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Dec 16, 2023

Présentations GDIS passées

Les véhicules électriques sont arrivés sur le marché, démontrant de nouvelles technologies et de nouveaux défis pour les équipementiers et leurs fournisseurs. Un axe important de la recherche et du développement actuel a été lié aux propriétés des cellules.

Les véhicules électriques sont arrivés sur le marché, démontrant de nouvelles technologies et de nouveaux défis pour les équipementiers et leurs fournisseurs. Un axe important de la recherche et du développement actuel a été lié à la chimie des cellules, qui s'améliore à un rythme rapide. En plus de cela, de nouvelles exigences en matière de sécurité et de performances sont exigées, ce qui entraîne une évolution constante du plateau de batterie. Dans cette direction, Gestamp définit une solution innovante de boîtier de batterie en acier, qui peut être appliquée dans une large gamme de segments de véhicules électriques.

Quatre exigences fondamentales ont été établies pour ce système révolutionnaire : une capacité énergétique élevée, des emboutissages à haute formabilité, un processus d'assemblage simplifié et des performances de sécurité élevées. Ces quatre piliers ont été utilisés pour développer le premier concept cell-to-pack. Les traverses ont été supprimées, laissant plus d'espace pour des cellules supplémentaires. Les boîtiers ont été repensés en tirant parti d'alliages d'acier emboutis très profonds. Les technologies d'assemblage ont été sélectionnées en tenant compte de l'apport d'énergie du processus afin de réduire la distorsion finale et d'améliorer la qualité de l'assemblage final.

La nouvelle conception du boîtier de batterie en acier Gestamp a permis d'augmenter le stockage d'énergie de 15 % en utilisant le même emballage extérieur. Les composants ont des géométries simples avec un haut degré de fabricabilité. Le corps et le boîtier de batterie fonctionnent comme un système holistique, ce qui donne lieu à une solution plus légère et à haute résistance aux chocs.

Avec la croissance rapide du marché des véhicules électriques (VE), la sécurité globale des batteries devient de plus en plus importante. L'une des tâches les plus difficiles consiste à minimiser l'intrusion dans le boîtier de la batterie lors d'une collision sous une charge d'impact latéral. Les bas de caisse et le renforcement des bas de caisse sont essentiels à la résistance de la zone périphérique locale pour absorber la charge latérale. Dans cette étude, une conception de tubes d'acier empilés verticaux (CVST) est proposée pour le renforcement des bas de caisse, utilisant des nuances d'acier de 1 500 et 1 200 MPa. Ses performances sont évaluées par rapport à une conception d’extrusion d’aluminium comparable. Avec la parité de masse, la conception CVST permet d'obtenir de meilleures performances en termes de force maximale dans l'analyse de flexion en trois points. Les avantages en termes de coût de la conception simple en tubes d'acier ainsi que les émissions de gaz à effet de serre par rapport aux solutions en aluminium extrudé sont évalués.

Des conditions de charge proportionnelle idéales avec des chemins de déformation linéaires sont rarement rencontrées dans les applications de formage et de fracture automobiles. Malgré cela, la majorité des modèles de formation et de fracture, tels que les courbes limites de formation et les surfaces de fracture phénoménologiques, ont été proposés sous l'hypothèse de chemins de déformation linéaires. Dans la présente étude, l'influence des chemins de déformation non linéaires sur le comportement à la rupture de l'acier automobile DP1180 a été étudiée expérimentalement. Le DP1180 a été soumis à des historiques de déformations bilinéaires, le premier chemin étant un étirement proportionnel dans le plan dans des conditions uniaxiales, planes et égaux-biaxiales. Des coupons de fracture ont ensuite été extraits et testés pour la deuxième étape de chargement, du cisaillement à la tension biaxiale. Les données expérimentales ont ensuite été utilisées pour évaluer les modes de fracture phénoménologiques populaires utilisés dans l'industrie et le monde universitaire, tels que les modèles de dommages Johnson-Cook et GISSMO. Il est démontré que les modèles de fracture phénoménologiques qui utilisent des indicateurs de dommages basés sur les déformations peuvent entraîner des erreurs significatives dans les chemins de déformation non linéaires. Une approche de modélisation alternative est proposée en définissant un « potentiel de rupture » basé sur les contraintes qui peut être calibré avec des données d'essai proportionnelles et nécessite un modèle de dommage phénoménologique pour le chargement non linéaire. Enfin, des recommandations et des bonnes pratiques sont discutées pour minimiser les tests requis pour caractériser le comportement constitutif et à la rupture pour les applications en cas de collision.

Les équipementiers s’orientent rapidement vers l’électrification de leurs flottes de véhicules. Cette transition du groupe motopropulseur du moteur à combustion interne (ICE) aux véhicules électriques à batterie (BEV) présente une opportunité importante pour l'acier, en particulier avec les boîtiers de batterie. Alors que de nombreux équipementiers envisagent activement des boîtiers de batterie en acier pour les petits véhicules grand public, ils ont tendance à utiliser des boîtiers en aluminium pour les plates-formes plus grandes. La préférence pour l'aluminium peut être attribuée au besoin d'allégement, à la non-disponibilité de conceptions en acier efficaces pour l'analyse comparative, aux temps de programme courts pour la conception détaillée et au manque de conceptions légères développées et promues par les fournisseurs de premier plan. ArcelorMittal a développé une famille d'acier des solutions de boîtiers de batterie pour répondre aux besoins spécifiques et variés de nos clients du secteur automobile. Ces solutions allient une conception innovante à une utilisation judicieuse des nuances d'acier disponibles chez ArcelorMittal. Certaines options incluent :