現如(rú)今政府大力(lì)提倡環保和可再生能源,新能源汽(qì)車(chē)乘勢而起,推動汽車產業可持續發展。新能源汽車以電力作為動力源,驅動汽車行駛,所以汽車中的動力電池也決定了新能源汽車的(de)行駛距離和行駛速度,直接影響汽(qì)車的性能表現。
(圖示:電動汽車(chē)電池(chí)箱)
動力電池箱體作為動力電(diàn)池的載體,在動力電(diàn)池安全工作(zuò)和防護方麵起著關鍵作(zuò)用(yòng)。傳統(tǒng)電動汽車動力電池箱體大多采用金屬材料製造,隨著製造材(cái)料的發展,為了(le)提高新能源汽車經濟性,實現動力電池輕量化,複合材料被逐漸應用到動力箱體設計中。
蘇(sū)州香蕉视频ios污污污複合(hé)材料專(zhuān)注碳纖維(wéi)箱體領域,為國內外諸多(duō)廠商提供碳纖維醫療箱、碳纖維電池箱、碳纖維軍用運輸箱等箱體產品。本文邀請了挪(nuó)恩複材的工作人員,以某(mǒu)品牌新能源汽車電池箱為研究對象,結合碳纖維複合材料設計的特點,為我們設計碳纖維(wéi)動力電池箱(xiāng)體以滿足動力電(diàn)池輕量化的需(xū)求。
電(diàn)池箱體作為電動汽車用動力電池的(de)防護零件,對結構設計、重量等方麵的要求都(dōu)很高,在電池模塊的重量(liàng)和尺寸(cùn)確定後,設計電池箱體時考慮的因素比較多。
首(shǒu)先電(diàn)池箱體是電池模塊的承載件,電池模塊需要通過它連接到車身上。其次,動力電池一般安裝在車體下部(bù),考(kǎo)慮到電池模塊的工作環境,電池箱體需要具(jù)有對(duì)模塊的防護功(gōng)能,需要(yào)考慮模塊的防水防塵(chén)以及道路(lù)環境對電池箱體的腐蝕,電池箱體還需(xū)要考慮承受車輛運行過程中的振動和衝擊等。
根據香蕉视频ios污污污複材此前的試驗數據顯示,此前香蕉视频ios污污污複材定製的碳纖維複合材料箱(xiāng)體結構順利(lì)通過(guò)防水測試(MIL-STD-810F-512.4聯邦測試標準浸水測試)、IP防護等級測試(shì)(ASTM IP65)、落錘衝擊測試(ATA300)以及振(zhèn)動/雨淋測試(shì)(ASTMB4169,DC-18)等測(cè)試,在防水防震、耐腐蝕耐鹽霧、抗強(qiáng)衝擊等方麵具備(bèi)明顯優勢。
根據電池模塊(kuài)的形狀(zhuàng)和布置方式,結合動(dòng)力電池在(zài)車(chē)身上的位置,本(běn)著盡量利用空間的原則,此電池箱體的外包絡設計為接近方形的箱體結構。電池箱主體結構層由碳纖維布鋪附而成(chéng),並(bìng)且輔以樹脂,在連接處使用了金屬接頭,金屬(shǔ)接頭和主體結(jié)構層之間用結構膠連接(jiē)。電池模塊組和箱體之間采用金屬緊固件(jiàn)進行連接。
為了增加零件的強度和模態,在一些大麵積的結構麵上,加強筋是提高(gāo)結構(gòu)穩定性的典型(xíng)形式,而帽形筋條(tiáo)相對來說承載效率高、重量低,本電池箱體采用了類似帽形筋條凸筋和(hé)凹筋對結構進行了加強。鑒於(yú)連續纖(xiān)維複合材料的(de)特性,碳纖維加強結構凸筋和(hé)凹(āo)筋處做等(děng)厚設計(jì)。
在鋪層設計方麵,電池箱體的碳纖(xiān)維編織布采用了T300-3K和T300-12K,兩種織布混合的方(fāng)式,共10層碳纖(xiān)維平紋織布加樹脂的設計。鋪層(céng)時主要考慮了以下注意事項:鋪(pù)層角的(de)均衡性、同一鋪層方向的數量要求、鋪層的對稱性、鋪層(céng)層間(jiān)角(jiǎo)度(dù)的偏差、限製最大(dà)連續(xù)鋪層數。電池箱體零件采(cǎi)用了10層平紋織(zhī)布交叉平鋪的方式,鋪層方式為[0 /45 /0 /45 /0 /0 /45 /0 /45 /0]。
在(zài)連接設計方麵,電池模塊需要(yào)通過電池箱體連接在車體上,電池箱(xiāng)體在(zài)連接處采用了金屬緊固件進行連接,這些緊固件部分采用埋入方式,通過(guò)控製埋入的深度使連接處能夠承受較高的拉伸強度;部分緊固件和碳纖維本體之間采用結構膠粘結在一起。
可利用有限元仿真分析軟件對以上設計進行驗證(zhèng),分析結果表示該碳纖維複合材料(liào)電池(chí)箱在結構模(mó)態、機械衝擊和結構疲勞方(fāng)麵完全滿足要求,並且輕量化效(xiào)果明顯。
結合碳纖維複合材料電池箱可達十年以上(shàng)的使用年(nián)限,相(xiàng)較傳統材(cái)料車用(yòng)電池箱,碳(tàn)纖維(wéi)複合材料電池箱在輕量化、耐用性以及使用年限等方麵(miàn)都擁有明顯(xiǎn)優勢,而本次介紹的針對碳纖維電池(chí)箱的設計思路也值得借鑒(jiàn)。