新能源汽车用哪家电池_ 新能源汽车用碳纤维材料电池箱体的设计分析

动力电池作为新能源汽车能源供应的核心部件，其性能直接影响新能源汽车的性能表现。 其中，动力电池外壳作为动力电池的载体，在动力电池的安全工作和防护方面发挥着重要作用。 传统的电动汽车动力电池外壳多采用金属材料制造，随着制造材料的发展，为了提高新能源汽车的经济性，实现动力电池的轻量化，复合材料已被应用于动力电池外壳设计中。

此次，以无铜包复材料为目前为止的大型汽车制造商设计开发的碳纤维电池壳为例，叙述了该产品的设计构想，结合碳纤维复合材料的特征，满足电池壳产品的使用需求，使动力电池壳产品的轻量化最大化。

电池盒对产品的功能要求

电池外壳作为电动汽车用功率电池的保护部件，对结构设计、重量等要求很高，在确定电池模块的重量和尺寸后，设计电池外壳时要考虑的因素很多。 首先，电池盒是电池模块的载体，电池模块必须通过它与车身连接。

其次，动力电池一般设置在车身下部，考虑到电池模块的作业环境，电池盒需要具有对模块的保护功能，需要考虑模块的防水防尘和道路环境对电池盒的腐蚀，电池盒能够承受车辆运行中的振动和冲击等

碳纤维材料优势分析

动力电池壳材料的要求是高强度、轻量化、优异的耐腐蚀性，碳纤维在这三方面具有很大优点，首先碳纤维复合材料具有高比强度(材料的拉伸强度与密度之比)和比弹性模量(材料的弹性模量与密度之比)，其比强度是钢材的5倍，碳纤维与环氧树脂复合的密度为1.4kg/m3

车用碳纤维电池壳的工艺设计

碳纤维复合材料制品的成形方式有很多种，其中适用于碳纤维电池外壳的加工技术有模具、真空辅助成形技术( VARI )、RTM等。 冲压、RTM技术适用于零件批量大的情况，VARI技术所需模具成本低，成型品纤维含量高，但成型全过程耗时，批量小，成本低的零件生产。 根据零部件产量、成本等要求，根据国内现有复合材料厂家的技术能力，对这三种技术进行了比较，本产品选择了VARI技术。

VARI是一种用真空辅助成形干织物的技术方式，其技术原理是在单面刚性模具上用柔软的真空袋薄膜复盖纤维增强材料，用真空负压排除模腔内的气体，用真空负压驱动树脂流动，实现纤维及其织物中树脂的浸渍。

电池外壳的技术方案是，用母模成形模具，对表面进行镜面加工，在模具上铺设一定层数的碳纤维坯料后，用气坝的气坝进行辅助，用真空泵将混合的树脂材料吸引到纤维布上，最后使其固化。 硬化成形后脱模，切断加工需要边界和开孔的部位。

整体结构设计

根据蓄电池模块的形状和配置方式，基于结合动力蓄电池在车身上的位置，尽可能利用空间的原则，该蓄电池壳体的外包设计成接近方形的壳体结构。

主体结构层用碳纤维布铺设，辅助树脂，连接处使用金属接头，金属接头和主体结构层之间用结构橡胶连接。 电池模块组和外壳之间用金属紧固件连接。

为了增加零件的强度和模式，在一些大面积结构方面加强筋是提高结构稳定性的典型形式，但由于盖筋装载效率相对较高，重量较低，因此本电池壳采用盖筋那样的肋和肋来加强结构。 考虑到连续纤维复合材料的特性，碳纤维增强结构的加强筋和加强筋设计成等厚度。

铺路设计

电池外壳的碳纤维织物采用T300-3K和T300-12K，以两种织物混合的方式，共采用10层碳纤维平织物和树脂的设计。 在铺路时，主要考虑了铺路角的均衡性、同一铺路方向的数量要求、铺路的对称性、铺路层间角度的偏差、最大连续铺路数的限制等注意事项。 电池外壳的部件采用10张平纹织布交替排列的方式，层压方式为

电池壳体仿真分析

碳纤维动力电池壳体从G-Load、模态分析、振动和冲击4个方面对动力电池壳体结构进行仿真分析，为动力电池系统的耐久性研究和结构优化提供参考。 通过对该碳纤维电池壳体的模态分析、机械冲击分析和振动分析，该碳纤维电池壳体满足设计要求。

本文研究了无涂层碳纤维复合材料用于动力电池外壳的轻量化设计方法，并通过有限元模拟分析对其设计进行了验证。 分析结果表明，碳纤维复合材料电池壳在结构模式、机械冲击和结构疲劳方面完全令人满意。 碳纤维复合材料动力电池壳的设计重量为12kg，SMC复合材料动力电池壳的重量为15.5kg，整体减量3.5kg，体重减量22%，实现减量指标