电气化驱动增加了轻型汽车结构的重要性。AMS关注最新的电动汽车用铝等级的发展

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ICE汽车中的铝帮助汽车制造商减轻了汽车的重量,类似的因素也将在捷豹的I-Pace等电动汽车中发挥作用

据分析师Ducker Worldwide最近对美国汽车制造商进行的一项调查显示,到2028年,北美汽车的铝含量将从2015年的每辆车180公斤(397磅)增长到256公斤(565磅)。这相当于车辆总重量的16%,近25%的车辆将采用部分白车身(BIW)。

此外,混合动力和全电动汽车(ev)的增加预计将导致铝的使用显著增加,因为高密度锂离子电池的重量和在碰撞时需要保护。咨询公司CRU的分析师预测,到2030年,纯电动汽车(BEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)和混合电动汽车(HEV)的全球销量将达到4200万辆,约占全球汽车销量的30%。2017年,这些汽车仅占4%。

CRU研究经理Eoin Dinsmore表示,这些汽车使用的原铝挤压和轧制产品将比目前内燃机(ICE)汽车高出约25-27%。事实上,到2030年,电动汽车(ev)的铝需求将接近1000万吨,是2017年的10倍。

汽车制造商为了减轻汽车重量的需求推动了ICE汽车中铝材使用量的增加,电动汽车也将受到类似因素的影响。对于ICE汽车,消费者习惯于在加油前行驶数百公里。从一次充电开始,要达到与纯电动汽车相当的续航里程,就必须使用一个非常大、昂贵和重的电池,这意味着汽车制造商必须在汽车的其他部分减轻重量。重要的是,Dinsmore指出,铝在这些汽车上的使用也受到了这种金属非常适合的新应用开发的推动。

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捷豹路虎已经为其铝制造废料建立了一个闭环回收系统

电池外壳

例如,铝生产商诺贝丽斯(Novelis)为电动汽车开发了一种铝片电池外壳,该公司声称这是首款铝片电池外壳。该外壳采用Advanz铝制产品,据称比同等的钢设计轻50%,有助于延长车辆的续航里程,每充电可使其配备6-10%。它可以根据各种类型的电池进行定制,尤其适用于功率组较大的纯电动汽车,如皮卡、suv和跨界车。

大量的测试表明,外壳将保护电池从道路碎片和碰撞损坏。诺贝丽斯公司表示,这种外壳的生产成本低于采用挤压和铸造工艺制造的替代品,而且它的合金能够生产根据特定设计要求定制的深拉复杂形状。它还利用了铝的固有优点,比钢设计更耐腐蚀,易于回收,导热性更好,有助于调节电池温度,延长寿命。

为了生产电池外壳,诺贝利斯开发了一种6xxx系列合金(Advanz 6HS-s650),它声称具有高度的成形性,同时显示出370-390MPa的极限抗拉强度,使其比传统的6xxx系列合金强度高15-25%。此外,Advanz 6HS-s650适用于生产A-和b -柱,地板,隧道,摇杆,侧面冲击门梁,保险杠梁,车顶轨道插入和车底框架。

诺贝丽斯(Novelis)汽车副总裁皮埃尔•拉巴特(Pierre Labat)表示:“通过提供一种比现有铝合金更坚固而又不牺牲成形性的产品,汽车设计师和工程师将有更多的灵活性来减轻他们的汽车、卡车和suv的重量。”

增加力量,节省重量

诺贝丽斯并不是唯一一个在开发平衡强度和成形性的铝材等级的公司。例如,康斯坦利姆推出了6000系列合金HSA6,其极限抗拉强度超过400 MPa,适用于制造基于挤压的CMS、白车身结构件和电池外壳。它是可成形的,通过减少零件的壁厚,与传统铝合金相比,可以节省15-30%的重量。它还能提供15-30%的额外强度,以减少崩溃时的入侵。

HSA6首次亮相于2017年和2018年的几款车型中,包括Mini Countryman,它被用于后面的CMS,并作为一个插入在前面的CMS区域的牵引臂,这是其强度需要的。

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在其REALITY项目中,捷豹路虎的目标是从现有车辆中回收铝,并将其改造成高级铝,用于新车身

Hydro最近推出了高强度400铝合金(HHS 400),用于生产保护电池的侧构件、发动机支架等抗振组件、车门侧构件和前保险杠等CMS。该公司表示,HHS 400是一种6xxx合金的变体,其屈服强度超过370兆帕,极限抗拉强度超过400兆帕,在平均厚度大大低于3mm的截面上,延伸率达到8%。相比之下,标准6xxx合金的屈服强度一般不超过320-330 MPa。

Hydro公司挤出解决方案业务的汽车市场总监Nunzio Cuppoletta表示,HHS 400可以替代更昂贵的7xxx系列合金。除了经济上的优势,这在车辆报废的情况下也很有用。“可持续性是一个关键的好处,”Cuppoletta说。“oem正在评估单合金概念,并将6xxx和7xxx系列铝合金结合起来,降低了汽车的报废价值。”

闭环回收

另一个被认为的好处是铝的可回收性很高。事实上,大约75%的铝至今仍在使用。这对于电动汽车和传统汽车的使用至关重要,因为欧盟指令规定报废车辆(ELV)的重量为85%,必须重复使用或回收,总材料回收率为95%。此外,生产回收铝所消耗的能源仅为生产具有相同性能的原铝所需能源的5%,这大大降低了材料的使用成本。

许多oem目前正在利用这些机会开发闭环回收系统。以捷豹路虎(JLR)为例,目前每年使用180,000吨铝,并且正在建立系统以确保尽可能多地重复使用铝。

捷豹路虎已经为其铝制造废料建立了一个闭环回收系统。从2013年9月到2019年1月,约有30万吨这样的废料被安装到其汽车中,包括XE。2014年,XE成为世界上第一辆使用铝合金级RC5754作为车身面板的汽车,RC5754由重量高达75%的回收铝制成。XE的车身结构有一半是由铝合金等级制造的,其中含有大量的可回收成分。

“到2030年,电动汽车的铝需求将接近1000万吨,比2017年增长了10倍。”

Eoin丁斯莫尔,CRU

现在,通过其REALITY项目,捷豹路虎的目标是从现有的捷豹和路虎汽车中回收铝,并将其改造成可用于制造新车的高级铝。

目前,这一工艺正在捷豹I-PACE原型机上进行测试,这些原型机上的电池已经被安全移除。这些电池将通过JLR正在开发的一个单独的回收流程进行回收,而来自车辆的废电池则通过项目合作伙伴Axion recycling提供的传感器技术进行分类。一旦分离出来,废铝就被熔化和改造。

在满负荷运行时,REALITY有望减少捷豹路虎与生产相关的二氧化碳排放,以及生产汽车所需的纯铝量。随着汽车变得越来越自动化、互联化、电动化和共享化,捷豹路虎表示,它将能够为大型车队的退役进行规划,这将使它能够在紧凑的生产计划中设计闭环回收流程,因为这些汽车可以被大量回收和粉碎。

捷豹路虎“现实”项目负责人Gaëlle纪尧姆表示:“英国每年有超过100万辆汽车被碾碎,这个开创性的项目为我们提供了一个真正的机会,让其中一些汽车获得重生。”铝是一种有价值的材料,也是我们制造过程中的关键部件,因此我们致力于确保我们尽可能负责任地使用它。”

英国布鲁内尔大学(Brunel University)的研究人员正在对I-PACEs回收的铝进行测试,评估其强度和纯度,以确保其符合未来JLR汽车车身面板制造所需的机械标准。