Für Elektrofahrzeuge ergeben sich aufgrund der teuren Energiespeichertechnologie hohe Herstellkosten. Leichtbaubestrebungen erhalten in allen Bereichen des Fahrzeugs eine höhere Bedeutung, da sie dazu beitragen, den notwendigen Energiespeichergehalt des Fahrzeugs zu reduzieren. So werden unter Massenmarktbedingungen höhere Leichtbaukosten wirtschaftlich. Im Bereich der Karosserie bietet Aluminium als Werkstoff erweitertes Leichtbaupotenzial. Im Rahmen eines Forschungsprojektes konnte die fka das Potenzial von Aluminiumkarosserien im Bereich der Elektromobilität anhand eines konkreten Fahrzeugbeispiels aus der Kompaktklasse ermitteln. Hierbei wurde ein Aluminium Space Frame- Karosseriekonzept erstellt, welches zu durchschnittlichen Leichtbaukosten von 6,30 Euro je kg Gewichtsreduktion das Karosseriegewicht um 43 % verglichen mit einer Referenzkarosserie in Stahl-Schalenbauweise senkt. Gleichzeitig erfüllt die konzipierte Karosserie die besonderen Anforderungen der Elektromobilität an die Crashsicherheit hinsichtlich Insassen und Energiespeichersystem. Durch die Gewichtsreduktion der Karosserie lässt sich der Energiespeichergehalt des Elektrofahrzeugs für 200 km vollelektrische Reichweite um 3,3 kWh senken. Im Vergleich der CO2-Bilanzen konnte die ermittelte Aluminiumkarosserie ebenfalls Vorteile gegenüber der Referenz aus Stahl aufzeigen. So wird dank der erzielten Gewichtsreduktion die CO2-Emission über den Fahrzeuglebenszyklus um 1,5 t gesenkt.
The electrification of vehicles is of increasing interest both for policy makers and automotive OEMs. However, the development of electric cars suffers from the high cost of the battery system compared to the power and autonomous range they can provide. One way to reduce the required battery capacity and hence the costs of the battery system of an electric vehicle is to reduce the kerb weight of the vehicle. In body engineering significant weight reduction can be achieved by an intensive use of light metals such as aluminium. Forschungsgesellschaft Kraftfahrzeuge mbH Aachen has analysed the cost trade-off between aluminium lightweight engineering and battery system downsizing for electric vehicles based on a specific C segment vehicle example with steel unibody. A new vehicle concept with full aluminium space frame body was designed keeping the main features of the reference, such as outer shape and package. Additionally to the weight and cost analysis of the steel reference and the aluminium concept, crashworthiness aspects as well as life cycle CO2 emissions were compared. While reaching the defined crashworthiness targets, weight reduction by 43 % over the body structure could be realized in comparison to the reference. As a secondary effect, the battery system capacity could be downsized by 3.3 kWh maintaining the intended driving range of 200 km. Assuming a production volume of 100000 vehicles per year, the aluminium lightweight measures could be realized for modelled additional part and joining costs of 1,015 Euro per vehicle. This value is then to be compared to the cost reduction due to the battery capacity downsizing potential of 3.3 kWh. The cost trade-off between the additional lightweight costs and the cost savings due to battery system downsizing can be found at energy specific battery system costs of approximately 300 Euro/kWh battery capacity. The life cycle analysis comparison of the full-steel and the full-aluminium electric vehicle shows that the exercised lightweight measures result in a greenhouse gas emission reduction by 1.5 tons over the complete lifespan of the electric vehicle including a mileage of 150000 km.
Perspektiven von Aluminium-Karosserien für Elektrofahrzeuge
Extreme sandwich-lightweight design with high degree of functional integration
2012
12 Seiten, 65 Bilder, 2 Tabellen, 4 Quellen
Conference paper
Storage medium
German
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