碳纤维复合材料在电动汽车电池箱体设计分析
江苏博实科技：蓄电池作为电动汽车能源的供给部件，其性能的优劣直接影响到电动汽车的性能展现。汽车电池箱体作为蓄电池的载体，在电池工作的性能和防护安全方面起到重要作用。传统的电池箱体选材多采用金属材料，为了提高新能源汽车的整体性能，实现轻量化，碳纤维复合材料被逐渐应用到汽车电池箱体上了。（碳纤维汽车轻量化产品（图））
电池箱体作为汽车动力电池的保护配件，对结构设计和自重要求较高，电池模块的重量跟尺寸确定之后，电池箱体的设计不仅要考虑电池模块的承载件，还需要对电池模块起到一个保护作用。由于蓄电池一般是安装在车体下面，电池保护箱体还需要考虑到防水防尘和道路环境对其侵蚀的情况，在行驶过程中，还要考虑路况颠簸造成车辆震动和冲击等状况。
（碳纤维电动汽车电池保护箱体）
以博实为某汽车厂商生产的碳纤维复合材料电池箱体为例。根据电池模块的形状和布置结构，以及结合其在动力汽车车身上的位置，根据最大化利用空间的原则，电池箱体外形设计成接近方形箱体的结构。箱体主体结构由碳纤维复合材料构成，在连接处使用了金属材质接头，接头与主体的结构层之间采用结构胶连接，电池模块组与箱体之间采用金属紧固件进行连接。
为了增加零部件的强度和模态，在一些面积较大的结构面上，通常采取加强筋来对结构的稳定性进行提升。我司在该电池箱体上采取了类似帽形的筋条凸筋和凹筋对结构进行了加强，帽形筋条相对来说重量轻，承载效率高，鉴于连续碳纤维复合材料的特性，我们队碳纤维加强结构凸筋和凹筋处做了等厚处理。
（碳纤维电动汽车电池保护箱体）
电池箱体的碳纤维编制布采用常用的T300-3K和T300-12K两种织布混合的方式，辅以树脂进行共计10层平纹支部交叉平铺的铺层设计，铺层角度为[0/45/0/45/0/0/45/0/45/0]。在铺层的时候需要考虑铺层角的均衡性、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、限制最大连续铺层数。确保碳纤维电池箱体拥有较好的性能。
我们对同一批次的碳纤维电池保护箱体进行了首件和抽检测试，主要从产品重量、模态分析、过载负荷、防水防尘、模拟震动和冲击几个方面来进行实况模拟测试，结果显示：该批碳纤维电池保护箱体重量仅有同体积传统金属材质电池保护箱体的35%左右；铺层设计方面能满足载重和强度的需求；在模拟震动和冲击的实况测试中，碳纤维电池保护箱体外表无明显损坏，纤维铺层无断裂，仍能保持良好的性能状态；在防水防尘测试中，能达到很好的密封状态，未发生电路短路状况。
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