体考量的轻量化结构”的一个示例,SSAB 展示了一种用于电动汽车电池碰撞保护的设计概念。 使用选定的 Docol® AHSS 钢,电池保护壳可以:

  • 防漏
  • 非常坚固
  • 轻巧高效

 

Müller 指出:“这种电池外壳引起了人们的极大兴趣,不仅德国汽车制造商,特别是中国汽车制造商反响强烈。”

“该电动汽车电池外壳是 SSAB 在汽车开发过程的早期就如何积极介入的一个实例,” Müller 说道。 为了获得最佳的汽车轻量化和组件性能,先期介入至关重要。 根据不同的应用,我们的知识服务中心已帮助汽车制造商将零部件重量不同程度减少,最高可达50%。”

Docol® 知识服务中心可帮助汽车设计师完成日常工作,回答有关先进高强度钢的所有问题。 这可能包括概念和结构研究,计算和计算机仿真服务(例如,对成型过程和碰撞性能进行数字化模拟)或有关模具设计、模具解决方案或 AHSS 钢焊接建议等。

The Docol® 知识服务中心团队拥有训练有素的计算机仿真工程师、设计师、焊接专家和成型专家。 该团队可以使用最新的成型设备和计算机模拟程序。 为了使潜在客户能够在先期体验 SSAB 钢的优势,SSAB 拥有世界上独一无二的试验材料仓库。 该试验材料仓库储存着许多 Docol® AHSS 钢种的板材和卷材,SSAB 可以按客户要求尺寸切割并在两周内(通常在两个工作日内)发货。 这种全面、高度专业和快速响应的样品服务可能是任何其它 AHSS 钢制造商所无法比拟的。

Thomas Müller
Thomas Müller, SSAB 汽车商务拓展总监

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