当下,由于能源问题和环境问题的严峻性日益严重,新能源的研究已成为当今制造业的重点,而电动汽车的研究更是我国交通运输业的战略重点。电池箱总成在新能源汽车结构中占据了重要的位置。在为新能源汽车提供了有效的能源以及动力的同时,由于单个电池的电荷相对较小,需要的数量大,造成电池箱总成过重,从而会影响汽车的加速性能和能达到的最高车速。目前电池箱总成本身占据了汽车总重的25%-30%,由于电池箱总成本身消耗了大量的电池效能,因此减轻电池箱的重量已经成为新能源汽车发展的当务之急。
现如今,汽车的电池箱一直采用耐疲劳性能极好的钢质材料来制造,并且应用开发技术已日趋成熟。研究人员通过在不同工况下的电动汽车电池箱强度分析,并且对电池箱的结构进行了优化设计研究,通过对电池箱局部结构进行了改进和优化,进而改善了局部结构上的应力集中情况,使电池箱的结构强度得到了提升。研究人员在有限元软件中对电池箱结构进行了优化设计,使电池箱的固有频率得到提高,并减小了电池箱的壁厚,在原有的结构基础上直接减少了电池箱20%的重量。
虽然研究人员对电动汽车的结构进行了优化设计,并且成功地减轻了金属电池箱的重量,但是却依然改变不了金属电池箱过重的事实。用金属材料设计的电池箱不仅自身重量过大,浪费汽车能源的利用率,同时与碳纤维、玻璃纤维等碳纤维复合材料相比,其比强度低、密封性低也成为重要的缺陷。
近年来,碳纤维复合材料以其质量轻、比强度高、比刚度高并且可一体化设计等特点,在汽车工业方面已经得到非常广泛的应用。国内外相关学者对汽车轻量化的研究已经取得了丰硕的成果,如今,在汽车悬架、车身、轮毂等相应的结构上都应用了碳纤维复合材料,从而来实现汽车的轻量化。
研究人员分别对碳纤维/环氧树脂复合材料与传统金属材料进行分析,并通过对比,发现碳纤维复合材料在减轻汽车电池箱重量的方面有着明显的效果,成功地降低了汽车电池箱体64%以上的重量,且该碳纤维复合材料能够满足CB17354-1998的标准要求,节省了汽车的能源利用率,可以用于电动汽车的开发研究;
而现在汽车电池箱过重已经成为电动汽车发展的阻碍,在前人的研究基础上,采用碳纤维/环氧树脂复合材料来实现汽车电池箱的轻量化,并且成功减轻了汽车电池箱60%左右的重量。