美國市場由于各式各樣的電動汽車的涌入，價(jià)格也各異，相當(dāng)混亂，首先是保時(shí)捷公司的4門Taycan運(yùn)動車，接著是梅賽德斯公司的EQC車，2020年伊始，又迎來了特斯拉的ModelY，福特公司的MustangMach-E與德國大眾公司的ID.4，然后是沃爾沃公司的XC40BEV和MiniCooperSE，未來還會有更多的新型電動汽車相繼問世。有人估計(jì)，2025年北美汽車市場電動車的銷量可達(dá)100萬輛。

 

擠壓鋁材在電動車中的應(yīng)用

 

擠壓鋁材在電動車上起著非常重要的作用。第 一，電池系統(tǒng)必須用輕量化材料制造，這比在其它汽車中更顯得重要；第二，它是制造電池托盤和冷卻系統(tǒng)的強(qiáng)有力競爭者，也是制造電機(jī)殼體的良材。

 

重量與行程

 

電動汽車的車重限制了它的行程。據(jù)杜克環(huán)球公司(DuckerWorldwide)估計(jì)，大眾汽車公司的e-Golf(已被ID.4車取代)電動汽車電池系統(tǒng)質(zhì)量超過227kg，比同型的內(nèi)燃機(jī)(ICE)的車重。電動車的電池、電機(jī)、控制系統(tǒng)、電線電纜的質(zhì)量超過454kg；TeslaS電動汽車的電池質(zhì)量544kg，電機(jī)容量85kWh，占車重的27%；CheryBolt電動汽車情況也是如此，66kWh，電池質(zhì)量436kg，占車重的26%。

 

電池的能量密度雖然在不斷上升，但是購車者的意愿是，航程能顯著增加，重量下降并非頭等大事。總之，現(xiàn)在的汽車由于先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS，advanceddriverassistancesystems)硬件、預(yù)報(bào)警系統(tǒng)、前碰撞報(bào)警／自動剎車系統(tǒng)等的增設(shè)，汽車的總質(zhì)量會增加136kg～180kg。

 

采用擠壓鋁材零部件及其它鋁制工件是減小汽車質(zhì)量有效的措施，橫向車身梁(crossbodybeam)／儀表盤、車頂彎梁(roofbow)、車身底部橫梁等等都可以用擠壓鋁材制造，同時(shí)用空心薄壁擠壓復(fù)雜鋁型材則可以進(jìn)一步降低零部件的重量，采用擠壓鋁材制造越來越多的電動車零件是一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的事情，電動汽車應(yīng)是全鋁化的，所謂全鋁化就是在當(dāng)今的技術(shù)條件下，在確保行車安全與乘座舒適的前提下，凡是可用鋁合金、鎂合金制造的零部件都是用輕金屬材料制造的。

 

據(jù)倫敦商品研究所(CRU)的資料顯示，2019年全球ABS(AutoBodysheet)總消費(fèi)量約1700kt，其中北美950kt，歐洲550kt，中國90kt，其它市場110kt。根據(jù)2019年10月國際鋁業(yè)協(xié)會《中國汽車工業(yè)用鋁量評估報(bào)告(2016～230)》，預(yù)測2030年的需求量為9100kt，年復(fù)合增長率8.9%。中國2020年實(shí)施《新能源汽車補(bǔ)貼免征購置稅政策延長2年》的措施，對降低產(chǎn)業(yè)鏈成本壓力有利，給予具有核心技術(shù)及意愿研發(fā)投入的企業(yè)更多的成長空間，有利于擴(kuò)大鋁材應(yīng)用。不但覆蓋件薄板用量會有較大增長，而且外板產(chǎn)品、電池底板產(chǎn)品及動力電池箔用量都會同步增長。

 

電池系統(tǒng)托盤

 

電池系統(tǒng)托盤(batterysystemhousing)是電動車的一個(gè)大的關(guān)鍵部件，可用擠壓鋁材制造，也可以用板材，但以前者為主。在此順便說一下housing的譯法，有譯“托盤”的，有譯“殼體”的，還有譯為“電池盤”的，在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未給出標(biāo)定名稱前，建議采用“托盤”一詞。托盤的作用：托住電池系統(tǒng)，防止碰撞，防止底部碰觸，散熱作用，便于維護(hù)、裝配，等等。

 

典型的電池系統(tǒng)托盤酷似滑板，位于汽車的兩軸之間，而電機(jī)及控制系統(tǒng)則置于軸上。通常電動汽車電池托盤的長度1980mm～2160mm，寬比1532mm稍大一點(diǎn)，高127mm～140mm。例如，奧迪e-tron電動車電池托盤長約2921mm，寬1930mm，而Jaguar(美洲虎、杰戈娃)I-Race電動車托盤長2972mm、寬1895mm。

 

電池的熱控制

 

電池托盤應(yīng)有良好的散熱性能，電池工作時(shí)總會釋放熱量，必須及時(shí)把熱散放，所以電池托盤中設(shè)有冷卻系統(tǒng)，以保持全系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的溫度窗口20℃～40℃內(nèi)，同時(shí)變化幅度不能大，應(yīng)低于5℃。為了達(dá)到這種嚴(yán)格的控制，當(dāng)前較好措施是設(shè)有間接液體冷卻部件，用鋁管制的，管內(nèi)循環(huán)流動著液態(tài)乙二醇，冷卻部件呈網(wǎng)狀。早先日產(chǎn)汽車公司采用冷卻片，但是美國再生能源實(shí)驗(yàn)室(NationalRenewalEnergyLab，NREL)認(rèn)為，空氣冷卻系統(tǒng)消耗的能為液體系統(tǒng)的2～3倍，同時(shí)該實(shí)驗(yàn)室指出，翅片式空氣冷卻系統(tǒng)需用更多的擠壓鋁材制造，毫無疑問，冷卻系統(tǒng)質(zhì)量會加大。

 

在電池散熱方面，汽車公司各有其招，有的采用類似于內(nèi)燃機(jī)汽車的散熱方式，有的則有新的設(shè)計(jì)。保時(shí)捷公司(Porsche)在其新推出的Taycan車上，將電池箱的冷卻系統(tǒng)置于外部，粘結(jié)冷卻管于箱的底部；將一根蛇形管置于電池組之間；寶馬汽車公司(BMW)也將冷卻系統(tǒng)放在箱底，電池位于循環(huán)冷卻管之上。總之，不管冷卻系統(tǒng)的型式如何，也不管它們被置于何處，都是用擠壓的鋁合金管制造的。

 

材料選擇

 

關(guān)于電池托盤材料選擇的內(nèi)容是：采用什么品種鋁材，鋁材是用什么合金加工的。截至2019年，幾乎所有新能源汽車的電池托盤都是用擠壓鋁材加工的，僅有極少數(shù)托盤是用板材制造的，是諾貝麗斯(Novelis)鋁業(yè)公司2019年研發(fā)的。諾貝麗斯是一家印度公司，約60%業(yè)務(wù)在美國，是世界上較大的平軋鋁產(chǎn)品企業(yè)，平軋鋁產(chǎn)品總生產(chǎn)能力約4800kt／a，在全世界16個(gè)國家有22個(gè)生產(chǎn)企業(yè)，員工約18500人，是印度鋁工業(yè)有限公司(HindalcoindustriesLimited)的子公司，2019年向市場推出用板材制的電池托盤。但用擠壓材制造托盤優(yōu)勢明顯，有研究指出：用板材制造SUV(sportutilityvehicle，多用途跑車)電池托盤的鑄造工具費(fèi)用高，前導(dǎo)期也長，約la(leadtime，LT或L／T)，而用擠壓鋁材制造，只要七八種擠壓材，工具投資少，且前導(dǎo)期僅約6個(gè)星期，同時(shí)，用擠壓材制造托盤的設(shè)計(jì)簡單快捷。因此沒有必要用板材制造，電動車的發(fā)展，對拓寬擠壓鋁材應(yīng)用起了一定的作用。

 

電動汽車托盤用的擠壓鋁材是一類結(jié)構(gòu)材料，必須具有一定的強(qiáng)度性能，還必須易成形加工與價(jià)格合理，綜合這些因素，可用6063與6061合金加工托盤型材，主要結(jié)構(gòu)件用6061合金，其它的用6063合金。