Docol®-sähköautokonsepti on virtuaalinen suunnittelualusta, jossa sähköautoihin voidaan luoda uusia ratkaisuja kehittyneiden korkealujuusterästen (AHSS) avulla. Ensimmäinen alustalla toteutettu tehtävä oli innovatiivisten korirakenteiden kehittäminen, jotka suojaavat akustoja kolareissa erityisesti sivusuunnasta tulevilta iskuilta.
Docol-sähköautokonsepti on Robert Strömin luomus. Ström on toiminut autojen suunnittelun ja törmäyssimulaatioiden parissa jo 16 vuotta. Ennen SSAB:lle tuloaan hän työskenteli BMW:llä.
Mikä on Docol-sähköautokonsepti?
Kun täyssähköautojen akustojen koko kasvaa ja mahdollistaa pitemmän toimintasäteen, suunnittelijoiden on keksittävä, kuinka akkukennoja suojataan törmäyksessä. Akkuihin ei saa aiheutua minkäänlaista vaikutusta edes vaativassa sivuiskutestissä. Sähköautokonsepti on virtuaalinen suunnittelualusta, jossa voidaan tutkia ja luoda uusia innovatiivisia ratkaisuja sähköautoihin kehittyneiden korkealujuusterästen (AHSS) avulla.
Anna esimerkki Docol-sähköautokonseptin malleista.
Olemme laatineet malleja ja alustavia prototyyppejä ainutlaatuiselle AHSS-akkukotelolle, jonka alusta on valmistettu martensiittisesta Docol 1700 -teräksestä, joka on 3D-rullamuovattu palkeiksi ja hitsattu ristikkomalliin.
Mitä on 3D-rullamuovaus?
3D-rullamuovauskoneessa rullat pääsevät liikkumaan kaikkiin suuntiin muovausprosessin aikana. Olemme tuottaneet 3D-rullamuovauksella palkkeja, jotka ovat osittain kiinteitä ja osittain joustavia. Toinen palkki voidaan asettaa kohtisuoraan samanlaisen profiilin kanssa, joka on käännetty ylösalaisin, ilman että korkeus kaksinkertaistuu Z-suunnassa. Tämä on tärkeää sähköautojen valmistajille. Jos akkukotelot ovat korkeita, se pienentää joko tilaa matkustamossa tai tekee autoista korkeampia ja vähemmän virtaviivaisia.
Onko tällä akuston alustamallilla muita etuja?
Verkkomainen 3D-palkkirakenne ylläpitää etäisyyttä kotelon pohjalevyn ja akkualustan välillä, mikä suojaa akkua auton alapuolelta tulevilta iskuilta. Ja koska urat asennetaan palkkien pituuksien mukaisesti, kuormituspolut X- ja Y-suuntiin ovat katkeamattomat ja siten vahvimmat mahdolliset.
Millä muulla tavoin akkukotelo suojaa iskuilta?
Akkukoteloa ympäröivä, 1700M-teräksestä valmistettu runko suojaa sitä iskuilta ja vakauttaa. Akkukotelon alusta on valmistettu teräksestä, jonka sivut ovat täysin pystysuorat (90°). Näin optimoidaan tila akustolle. Alusta estää myös akkuja vuotamasta ympäristöön kolareiden seurauksena.
Mikä on koko akkukotelon arvioitu paino?
Kevyimmillään akkukotelo painaa 75 kg. Silloin se on kooltaan 1742 x 1320 x 120 mm.
Mitä muita sähköautokonsepteja on kehitetty?
Polttomoottoriautoihin verrattuna sähköauton on vaimennettava enemmän energiaa auton kynnyspalkista. Miksi? 1) Sähköauton akun paino, 2) sähköauton jäykempi alusta, ja 3) vaatimus siitä, että sähköauton akustoon ei saa kajota millään lailla.
Eikö pursotettua alumiinia pidetä tehokkaana tapana vaimentaa energiaa?
Kyllä, mutta se on paljon kalliimpaa AHSS-teräkseen verrattuna. Olemme pyrkineet samaan suorituskykyyn kuin pursotetusta EN AW-6082 T6 -alumiinista valmistetuissa kynnyspalkeissa, kun ulkoseinän paksuus on 4,5 mm ja tukipalkkien 3 mm. SSAB on toteuttanut sen mukaisesti monia simulaatioita erilaisilla kynnysprofiilimalleilla, jotka valmistetaan 2D-rullamuovatusta Docol CR 1700M -teräksestä. Mikä tärkeintä, olemme mukauttaneet seinämän paksuutta kussakin 1700M-profiilissa, jotta sen paino vastaisi 6082 T6 -alumiinista kynnyspalkkia.
Mikä oli lopputulos?
Löysimme parhaiten toimivan kynnyspalkkiprofiilin, jonka toimii törmäystesteissä alumiinipalkin kaltaisesti. Painot ovat tosiaan samat kummallakin materiaalilla: AHSS-teräksellä ja alumiinilla.
Onko Docol 1700M -kynnyspalkkien prototyyppejä testattu vielä?
Kyllä, alustavasti. Ne suoriutuivat hyvin. Meidän täytyy kuitenkin tehdä lisätestejä sen selvittämiseksi, ovatko palkin hitsisaumat tarpeeksi taipuisia kestämään muodonmuutoksen ilman halkeamista.
Mitä muita sähköautokonsepteja on työn alla?
Tehokkain tapa suojata sähköauton akustoa sivutörmäyksessä on varmistaa, että alustan poikittaisosat suoraan matkustamon alapuolella eivät taivu. Poikittaisosien on siksi oltava vahvoja, eivätkä ne saa vaimentaa energiaa. Sen sijaan niiden tulee siirtää törmäyksen aiheuttama energia auton toiselta sivulta vastakkaiselle sivulle.
Oletteko testanneet erilaisia AHSS-profiileja poikittaisosina?
Kyllä, käyttäen Docol 1700M -terästä. Erilaisilla profiilityypeillä on hyvin erilainen suorituskyky. Esimerkiksi, kun kaikki eri profiilit ovat saman painoisia, suuremman säteen omaavat palkit toimivat parhaiten.
Mutta eikö AHSS-teräksillä ole erittäin korkea myötöraja? Eikö paikallinen nurjahdus ole huolenaihe palkeille, joilla on suuri säde ja ohuet seinämät?
Kyllä, mutta yksi tapa estää paikallista nurjahdusta on pienentää leveiden osien leveyttä urilla. Urat luovat säteitä, joiden läpi voimat kulkevat. Simulaation tulokset osoittavat, että optimoitu poikittaisosa voi enemmän kuin kaksinkertaistaa törmäysvoiman siirtotehon neliön muotoisessa profiilissa. Kriittisen tärkeää ristikkäismallissa on huippukuormitus, ei energian vaimennus. Törmäyksessä poikittaisosien huippukuormitus ei saa ylittyä.
Mitä on luvassa seuraavaksi sähköautokonseptin suhteen?
Haluamme vedota osien valmistajien omaan etuun, ja kannustaa niitä käyttämään AHSS-teräksiä täyssähköautojen kriittisten osien valmistukseen. Siten voidaan saavuttaa sama vähennys painossa kuin kalliimpaa alumiinia tai muita CO2-intensiivisiä materiaaleja käyttämällä. Haluamme osien valmistajien myös pystyvän hyödyntämään AHSS-materiaalia paremmin, mikä tuo lisäsäästöjä. Tarjoamme autoteollisuuden suunnittelijoiden käyttöön AHSS-simulaatiota, kuten sivutörmäyssimulaatioita, joista käy ilmi, kuinka kriittisten turvallisuusosien tehokkuutta voidaan parantaa. Tästä esimerkki on alustan poikittaisosien suorituskyvyn parantaminen kaksi kertaa paremmaksi.
Sen lisäksi haluamme esitellä innovatiivisia uusia malleja ja tuotantotapoja AHSS-teräksille , kuten 3D-rullamuovausta, joka tehostaa tilankäyttöä sähköautojen akkukoteloissa. Innovaatiot, kuten AHSS-teräksen 3D-rullamuovaus, joka luo puristuksessa toimivia poikittaissäikeitä, avaavat suunnittelijoille uuden näkökulman aksiaalikuormituksen enimmäistehokkuuden saavuttamiseen sekä sivuttain että pitkittäin.
Onko ratkaistavanasi täyssähköautoon liittyvä suunnitteluhaaste, johon haluaisit käyttää AHSS-terästä? Ei ole koskaan liian varhaista ottaa meihin yhteyttä seuraavan projektisi tiimoilta.