180
Otomotiv içgörüleri Docol EV Tasarım Konsepti
Otomotiv çeliği Docol

Docol Elektrikli Araç Tasarım Konsepti

Docol® EV Tasarım Konsepti, EV'ler için yeni AHSS çözümleri oluşturmaya yönelik bir sanal platformdur. İlk görevi: EV akü gruplarını, özellikle yan direk darbelerinden gelen çarpma girişlerine karşı koruyabilecek yenilikçi Beyaz Gövde tasarımları.

Docol EV Tasarım Konseptinin fikir babası Robert Ström'dür. SSAB'den önce BMW'de çalışmış olan Ström, otomotiv mühendisliği ve çarpışma simülasyonlarında 16 yıllık deneyime sahiptir.

"Docol EV Tasarım Konsepti" ne anlama geliyor?"
Daha uzun menziller için BEV akü grupları gitgide büyürken, otomotiv tasarım mühendislerinin temel sorunlarından biri, çarpışma sırasında akü hücrelerinin nasıl korunacağıdır. Bunun için hücrelerin içine kesinlikle intrüzyon olmaması şarttır — çok zorlu yan direk darbe testlerinde bile. EV Konsepti, BEV'ler için yenilikçi fikirleri ve temel araştırmaları besleyen bir "sanal platform"dur.

Docol EV Konseptine bir örnek verir misiniz?
Taban yapısı Docol 1700 Martensitli çelikten, önce 3D haddeli şekillendirmeyle kiriş haline ve sonra kaynaklanarak kafes şekline getirilen benzersiz bir AHSS akü muhafazası için tasarımları ve ilk prototipleri derledik.

3D haddeli şekillendirme nedir?
Bir 3D haddeli şekillendirme makinesinde merdaneler çeliği şekillendirirken her yöne hareket edebilir. Bir kısmı sabit, diğer kısmı esnek olan bir kiriş oluşturabilmek için 3D haddeli şekillendirme kullandık. Böylece bir kiriş, Z yönündeki yüksekliği iki katına çıkarılmaksızın, benzer (alt üst edilmiş) bir profile dik olarak yerleştirilebilir. Bu BEV OEM'leri için kilit önemde: Eğer akü muhafazası uzun olursa, ya yolcu bölümündeki alan daralıyor ya da boyu daha uzun, daha az aerodinamik bir araç oluşuyor.

Bu akü yükü taşıma tasarımının başka avantajları da var mı?
3D kirişlerden oluşan kafes, muhafazanın alt levhası ile akü tepsisi arasında belirlenmiş bir mesafeyi tutarak, arabanın altından gelen darbelere karşı koruma sağlar. Ayrıca "oluklar" her bir kiriş boyunca ilerlediğinden, X ve Y yönlerindeki yük yolları kesintisiz ve dolayısıyla mümkün olan en güçlü durumda kalır.


Bu çizimde yolcu bölümünün altındaki mavi kirişler, bir akü kasasının alt kafes tipli ("mesh") yapısıdır ve 3D haddeli şekillendirilen Docol 1700M (Martensitli) kirişlerin çapraz örüntüsünden yapılmıştır. X yönündeki profiller Y yönündekilerle aynıdır, ama kafes yüksekliğini iki katı azaltmak için tersine çevrilmiştir.
Bir yan direk darbe testi simülasyonundan sonra Docol EV Konsepti akü muhafazası. Direk eşik yapısının içine doğru itilirken, 1700M kirişleri enerji emme etkililiğini kanıtlamak zorundadır.

Bu akü muhafazası konseptini darbelere karşı dirençli hale getiren diğer tasarımlar neler?
1700M'den yapılan bir çerçeve, akü tepsisinin çevresinden dolaşarak hem darbe koruması hem de dengeleyici bir yapı sağlar. Akü muhafazasının tepsisi de çelikten yapılır ve alanı akü grubu için optimize edecek şekilde tam olarak diklemesine (90°) yan duvarlar oluşturacak şekilde çekilir. Tepsi aynı zamanda bir çarpışma sırasında ve sonrasında akü hücrelerinin çevreye sızmasını engeller.

Bütün akü muhafazasının tahmini ağırlığı nedir?
Akü muhafazasının olabilecek en düşük ağırlığı 75 kg'dir. Bu 1742 x 1320 x 120 mm ebadındaki bir akü grubu içindir.

Diğer bazı EV Konseptleri neleri içeriyor?
İçten yanmalı motorlu arabaların aksine bir EV'in araba eşiği yoluyla daha fazla enerji emebilmesi gerekir. Neden? 1) EV aküsünün ağırlığı, 2) EV'in daha sert olan gövde alt kısmı, ve 3) EV akü muhafazasının içine hiçbir şekilde intrüzyona (girişe) izin verilmemesi.

Çekme alüminyum, daha yüksek enerji düzeylerinin emilmesi için etkili bir yol olarak görülmüyor mu?
Evet, ama AHSS'ye göre çok daha yüksek bir fiyatla. Dış duvarlar için 4,5 mm ve ribler için 3 mm kalınlıkta EN AW-6082 T6'dan yapılmış çekme alüminyum alaşımının performansıyla eşleştirmeye çalıştık. Bu amaçla SSAB, Docol CR 1700M çelikten 2D haddeli şekillendirilmiş eşik kirişlerinde farklı profil tasarımları için pek çok simülasyon yaptı. Bunu yaparken bilhassa her 1700M profilinin duvar kalınlığını, 6082 T6 alüminyum eşik kirişiyle aynı ağırlıkta olacak şekilde ayarladık.

Peki ne buldunuz?
En iyi performansı sunan eşik kiriş profilini bulduk - çarpışma performansı bir alüminyum kirişinkiyle aynıydı. Tekrar belirtelim; ağırlık her iki malzeme için aynıdır: AHSS ve alüminyum.

Docol 1700M eşik kirişleri için herhangi bir prototip testi yapıldı mı?
Evet, başlangıç prototip testleri yapıldı. İyi bir performans sergilediler. Ama, profili oluşturmada kullanılan kaynakların deformasyonla çatlamadan başa çıkabilecek süneklikte olup olmadığını daha fazla test etmemiz gerekiyor.

Başka hangi EV Konseptleri üzerinde çalışıyorsunuz?
Yandan çarpma sırasında EV'in akü grubunu intrüzyona karşı koruyabilmenin en etkili yolu, yolcu bölümü tabanının hemen altındaki traverslerin deforme olmamasını sağlamaktır. Traversler güçlü olmalı ve enerjiyi hiç emmemelidir - bunun yerine, yandan çarpma kuvvetini arabanın bir tarafından karşı tarafına aktarmalıdırlar

Traversler için farklı AHSS profilleriyle deneyler yaptınız mı?
Evet, yine Docol 1700M kullandık. Farklı profil tasarımları arasında çok büyük bir performans farkı vardır. Örneğin tüm kiriş profillerini aynı ağırlıkta tuttuğunuzda, büyük yarıçaplı kirişler en yüksek performansı gösterir.

Ama AHSS çeliklerin akma dayanımı noktaları çok yüksek değil mi? Yani, geniş yarıçaplı ve ince duvarlı bu kirişlerde yerel burkulma bir sorun olmaz mı?
Evet, ama yerel burkulmayı sınırlama yollarından biri de, bir oluk yoluyla bir profili geniş segmentlerini daha dar hale getirmektir. Oluklar, kuvvetlerin hareket edebileceği daha fazla yarıçap sağlar. Simülasyon sonuçları, optimize edilmiş bir traversin, çarpma yükünü aktarma performansını kare şekilli profile kıyasla iki katın üzerine çıkarabileceğini ortaya koydu. Bu travers uygulaması için önemli olan şey enerji emilimi değil, pik yüktür. Bir BEV'in çarpışması halinde traverslerin pik yükü aşılmamalıdır.

EV Konsepti için bir sonraki adım nedir?
OEM'lerin kendi avantajlarını gözetmesini istiyoruz. Akülü elektrikli araçlardaki kritik parçalarda AHSS çelik kullandıkları takdirde, daha pahalı alüminyum veya diğer CO2 malzemelerle aynı ağırlık tasarrufunu sağlayacaklardır. Ayrıca OEM'lerin ek tasarruf elde edebilmesi için AHSS malzemeden daha üst seviyelerde yararlanabilmesini istiyoruz. Otomobil tasarımcılarına, taban travers performansını ikiye katlama gibi, kritik güvenlik parçalarının performansını nasıl artırabileceklerini gösteren, yandan çarpma simülasyonlarını da içeren AHSS simülasyonları sağlayacağız.

Son olarak da, alanı daha verimli kullanan EV akü kasalarının 3D haddeli şekillendirmesi gibi, AHSS çeliklerine yönelik inovatif yeni tasarımlar ve üretim yöntemleri göstermek istiyoruz. Basınç altında çalışan çapraz kafeslerin üretimi için 3D haddeli şekillendirilmiş AHSS gibi inovasyonlar, tasarımcıların gerek yanal gerek boylamasına maksimum eksenel yük performansına ulaşma konusunda ufkunu genişletecektir.

 

AHSS çelikleri kullanarak çözmek istediğiniz bir BEV tasarım zorluğunuz mu var? Bir sonraki projeniz için bizimle gecikmeden iletişim kurun.

Aylık ücretsiz Otomotiv İçgörüleri haber bültenimize abone olun, işinizi etkileyen konularda güncel ve derinlemesine yazılar alın.

Bu formu göndermekle gizlilik beyanımızı kabul etmiş oluyorsunuz.