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電動汽車零部件整合與潛力

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近期，北美定制焊接解決方案供應商TWB公司新產品開發團隊的高級產品工程師Isaac Luther為AHSS Insig

電動汽車零部件整合與潛力

近期，北美定制焊接解決方案供應商TWB公司新產品開發團隊的高級產品工程師Isaac Luther為AHSS Insights博客撰寫文章-Part Consolidation in an EV World。Luther負責車身和框架應用以及電池系統的應用開發工作。文章中他向大家展示了當前電動汽車領域的零部件整合潛力。

拼焊板(Tailor-welded blanks,TWBs)可將不同鋼種、厚度甚至涂層類型組合成一塊板坯。這樣便可在合適的位置用合適的材料沖壓出一塊滿足車輛要求的部件。該技術可將多個沖壓件合并成一個部件。一個例子是前門內板。兩件式設計將有一個內板和一個鉸鏈區域的加固件。

TWB前門內板在鉸鏈區域包含較厚的前部，在內板區域包含較薄的后部，從而節省了車輛重量。這消除了對額外組件的需求，減少了項目中的工具投資。這也簡化了裝配過程，無需將加固件點焊到面板上。

如今，在電池結構中整合BEV組件的機會巨大。不同的汽車制造商的設計策略各不相同，包括外殼的構造方式或電池在車輛中的安裝方式。電池托盤可以有100多個沖壓部件，包括密封面、結構構件和加固件。電池托盤周邊可以是八個部件、四個橫向和縱向構件以及四個角。上蓋和下蓋是兩個額外的沖壓部件，總共十個沖壓件構成了電池托盤的密封結構。在大型BEV卡車上，這會產生超過17m的外部密封表面。電池結構中的部件整合可節省材料成本并減少所需工具的投資。簡化裝配的另一個好處是提高質量。更少的組件意味著更少的密封面，從而減少裝配過程中的返工，每個電池托盤都經過泄漏測試。電池托盤整合的是下部電池外殼和周邊。

三件式焊接毛坯在端部和中心部分采用了更厚且高度可成形的材料，可以是用于防入侵的馬氏體鋼，也可以是低成本的低碳鋼。這種一體式電池托盤減少了沖壓件和密封面的數量，與多件式組件相比，設計更加優化和高效。在之前的BEV卡車示例中，電池托盤將外部密封面距離縮短了40%。克利夫蘭-克利夫斯先進工程公司（Cleveland-Cliffs Advanced Engineering）進行了碰撞、入侵和可成形性模擬，以驗證這一概念。對一體式電池托盤概念進行了沖壓試驗，用于泄漏和熱測試，結果證明了這一概念的有效性，并制定了初步設計指南。正在進行其他工作以增加伸深度，同時盡量減少托盤沖壓的拔模角。如今，在大多數BEV中，乘客艙都具有內燃機汽車中常見的地板結構。但是，BEV的電池組件上還有一個頂蓋，在大多數情況下，頂蓋的尺寸與乘客艙地板相同。在執行部件整合時，車身地板和電池頂蓋可以有效密封相同的開口，并可以整合成一個組件。下面顯示了一個示例，其中車輛地板上的座椅加固裝置集成到電池頂蓋中，并且車輛的傳統地板被移除。使用了不同等級和厚度的先進高強度鋼。顯示了TWB電池頂蓋在組件上的樣子。前排座椅在安裝到車輛之前先安裝在電池上，因此車輛裝配也可以從根本上得到簡化，通過開放式地板增加進入乘客艙內部的通道，可以改善裝配操作的人體工程學。

裝配操作的人體工程學降低成本比以往任何時候都更加重要，降低零件成本、投資和裝配成本至關重要。與內燃機汽車相比，BEV目前在基礎成本方面面臨挑戰，但架構優化潛力仍然很大，特別是在零件整合方面。諸如TWB深拉電池托盤和集成地板/電池頂蓋等獨特概念是改善現有BEV設計所面臨的挑戰的新方法。整個白車身和封閉件中的TWB應用在BEV中仍然很重要，這為進一步的零件整合提供了機會。

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