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輕量化——新能源汽車電池托盤新工(gōng)藝鎂合(hé)金應用的前景
在碳中和背景下,新(xīn)能源汽車發展趨(qū)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(de)創新發展,具有多種功能性係統融合的,可靠性更高、功能更豐富的電池托盤將是未來的(de)發展方向。
近年來,汽車行業(yè)發展較快,已經一躍成(chéng)為我國經濟(jì)的支柱產業,汽(qì)車(chē)已成了人(rén)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(fèi)、環境汙染(rǎn)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。
新能源汽車三電係統由於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(shuǐ)等影響,因而對電池係統結構要求較(jiào)高。特別是(shì)電池托(tuō)盤,它長時間地(dì)承受著蓄電池的重量,並受(shòu)到運行中的加(jiā)減(jiǎn)速變化(huà)、轉向、顛簸撞擊、高低溫變化等影響,而且它位於汽車的前艙裏的前縱梁位置,易接觸(chù)到水、機油等液體,易腐蝕,因而電池托盤需具備高強度、耐腐蝕等(děng)性能。
新能源汽車動力電池盒分為(wéi)托盤和上蓋。電池托盤,主要用於承載電池模塊,一般采(cǎi)用(yòng)金屬製作,上蓋主(zhǔ)要起(qǐ)密封、保護作(zuò)用,可采用金屬或是複合材料製作,相對於托盤來說更輕薄。動力電池盒(hé)的主要作用是承(chéng)載電池模塊,起到(dào)密封保護作用,對電池包的正常工作至關重(chóng)要。
鋼製電池(chí)托盤
其中傳統的電池托盤多采用鋼材製(zhì)成,其結構穩固、強度高(gāo),目前鋼製電(diàn)池托盤,主要采用的材料為高強鋼,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(jì)路況中由於電池托盤受到不同工況的(de)影響,如(rú)易受到碎石的衝擊等,而鋼托盤(pán)因(yīn)為有良好的抗石頭衝擊的能力。
但在輕量(liàng)化方麵(miàn)存在(zài)局限,鋼(gāng)材的重量較大,不利於提升整車的(de)能效表現:第(dì)一:其重量較大;第(dì)二:鋼製(zhì)電池托盤的耐腐蝕性能較差;第三:鋼製電池托盤由(yóu)於其剛性(xìng)較差。
鑄鋁電池托盤
鑄鋁電池托盤,采用整體一次成型,其具有靈活(huó)的設計樣式,托盤成型後不需要進(jìn)行進一步的焊接工序,因(yīn)此其綜合力學性能較高;由(yóu)於采用了鋁合金材料,因此其重量也進(jìn)一步降低,這種結(jié)構電池托盤常(cháng)用(yòng)於小能量電池包中。
擠壓(yā)鋁合金(jīn)電(diàn)池托盤具有高剛性、抗震動、擠壓及衝擊等性能,其具有(yǒu)設(shè)計靈(líng)活、加工方便(biàn)、易於修改等優點。但(dàn)是製造工(gōng)席並比(bǐ)較(jiào)多,焊接工藝複雜(zá)、焊接變形,接(jiē)密(mì)封不嚴。鋁型材(cái)焊接電池托盤是目前主(zhǔ)流的電池托盤設計方案,通(tōng)過型材的拚接及加工來滿足不同的需求。
鑄鋁(lǚ)托盤將(jiāng)原本(běn)需要鉚接、衝壓、焊接複雜工(gōng)藝化繁為簡(jiǎn),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(měi)合金托盤
采用更輕(qīng)盈、更具性價比(bǐ)的新(xīn)型材(cái)料,是實現電池箱體輕量化的重要措施(shī)。就目前的技術(shù)發展來看,鋁合金、鎂合金、碳纖維及工(gōng)程塑料等新材料在電池箱上的應用將成為大勢所趨。而(ér)其中,鎂合金是最輕的工程(chéng)結構材料,要比鋁合金(jīn)還要(yào)輕30%,是實現(xiàn)電池箱體輕量化的(de)重要利器。
鎂合金密度比鋁合金小33%,比鋼小77%;在同等剛性條件下,1磅鎂的(de)堅固程度等於1.8磅(páng)為鋁和2.1磅的鋼。鎂合金應用在電動汽車動力蓄電(diàn)池箱上,從一款商務車(chē)原車(chē)鋁合金電池箱原重54 kg,采用鎂合金整體箱重量隻有23kg,減輕了57%;輕量化效果非常顯著。
鎂加工企業深化與(yǔ)下遊企業合作,鎂電池包結構件需(xū)求(qiú)有望放量(liàng)。鎂合金托盤多采用壓鑄或擠壓成型工藝,其加工(gōng)難度相對(duì)較高,但成(chéng)品具有較高的精度和穩定性且鎂合金具有極高的輕量化效果,能夠(gòu)顯著(zhe)提升新能源汽車的能效表現。但鎂合金的耐腐蝕性(xìng)較差(chà),需要進行特(tè)殊的(de)表麵處理以提高其耐久性。此(cǐ)外,鎂合金的(de)鑄造工藝和成本相(xiàng)對較(jiào)高。
麵對新能源汽車(chē)市(shì)場的激烈競(jìng)爭,實現電池托(tuō)盤的減重和降本增(zēng)效成為行業發展的重要(yào)方向。
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