连续纤维复合材料电池包上盖的设计研究

轻量化技术可有效提高新能源汽车续航能力和驾驶性能,已被广泛应用于汽车的生产制造中。连续纤维复合材料在比强度、比刚度、热膨胀系数与抗疲劳性能等方面比传统金属更具有优势,开启了轻量化新时代。文章以新能源汽车核心部件电池包为研究对象,基于高压树脂传递模塑成型(HP-RTM)工艺,根据碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料的材料特点,对电池包上盖进行了轻量化设计。通过结构优化、工艺优化、连接方式优化等技术手段完成了电池包上盖的轻量化量产方案。电池包样机测试结果表明,采用碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料制作的电池包上盖可以有效提升电池包结构的强度、刚度以及耐疲劳性,综合减重达50%以上。文章所述的连续纤维复合材料轻量化设计方案也可为汽车其他零部件设计提供指导。

新能源汽车电池包上盖专用阻燃聚丙烯的研制

以聚丙烯(PP)为基体树脂,加入无卤膨胀型阻燃剂、增韧剂制备新能源汽车电池包专用阻燃 PP 材料,研究了阻燃剂、增韧剂种类及其含量对 PP 阻燃性能和力学性能的影响,以及阻燃剂对 PP 的耐水性及热稳定性的影响。结果表明,两种阻燃剂 FR 1420 和 HF 900 均能提高 PP 的阻燃性,当垂直燃烧等级达到 V 0 级时,FR 1420 和HF 900 的最低含量分别为 20%和 25%;添加 FR 1420 的 PP 的阻燃性、耐水性、热稳定性及力学性能均优于添加HF 900 的体系;三种增韧剂体系 POE8150,POEDF610,EPDM3745 复配 VMX6202 均能提高阻燃 PP 的冲击强度,其中 POEDF610 性价比最高,当其含量为 10%时,阻燃 PP 材料的冲击强度达到 25.5 kJ/m^2。采用该阻燃 PP 材料吸塑成型的新能源汽车电池包上盖各项性能可满足使用要求,达到客户的预期目标。

复合材料电池包上盖模压成形工艺参数优化

为研究复合材料电池包上盖最佳模压成形工艺参数组合,以某新能源汽车电池包上盖为研究对象,首先,选择模压过程中的4个主要工艺参数进行了9组材料级正交实验,检测并对比了层合板的拉伸及弯曲性能。结果表明:在模具温度为150℃、模压压力为10 MPa、预热时间为20 s、保温时间为500 s时,模压后材料的综合力学性能最好,抗拉强度为584.41 MPa、抗弯强度为870.58 MPa。其次,通过材料松弛性能实验确定材料模压时的广义Maxwell模型参数并进行电池包上盖的hyperworks模压仿真,以最大等效应力为判据,确定了最佳工艺参数组合,即模具温度为150℃、模压压力为10 MPa、预热时间为20 s、保温时间为500 s,模压后最小的最大等效应力为210.5 MPa。最后,对最佳工艺参数组合进行验证,结果表明,该产品满足生产及质量要求,说明此最佳工艺参数组合可用于复合材料电池包上盖的批量生产。