Ο κινέζος κατασκευαστής µπαταριών πιστεύει ότι η ενσωµάτωση της µπαταρίας και του σασί σε µία ενιαία πλατφόρµα είναι ο δρόµος για το µέλλον.
Η υπερασφαλής σχεδίαση του στοιχείου μπαταρίας περιλαμβάνει την τεχνολογία μη διάδοσης θερμότητας της CATL. Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και υπό ακραίες συνθήκες, αν ένα μεμονωμένο ηλεκτρικό στοιχείο (κελί) υποστεί θερμική αποσύνθεση, τα γειτονικά στοιχεία παραμένουν στην προβλεπόμενη θερμοκρασία και δεν μεταδίδεται η θερμότητα, αποτρέποντας έτσι την εξάπλωση της θερμικής αποσύνθεσης σε άλλα στοιχεία.
Ο κολοσσός των μπαταριών CATL, γνωστός για τις υψηλές δαπάνες του στην έρευνα και ανάπτυξη, παρουσίασε το νέο του σασί Bedrock. Η εταιρεία έχει επιδιώξει υψηλά πρότυπα ασφαλείας και η αρχιτεκτονική της συνδυάζει την ασφάλεια των στοιχείων της μπαταρίας με τη δομική ασφάλεια του σασί.
Για να επιβεβαιώσει τις δυνατότητές του, η CATL προχώρησε σε σειρά δοκιμών πρόσκρουσης. Η πιο χαρακτηριστική από αυτές ήταν μια δοκιμή πρόσκρουσης σε κολώνα με ταχύτητα 120 km/h, την οποία η εταιρεία παρουσιάζει ως την πρώτη του είδους της παγκοσμίως. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι τυποποιημένες δοκιμές αυτού του τύπου (pole crash tests) διεξάγονται συνήθως σε ταχύτητες 32–50 km/h, γεγονός που αναδεικνύει την ακραία φύση του συγκεκριμένου εγχειρήματος. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το σασί Bedrock διατήρησε την ακεραιότητά του, χωρίς να εκδηλωθεί φωτιά, έκρηξη ή θερμική αποσύνθεση.
«Το ανώτατο όριο ταχύτητας στους κινεζικούς αυτοκινητοδρόμους είναι γενικά 120 km/h», λέει ο διευθύνων σύμβουλος της εταιρείας, Yang Hanbing. «Ωστόσο, αυτή τη στιγμή δεν υπάρχουν κανονισμοί στη βιομηχανία που να καθορίζουν πρότυπα ασφαλείας για συγκρούσεις οχημάτων σε αυτή την ταχύτητα. Τα πρότυπα σύγκρουσης στα 120 km/h, τόσο ως κανονισμοί όσο και σε επίπεδο σχεδίασης σασί, παραμένουν ουσιαστικά ανεξερεύνητα. Προχωρήσαμε προληπτικά στην αύξηση της ταχύτητας των δοκιμών ασφαλείας μας, ώστε να διασφαλίσουμε ότι μπορούμε να προσφέρουμε στους χρήστες ένα αδιαπέραστο επίπεδο προστασίας ακόμη και σε ακραία σενάρια.»
Πέρα από τη δοκιμή πρόσκρουσης στα 120 km/h, τα στοιχεία της μπαταρίας υποβλήθηκαν σε αυστηρές αξιολογήσεις, όπως προσκρούσεις με έλκηθρο υψηλής ταχύτητας στα 60 km/h, δοκιμές κάμψης 90° και δοκιμές διάτρησης με πριόνισμα. Σε κάθε μία από αυτές τις δοκιμές, η μπαταρία παρέμεινε ασφαλής, χωρίς φωτιά ή έκρηξη.
Καινοτοµία στην απορρόφηση πρόσκρουσης
Το σασί Bedrock της CATL είναι τύπου «skateboard» και βασίζεται στην ταπεινή χελώνα. Όπως εξηγεί ο Hanbing, η τρισδιάστατη βιομιμητική δομή τύπου «καβούκι χελώνας» έχει σχεδιαστεί με ευφυή τρόπο ώστε να ενισχύει την ασφάλεια:
«Έχουμε ενοποιήσει τη δομή του αμαξώματος με το ενεργειακό διαμέρισμα, δημιουργώντας μια ιδιαίτερα ολοκληρωμένη και ενιαία ανώτερη και κατώτερη δομή. Μέσα από έναν σταυρωτό σχεδιασμό, σχηματίζουμε ένα πλέγμα που μοιάζει με καβούκι χελώνας. Η δομή αυτή διαχέει και μεταφέρει αποτελεσματικά την ενέργεια που παράγεται από τις συγκρούσεις κατά μήκος του πλαισίου, επιτυγχάνοντας μια κατασκευή σασί εξαιρετικά ανθεκτική σε παραμορφώσεις.»
Χάρη στον διαχωρισμό του σασί από το άνω τμήμα του αμαξώματος, η αρχιτεκτονική μπορεί να απορροφήσει το 85% της ενέργειας πρόσκρουσης ενός οχήματος, ποσοστό αισθητά υψηλότερο από το 60% που απορροφά ένα παραδοσιακό σασί. Αυτό μειώνει την εξάρτηση από το άνω μέρος του αμαξώματος για την ασφάλεια και επιτρέπει μεγαλύτερη ευελιξία στον σχεδιασμό των οχημάτων.
Για την αποσύνδεση της υψηλής τάσης, το σύστημα μπορεί να διακόψει άμεσα το κύκλωμα υψηλής τάσης εντός 0,01 δευτερολέπτου από τη στιγμή της πρόσκρουσης και να εκφορτίσει οποιαδήποτε υπολειπόμενη ενέργεια υψηλής τάσης εντός 0,2 δευτερολέπτων – ένα ακόμη σημείο αναφοράς για τη βιομηχανία, σύμφωνα με την CATL.
Η τέταρτη γενιά τεχνολογίας cell-to-chassis (CTC) της εταιρείας και η ανεστραμμένη σχεδίαση του στοιχείου της μπαταρίας μεγιστοποιούν τη χρήση του διαθέσιμου χώρου, ενώ ταυτόχρονα ελαχιστοποιούν τον κίνδυνο φθοράς από επαφή με το οδόστρωμα. Επιπλέον, το σασί υποστηρίζει μηχανικό, λογισμικό και ηλεκτρικό/ηλεκτρονικό (EE) διαχωρισμό, επιτρέποντας δυνατότητες αυτόνομης οδήγησης επιπέδου από L3 έως L4.
Εντυπωσιακά στατιστικά
Όπως επισηµαίνει η CATL, η δοκιµή µετωπικής πρόσκρουσης C-NCAP πραγµατοποιείται στα 56 km/h, ταχύτητα που παράγει ενέργεια σύγκρουσης ισοδύναµη µε πτώση από κτίριο ύψους 12 µέτρων. Αντίθετα, µια µετωπική σύγκρουση στα 120 km/h ισοδυναµεί µε πτώση από ύψος 56 µέτρων, παράγοντας ενέργεια σύγκρουσης 4,6 φορές µεγαλύτερη από αυτήν της πρόσκρουσης στα 56 km/h. Σε αυστηρότερες δοκιµές µετωπικής πρόσκρουσης σε κολώνα, η επιφάνεια πρόσκρουσης είναι µόλις το ένα έκτο σε σχέση µε αυτήν της µετωπικής πρόσκρουσης πλήρους εύρους, γεγονός που αυξάνει δραστικά την πίεση πρόσκρουσης. Σε ταχύτητα 120 km/h, η πίεση πρόσκρουσης ανά µονάδα επιφάνειας στο σασί κατά την πρόσκρουση σε κεντρική κολώνα είναι 21 φορές µεγαλύτερη από την αντίστοιχη πίεση σε πρόσκρουση 56 km/h πλήρους εύρους στις δοκιµές C-NCAP.
Έµφαση στη δοµή
Το σασί τύπου skateboard αξιοποιεί τρεις καινοτοµίες στον τοµέα των υλικών και της δοµικής τεχνολογίας και βασίζεται στην αρχή της χελώνας. Το πλαίσιο του αµαξώµατος και του ενεργειακού συστήµατος είναι ενιαίο και βαθιά συνδεδεµένο, προσφέροντας στο ενεργειακό σύστηµα αδιαπέραστη προστασία. Η εντυπωσιακή δοµή του, εµπνευσµένη από αεροπλανοφόρο, διαχέει τις δυνάµεις πρόσκρουσης µέσω πολλαπλών διαδροµών κατά τη διάρκεια µιας σύγκρουσης, επιβραδύνοντας σταδιακά το όχηµα και µειώνοντας σηµαντικά το βάθος και την ταχύτητα µε την οποία τα εµπόδια εισχωρούν στην καµπίνα. Η χρήση χάλυβα θερµικής µορφοποίησης υποβρυχιακής ποιότητας (submarine grade)µε αντοχή 2.000 MPa, κράµατος αλουµινίου αεροδιαστηµικής ποιότητας µε αντοχή 600 MPa και η ενσωµάτωση πολλαπλών δοµικών φραγµών ενισχύουν τη δυσκαµψία του σασί, καθιστώντας το ουσιαστικά απρόσβλητο από ζηµιές.
Σχεδιασµός υψηλής ακρίβειας
Ένα βασικό πλεονέκτημα του σασί τύπου skateboard είναι η ικανότητά του να μειώνει την προσπάθεια και το κόστος ανάπτυξης. Η πλατφόρμα της CATL ακολουθεί αυτήν την προσέγγιση, επιτρέποντας την ανεξάρτητη και παράλληλη ανάπτυξη του άνω και κάτω μέρους του οχήματος. Αυτό αναμένεται να μειώσει τον κύκλο ανάπτυξης ενός νέου οχήματος σε μόλις 12–18 μήνες – ένα ιδιαίτερα επιθυμητό ορόσημο για πολλούς κατασκευαστές.
Ο Hanbing αναφέρει ότι η ενσωμάτωση του χάλυβα θερμικής μορφοποίησης υποβρυχιακής ποιότητας και του κράματος αλουμινίου αεροδιαστημικής ποιότητας απαίτησε προσεκτική μελέτη για να ξεπεραστούν οι αντιφάσεις μεταξύ αντοχής υλικών, ελαστικότητας και μορφοποίησης, καθώς και τα προβλήματα διαστάσεων που προκαλούνται από την ανάκαμψη μετά την κάμψη (spring-back).
Η δομική σταθερότητα του σασί εξετάστηκε διεξοδικά μέσω υπολογιστικής ανάλυσης CAE πριν προχωρήσει σε φυσικές δοκιμές. Από την έναρξη του έργου μέχρι την ολοκλήρωση της δοκιμής πρόσκρουσης στα 120 km/h χρειάστηκε λιγότερο από ένας χρόνος.
«Ακολουθήσαμε μια διαδικασία τεσσάρων επιπέδων για την ανάπτυξη και επικύρωση, ξεκινώντας από τα υλικά, περνώντας στα επιμέρους εξαρτήματα, στα συστήματα και τελικά σε ολόκληρο το όχημα. Σε κάθε επίπεδο, η διαδικασία περιλάμβανε πολλαπλούς γύρους προσομοιώσεων, ανάλυσης ανθεκτικότητας και στη συνέχεια πειραματικής επικύρωσης.»
Όλες οι αξιολογήσεις του σασί και του οχήματος πραγματοποιήθηκαν στο Ινστιτούτο Έρευνας Αυτοκινητομηχανικής της Κίνας (China Automotive Engineering Research Institute – CAERI), το οποίο διαθέτει τα κατάλληλα συστήματα έλξης για αυτού του είδους τις δοκιμές. Επιπλέον, η απόδοση του Bedrock Chassis της CATL ως προς την ασφάλεια πρόσκρουσης έχει επαληθευτεί από την Κινεζική Ένωση Μηχανικών Αυτοκινήτου (CSAE).
Ο Κινέζος κατασκευαστής Avatr, ένας από τους μακροχρόνιους συνεργάτες της CATL, ορίστηκε ως ο πρώτος OEM που θα χρησιμοποιήσει τη νέα πλατφόρμα.
«Στη διαδικασία ανάπτυξης του σασί, υιοθετήσαμε μια ανοιχτή και συνεργατική προσέγγιση», λέει ο Hanbing. «Για ορισμένα υποσυστήματα, όπως οι μπαταρίες, ο ηλεκτροκινητήρας, η θερμική διαχείριση, ο έλεγχος τομέα πλαισίου και η παροχή και διανομή ισχύος χαμηλής τάσης, θα χρησιμοποιήσουμε τις δικές μας λύσεις. Για άλλα υποσυστήματα που είναι ήδη ώριμα και ικανοποιούν τις απαιτήσεις μας, θα συνεργαστούμε με εξωτερικούς εταίρους.»
