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輕量化——新能源(yuán)汽車電池托盤新工藝鎂合金應用的(de)前景
在(zài)碳中和背景下,新能源汽(qì)車(chē)發展趨勢較為明確。電池模塊是汽車的核心組成部分,而電池托盤作為整個電池模塊的支撐,也經曆了從材料到工藝的創新發展,具有多種功能性係統融合的(de),可靠(kào)性更(gèng)高、功能更豐富的電池托盤將是未來的發展方向。
近年來,汽車行業發展較快,已經一(yī)躍成為我國(guó)經濟的支柱產業,汽車已成(chéng)了人們出行必不可少的工具。但汽車的日益增多也(yě)帶來了能源浪費、環境汙染等問題,人們呼(hū)籲節能減排、輕量化、綠色可持續發展的聲音愈加強烈。
新能源汽車(chē)三(sān)電係統由於(yú)新能源汽車電池箱工況環(huán)境惡劣,會受高低溫變化、撞擊、水等影響,因而對電池係統結構要(yào)求較高。特別是電池托盤(pán),它長時間地承受著蓄電池的重量,並受到運行中的加(jiā)減速變化(huà)、轉向、顛簸撞擊、高低溫(wēn)變化等影響,而且它位於汽車的前艙裏的前縱梁位置,易接觸到(dào)水、機油等液體,易腐蝕,因而(ér)電池托盤需具備高強度、耐腐蝕(shí)等性能。
新能源汽車動力電池盒分為托盤和上蓋。電池托(tuō)盤,主要用於承載電池模塊,一般采用金屬製作,上蓋主要起密(mì)封、保護(hù)作(zuò)用,可采用金屬或是複合(hé)材料製作,相對於托盤來說(shuō)更輕薄。動力電(diàn)池盒的(de)主要作用(yòng)是承載電池模塊,起到(dào)密封保護作用,對電(diàn)池包的正(zhèng)常工作至關重(chóng)要。
鋼製電池托盤
其中傳(chuán)統的(de)電池托盤多采用鋼材製成,其(qí)結構穩固、強度高(gāo),目前鋼製電(diàn)池托盤,主(zhǔ)要采用的材(cái)料為高(gāo)強鋼,其具有價格經濟,有優良的(de)加工及焊接性能,獲得許多公司的青睞,在實際路況中由於電池托盤受到不同工況的(de)影響,如易受到碎石(shí)的衝(chōng)擊等(děng),而鋼托盤因為有良(liáng)好的抗石(shí)頭衝擊的能(néng)力。
但(dàn)在輕量化(huà)方麵(miàn)存在局限,鋼材的重量較大,不(bú)利於提升整(zhěng)車的能效表現:第一:其重量較大;第二:鋼製電池(chí)托盤的耐腐蝕性能較差;第(dì)三:鋼製電池托盤由(yóu)於其剛性較差。
鑄(zhù)鋁電池托盤
鑄鋁(lǚ)電(diàn)池托盤,采用整體一次成(chéng)型,其具有(yǒu)靈活的設計樣式,托盤成型後不需要進行進一步的焊(hàn)接工序,因此其(qí)綜合力學(xué)性能較高;由於采用了鋁合金(jīn)材料,因此其重量也進(jìn)一步降低,這種結構電池托盤常用於小能量電池包中。
擠壓鋁合金電池托盤具有高剛性、抗震動、擠壓及衝擊等性能,其具有設計靈活、加工方便、易於(yú)修改(gǎi)等優(yōu)點(diǎn)。但是製造工席並比(bǐ)較多,焊接工藝複雜(zá)、焊接變形,接密封不嚴。鋁型材焊接電池托盤是目前(qián)主流的(de)電池托盤(pán)設(shè)計方案,通過型材的拚接及加工來滿足不同的需求。
鑄鋁托盤將原(yuán)本需要鉚接、衝壓、焊(hàn)接複雜(zá)工藝化繁為(wéi)簡,減(jiǎn)少了加工工藝,減低了零件重量,實現了(le)成本降低,提升產品競爭力。
鎂合金托盤
采用更輕(qīng)盈、更具性價比的新型材料,是實現電池箱體輕量化的重要措施。就目前的技術發展(zhǎn)來看,鋁合金(jīn)、鎂合(hé)金、碳纖維及工程塑料等新材料在電池(chí)箱上的應(yīng)用將成為大勢所趨。而其中,鎂(měi)合金是最輕的工程結(jié)構材料(liào),要比鋁合金還(hái)要輕30%,是實現電池箱體輕量化的重要利器。
鎂合金密(mì)度比鋁合金小(xiǎo)33%,比鋼小77%;在同等剛性條件下,1磅鎂的堅固程(chéng)度等於1.8磅為鋁和2.1磅的鋼。鎂合金應(yīng)用在電動汽車動力蓄電池箱上,從一款商務車原車鋁合金(jīn)電池箱原重54 kg,采用鎂合金整體箱重量隻(zhī)有23kg,減輕了57%;輕量化效果非常顯著。
鎂加工企業深化與下遊企業合作(zuò),鎂電池包結(jié)構件需求有(yǒu)望放量。鎂合金托盤多采用(yòng)壓鑄或擠壓成型工藝,其加工難度(dù)相對較高,但成品具有較高的精度和穩定性且(qiě)鎂合金具有極高的輕量化效果,能夠顯著提(tí)升新能源汽車的能效表(biǎo)現。但(dàn)鎂合金的耐腐蝕性較差,需要進行(háng)特殊的表麵處理以提高其耐久性。此外(wài),鎂合金(jīn)的鑄造工藝和成本相對較高。
麵對新能(néng)源(yuán)汽車市場的激烈競爭,實現電池托盤的(de)減重和降本增效成為行業發展的重(chóng)要方向。
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