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碳纤维复合材料电池箱体的设计盘点
 2024年08月13日 |阅读次数:541

新能源汽车乘势而起,推动汽车产业可持续发展。新能源汽车以电力作为动力源,驱动汽车行驶,所以汽车中的动力电池也决定了新能源汽车的行驶距离和行驶速度,直接影响汽车的性能表现。


电池箱体作为电动汽车用动力电池的防护零件,对结构设计、重量等方面的要求都很高,在电池模块的重量和尺寸确定后,设计电池箱体时考虑的因素比较多。


首先电池箱体是电池模块的承载件,电池模块需要通过它连接到车身上。其次,动力电池一般安装在车体下部,考虑到电池模块的工作环境,电池箱体需要具有对模块的防护功能,需要考虑模块的防水防尘以及道路环境对电池箱体的腐蚀,电池箱体还需要考虑承受车辆运行过程中的振动和冲击等。根据电池模块的形状和布置方式,结合动力电池在车身上的位置,本着尽量利用空间的原则,此电池箱体的外包络设计为接近方形的箱体结构。


电池箱主体结构层由碳纤维布铺附而成,并且辅以树脂,在连接处使用了金属接头,金属接头和主体结构层之间用结构胶连接。电池模块组和箱体之间采用金属紧固件进行连接。为了增加零件的强度和模态,在一些大面积的结构面上,加强筋是提高结构稳定性的典型形式,而帽形筋条相对来说承载效率高、重量低,本电池箱体采用了类似帽形筋条凸筋和凹筋对结构进行了加强。鉴于连续纤维复合材料的特性,碳纤维加强结构凸筋和凹筋处做等厚设计。在铺层设计方面,电池箱体的碳纤维编织布采用了T300-3K和T300-12K,两种织布混合的方式,共10层碳纤维平纹织布加树脂的设计。铺层时主要考虑了以下注意事项:铺层角的均衡性、同一铺层方向的数量要求、铺层的对称性、铺层层间角度的偏差、限制大连续铺层数。电池箱体零件采用了10层平纹织布交叉平铺的方式,铺层方式为[0 /45 /0 /45 /0 /0 /45 /0 /45 /0]。在连接设计方面,电池模块需要通过电池箱体连接在车体上,电池箱体在连接处采用了金属紧固件进行连接,这些紧固件部分采用埋入方式,通过控制埋入的深度使连接处能够承受较高的拉伸强度;部分紧固件和碳纤维本体之间采用结构胶粘结在一起。另外可利用有限元仿真分析软件对以上设计进行验证,分析结果表示该碳纤维复合材料电池箱在结构模态、机械冲击和结构疲劳方面完全满足要求。


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