Mỗi chương trình xe điện đều bắt đầu với một mục tiêu khối lượng mà pin ngày càng làm cho việc đạt được trở nên khó khăn hơn. Việc giảm trọng lượng không còn chỉ là một yếu tố hiệu suất — mà đã trở thành một chiến lược về phạm vi hoạt động. Nhưng sợi carbon thì đắt đỏ, và việc áp dụng nó một cách bừa bãi chính là cách mà một chương trình giảm trọng lượng tự hủy hoại tính khả thi của nó.
Bài viết này xem xét nơi mà các vật liệu composite mang lại giá trị chi phí trên một chiếc xe điện, và nơi mà chúng không làm được điều đó.
Tại sao khối lượng lại tốn kém hơn trên một chiếc xe điện
Trên một chiếc xe chạy bằng động cơ đốt trong, khối lượng ảnh hưởng đến tăng tốc, phanh và mức tiêu thụ nhiên liệu. Trên một chiếc xe điện, nó cũng tác động đến pin. Một chiếc xe nặng cần nhiều năng lượng hơn mỗi kilomet, điều này yêu cầu một viên pin lớn hơn, từ đó làm tăng thêm khối lượng — vòng xoáy khối lượng cổ điển. Phá vỡ vòng xoáy đó ở thân xe và khung gầm có hiệu ứng nhân đôi mà không tồn tại trong một hệ thống truyền động thông thường.
Khối lượng cao trong xe và khối lượng ở các bộ phận không được treo có ảnh hưởng lớn đến khả năng xử lý và cảm giác lái, đó là lý do tại sao các bộ phận như mui xe, nắp ca-pô và các bộ phận bánh xe bằng sợi carbon xuất hiện ngay cả trên những chiếc xe điện hiệu suất thấp.
Nơi mà sợi carbon mang lại giá trị cao nhất
- Các tấm đóng lớn. Nắp ca-pô, mui xe và nắp cốp là những bộ phận lớn, dễ thấy và bị giới hạn bởi độ cứng hơn là độ bền. Một nắp ca-pô bằng sợi carbon có thể giảm vài kilogram từ điểm cao nhất của xe và đồng thời mang lại vẻ ngoài cao cấp mà nếu không sẽ cần sơn và một quy trình thẩm mỹ riêng biệt.
- Các bộ phận bao bọc pin cấu trúc. Vỏ pin là một trong những cụm nặng nhất trong một chiếc xe điện. Các lớp phủ composite và cấu trúc bên trong cung cấp độ cứng, khả năng chống ăn mòn và — quan trọng — khả năng tạo hình trong các hình dạng mà sẽ yêu cầu nhiều bộ phận thép dập.
- Các bộ phận khí động học và ngoại thất. Cánh gió, bộ khuếch tán, vỏ gương và các chi tiết trang trí là những bộ phận tương đối nhỏ nhưng có giá trị cảm nhận cao, nơi mà một kết cấu dệt rõ ràng hỗ trợ định vị thương hiệu cũng như tiết kiệm khối lượng.
- Các bộ phận cấu trúc và bán cấu trúc bên trong. Khung ghế và sàn tải được hưởng lợi từ các tính năng được tạo hình và chi phí công cụ thấp ở mức sản xuất vừa phải.
Nơi mà composite thường thua
- Các bộ phận dập đơn giản với khối lượng lớn. Một bộ phận bằng thép hoặc nhôm được sản xuất trên một dây chuyền dập hiện có với hàng trăm nghìn đơn vị mỗi năm sẽ có chi phí thấp hơn composite, bất kể lợi thế về khối lượng.
- Các bộ phận chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi năng lượng va chạm trong một nền tảng chi phí thấp. Composite có thể hấp thụ năng lượng rất tốt, nhưng chi phí xác thực và chiến lược sửa chữa phải được tài trợ.
- Bất kỳ thứ gì yêu cầu khả năng sửa chữa quy mô lớn với chi phí thấp. Một cái chắn bùn bằng thép bị móp có thể được sửa chữa trong một buổi chiều; một tấm carbon bị tách lớp sẽ phải được thay thế.
Cuộc trò chuyện về chi phí, một cách chân thành
Các bộ phận bằng sợi carbon có chi phí cao hơn mỗi kilogram so với thép hoặc nhôm. Tính khả thi kinh doanh dựa trên ba yếu tố bù đắp:
Tổng hợp bộ phận. Một cụm composite được tạo hình có thể thay thế một tá các bộ phận dập và hàn cùng với các thiết bị và bu lông của chúng. Sự tiết kiệm nằm ở số lượng công cụ, thời gian lắp ráp và độ chồng chất kích thước, không phải ở giá vật liệu.
Kinh tế công cụ ở quy mô thấp. Một khuôn dập thép là một chi phí cố định lớn, chỉ được biện minh ở quy mô lớn. Một công cụ composite có thể rẻ hơn nhiều, điều này khiến sợi carbon cạnh tranh trong chính các phân khúc quy mô thấp và trung mà nhiều công ty khởi nghiệp xe điện đang chiếm lĩnh.
Hoàn thiện như một chức năng. Một bộ phận carbon rõ ràng với lớp hoàn thiện trong suốt không cần dây chuyền sơn. Việc loại bỏ một bước sơn giúp giảm chi phí, diện tích sàn và khí thải từ nhà máy.
Các quy tắc thiết kế giúp bộ phận composite xe điện cạnh tranh
- Thiết kế cho quy trình bạn đã chọn, không phải cho bộ phận kim loại đang được thay thế. Một bộ phận composite sao chép hình dạng dập thường nặng hơn và đắt hơn mức cần thiết.
- Giữ độ dày tường càng đồng nhất càng tốt; các phần dày lãng phí vật liệu và tạo ra gradient đông cứng.
- Đặt các gân nơi đường dẫn tải chạy, và tránh các thay đổi phần đột ngột tập trung căng thẳng.
- Xem xét cách ly điện hóa bất cứ khi nào carbon gặp nhôm; đây là một chi tiết mà nếu không sẽ xuất hiện trong các trường hợp trả lại.
- Thống nhất tiêu chuẩn thẩm mỹ sớm — trên một bộ phận dễ thấy, việc hoàn thiện có thể chiếm một phần ba chi phí.
Cách Shengtian hỗ trợ các chương trình xe điện và ô tô
Công ty Công nghệ Shengtian Quảng Đông sản xuất các nắp ca-pô động cơ bằng sợi carbon, cánh gió sau và các bộ phận ô tô khác trong một cơ sở rộng 10.000 m² với một xưởng sơn không bụi độc lập Class 10,000, và hoạt động theo các hệ thống chất lượng IATF 16949 và ISO 9001. Các khả năng bao gồm ép sợi carbon, đông cứng trong nồi hấp và tạo hình SMC, vì vậy một chương trình có thể kết hợp các quy trình giữa các nhóm bộ phận thay vì buộc mọi bộ phận phải đi qua một lộ trình duy nhất.
Đối với các nhà phát triển xe điện, chúng tôi thường bắt đầu với một hoặc hai bộ phận dễ thấy để thiết lập tiêu chuẩn thẩm mỹ và nhịp cung ứng, sau đó mở rộng sang các bộ phận cấu trúc khi quy trình đã được chứng minh.
Nắp ca-pô động cơ bằng sợi carbon · Cánh gió sau bằng sợi carbon · Các bộ phận ô tô
