車両全体を軽減すると、範囲を効果的に増加させ、エネルギー消費を削減し、排出量を削減できます。それでは、安全性とパフォーマンスを確保しながら、バスの軽量化を達成するにはどうすればよいでしょうか？この記事では、3つの重要な側面を分析します：技術的なパス、ケーススタディ、トレンド。
A.パス
バスの軽量化は、主に材料、構造、およびプロセスの軽量化によって達成されます。
1。物質的な軽量化
従来の鋼を、炭素繊維複合材料、アルミニウム合金、マグネシウム合金、高強度鋼などの低密度の高強度材料に置き換え、重量を大幅に減らし、耐食性を改善します。一部の材料もリサイクル可能です。
ただし、これらの材料は、高コスト、複雑な製造プロセス、材料への参加の難しさなどの課題に直面しています。
さまざまな材料の利点と短所について学びたいですか？
炭素繊維複合材料は非常に高い特異的強度と弾性率を持ち、耐食性で疲労耐性であり、広範な設計の柔軟性を提供します。それらは主にボディパネル、フレーム、バッテリーボックスで使用されます。しかし、高コストと修理の困難は、彼らの広範な採用を妨げる大きな障害です。アルミニウム合金は、鋼の3分の1の密度を持ち、優れた腐食抵抗、処理の容易さ、リサイクル可能性を提供します。車両のフレーム、スキン、シャーシコンポーネント、ホイール、インテリアトリムで広く使用されています。ただし、初期コストは従来の鋼よりも高く、参加プロセスに課題があります。
マグネシウム合金は現在、最も軽い金属構造材料であり、アルミニウムよりも3分の1の密度があります。優れた減衰とシールドの特性を提供し、ステアリングホイールやインストルメントパネルブラケットなどの小さなコンポーネントでよく使用されます。ただし、費用がかかり、耐食性が比較的不十分で、高温のクリープ抵抗が低くなります。
高強度鋼は、厚さを減らすことで性能を維持しながら、体重を減らすことができます。これは、バスボディフレームとシャーシの主要な構造コンポーネントで広く使用されており、現在、費用対効果が高く技術的に成熟した軽量材料です。
2。構造的な軽量化
コンピューター支援エンジニアリングと最適化アルゴリズム、詳細な車両構造の設計、および冗長材料の除去は、最小限または追加の材料で構造性能を改善し、費用対効果の高いソリューションを提供することができます。このアプローチには、高い設計およびシミュレーション機能も必要です。
どのような最適化戦略がありますか？
トポロジの最適化：制約とパフォーマンスの目的に基づいて、特定の設計スペース内で、革新的な力輸送構造を実現するために、最適な材料分布パスが求められています。
寸法最適化：定義された構造レイアウトが与えられた場合、コンポーネントの厚さ、断面形状、および寸法の最適化。感度分析は、厚さがパフォーマンスに鈍感であるが体重に敏感で最適化と削減を可能にする成分を特定するために、研究でよく使用されます。
地形の最適化：主に板金部品に使用されるこのアプローチは、rib骨などの方法を介して剛性を高め、それにより薄い材料を使用できます。
多目的最適化設計：同時に、複数のパフォーマンス目標（質量、剛性、振動頻度など）とさまざまな動作条件（曲げ、ねじれ、ブレーキなど）を考慮して、最適な全体的なソリューションを見つけます。このタイプの最適化には、通常、高度なアルゴリズムと高性能コンピューティングが必要です。
3。軽量化プロセス
製造方法の改善と、統合成形、レーザー溶接、熱成形などの参加技術は、コンポーネントの数を減らし、全体的な体重減少を達成し、生産効率を向上させることができます。ただし、これには生産ラインと機器のアップグレードが必要であり、重要な初期投資が必要です。
これらのプロセスが何であるかを知りたいですか？
複合材料の真空注入モールディング（VIP）や樹脂伝達モールディング（RTM）などの統合された成形プロセスは、大型の統合コンポーネントを生成し、コネクタの数と重量を減らすことができます。
熱酸化：高強度のスチールシートが加熱され、単一のプロセスで形状にスタンプされ、複雑な形状と非常に強い部分が生じます。
ハイドロフォーミング：チューブは、内部高圧液を使用して金型空洞に拡張され、複雑な中空構造を作成し、溶接を減らし、剛性と強度を改善します。
高度な結合テクノロジー：類似の素材に参加することは、軽量化の重要な課題です。レーザー溶接、セルフピアスリベット（SPR）、フロードリルネジ（FDS）、接着剤結合などの高度な結合技術は、接続要件を満たし、混合物質の車体の信頼性を確保するために広く使用されています。
モジュラー設計：複数の関数が単一のモジュールに統合され、部品の数、アセンブリ時間、重量が減少します。
B.ケース
高度なバスメーカーは、軽量化技術で多くの有益な調査と実践を実施しています。彼らは通常、複合材やアルミニウム合金などの軽量材料の使用に特に重点を置いて、材料の革新、構造的最適化、および高度な製造プロセスを通じて体重減少の目標を達成します。
VDLバス＆コーチオランダからのCITEAシリーズバスは、発泡樹脂フォーミュラと真空拡張プロセス（VEXテクノロジー）を備えた複合コンポーネントを利用し、コンポーネントの重量を最大45％削減し、生産効率が高いことを達成し、優れた火災遅延を示します。
フォルクスワーゲンドイツの電動タイプ2バスのコンセプトカーは、生成デザインを利用してホイールの軽量化を最適化し、強度を維持しながらホイールの重量を18％減らします。
Yixing Electric Autoまた、中国科学アカデミーの金属研究所は、世界初のマグネシウム合金軽量電気バスを立ち上げるために協力しました。 8.3メートルのバスは、完全に226kgのマグネシウム合金で構成されたボディフレームを備えており、鋼と比較して780kgを節約し、アルミニウム合金と比較して110kgを節約しています。
Yangtse Auto12Mウルトラライトウェイト電気バスは、高強度のアルミニウム合金、サンドイッチコンポジットシャーシ、モジュラーボディフレーム、新しい構造コネクタ、および結合プロセスなど、他の革新的なデザインを利用しています。これにより、比較可能な従来のバスと比較して、車両の重量が3分の1減少します。 6〜25メートルの範囲の車両のモジュラー生産により、従来のプロセスと比較して溶接作業負荷が90％減少し、製造プロセス中に発生した廃水と廃棄物汚染に基本的に対処します。
C.トレンド
マルチマテリアルハイブリッドアプリケーションは主流になりつつあります。単一の「魔法の素材」だけに依存することは非経済的です。ハイブリッド戦略は、パフォーマンス、重量、コストの間の最適なバランスを達成できます。
デジタル化とインテリジェンスドライブの設計の進歩：CAEシミュレーション、トポロジの最適化、多目的最適化などのデジタル設計方法は、軽量化開発の中心となり、エンジニアが最適なソリューションをより迅速に見つけるのに役立ちます。
プロセスイノベーションは、低コストと高効率に焦点を当てています。材料と構造設計には高度なプロセスが必要です。将来のプロセスの研究開発により、コストの削減、生産サイクル時間の改善、安定性の向上に焦点を当てます。電化とインテリジェンスとの深い統合：
軽量化は、「3つの電気」（バッテリー、モーター、電子制御）システムの統合設計を補完します。さらに、インテリジェントなスケジューリングや予測クルーズコントロールなどのインテリジェントな接続技術は、運用レベルでエネルギー消費を最適化し、車両の固有の軽量化をさらに強化することができます。
完全なライフサイクル評価に焦点を当てる：軽量化は、車両の使用段階での省エネの節約だけに焦点を当てるべきではありません。また、材料生産、製造、リサイクルなど、プロセス全体にわたるエネルギー消費と環境への影響も、車両のライフサイクル全体で最適な炭素削減を目指して努力しています。
結論
バスの軽量化は複雑なシステムプロジェクトであり、材料、構造、プロセスの3つの主要なアプローチの調整された開発の結果です。その中心的な目標は、安全性、パフォーマンス、コスト管理を確保しながら、科学的に体重を減らすことです。将来的には、バスの軽量化は単に体重を減らすだけではありません。これは、電化、インテリジェンス、グリーン開発と深く統合され、完全なライフサイクルの観点から考慮されます。これにより、バス業界はより効率的かつ持続可能な開発に向かっています。
https://www.yangtseauto.com/bus/electric-ultra-lightweight-bus-12m.html
