Materiały kompozytowe są stosowane w obudowach akumulatorów pojazdów elektrycznych w celu złagodzenia "niepokoju o przebieg"
Agencja Ochrony Środowiska (EPA) twierdzi, że na każde 100 funtów, które traci samochód, zużycie paliwa wzrasta o 1-2%. Przemysł pojazdów elektrycznych (EV) jest zaangażowany w poprawę efektywności energetycznej i łagodzenie "lęku przed przebiegiem", co niewątpliwie przynosi możliwości biznesowe. Powłoka opakowania akumulatora (znana również jako gniazdo baterii, pudełko lub skorupa) pojazdu elektrycznego służy głównie do pakowania i ochrony akumulatora. Różnią się kształtem i rozmiarem i podobnie jak inne części samochodowe, mają wiele możliwości wyboru pod względem materiałów, a konkurencja między różnymi materiałami jest ostra. Aluminium i stal to tradycyjne materiały do pakowania baterii. Jednak materiały kompozytowe mogą zapewnić lepsze alternatywy, co znacznie poprawi wydajność pojazdów elektrycznych.
trudny problem
Obecnie popularność pojazdów elektrycznych na dużą skalę jest nękana niepokojem o przebieg, ponieważ ludzie martwią się, że odległość jazdy nie jest wystarczająco długa po jednym ładowaniu. Aby złagodzić niepokój związany z przebiegiem, nie ma wątpliwości, że ludzie potrzebują bezpiecznych, lekkich i opłacalnych pojazdów elektrycznych. Aby pojazdy elektryczne mogły osiągnąć ten cel na rynku, ich komponenty muszą również mieć te cechy. Jeśli komponent może być wykonany z lżejszych materiałów bez wpływu na jego bezpieczeństwo i funkcjonalność, jest to niewątpliwie mądry wybór dla projektantów i przesiewników materiałów producentów oryginalnego sprzętu (OEM) i dostawców systemów.
Pod pewnymi względami zastąpienie materiałów metalowych materiałami kompozytowymi może nie tylko porównać się z funkcjonalnością przeszłości, ale nawet przewyższyć poprzednią wydajność, ponieważ materiały kompozytowe przynoszą dodatkowe korzyści. Dobrym przykładem jest powłoka opakowania akumulatorów pojazdów elektrycznych, ponieważ materiały kompozytowe mogą zmniejszyć wagę, poprawić izolację termiczną, zmniejszyć hałas, zmniejszyć wibracje i zmniejszyć chropowatość dźwięku i wibracji. Przyjrzyjmy się bliżej wszystkim aspektom cech złożonych:
Zmniejsz wagę
Można powiedzieć, że głównym czynnikiem napędzającym wybór materiałów kompozytowych jest zmniejszenie masy karoserii. Jeśli obudowa akumulatora jest wykonana w 100% z materiałów kompozytowych zamiast aluminium, ciężar karoserii można zmniejszyć nawet o 40%. Pakiet akumulatorów wykonany z materiałów kompozytowych jest lekki, co pozytywnie wpływa na konstrukcję pojazdu. Ponieważ masa karoserii jest zmniejszona ze względu na współczynnik skrzyni akumulatora, wymagany akumulator i rozmiar silnika zostaną zmniejszone podczas holowania lżejszego pojazdu. Ten pozytywny efekt spirali może zmniejszyć koszty pojazdu i niepokój związany z przebiegiem oraz pomóc w promowaniu korzystania z pojazdów elektrycznych na dużą skalę.
Izolacja cieplna
Oprócz lekkiego charakteru materiału kompozytowego, pozwala to również uniknąć konieczności stosowania oddzielnych systemów izolacyjnych, co dodatkowo zmniejsza wagę karoserii i pomaga usprawnić łańcuch dostaw i łańcuch wartości. W przypadku metalowej powłoki opakowania baterii system izolacji termicznej powinien być zainstalowany wokół materiału, aby utrzymać temperaturę roboczą baterii. Ponieważ materiał kompozytowy ma właściwości izolacji cieplnej, ma dobry wpływ na zapobieganie przenoszeniu ciepła, więc nie ma potrzeby dodawania większej ilości komponentów o dużej wadze w systemie.
Hałas, wibracje i chropowatość
Chociaż nie jest to kluczowy czynnik związany z bezpieczeństwem, pojazdy o niskim poziomie hałasu są bardziej komercyjnie wykonalne. Hałas, wibracje i chropowatość wibroakusłu (NVH) są wynikiem wibracji lub hałasu, który rozprzestrzenia się i rozchodzi poprzez dźwięk w kabinie. W porównaniu z materiałami metalowymi hałas, wibracje i chropowatość drgań akustycznych (NVH) materiałów kompozytowych są mniejsze ze względu na ich nieodłączne właściwości tłumiące. Dotyczy to pakietów akumulatorów i innych komponentów pojazdu, a różnica między nimi może oznaczać, że pod względem wrażeń z jazdy jeden jest bardziej luksusowy i wygodny, podczas gdy drugi jest mniej komfortowy.
Bezpieczeństwo
Z perspektywy większego nadwozia kompozytowa powłoka akumulatora może być zaprojektowana jako część konstrukcji nadwozia, która może nie tylko chronić akumulator, ale także chronić pasażerów w pojeździe. Wytrzymałość i sztywność materiałów kompozytowych przewyższają właściwości aluminium lub stali, co może zapewnić lepsze bezpieczeństwo zderzeniowe. Ta kombinacja będzie wymagała ścisłej współpracy między dostawcami pakietów akumulatorów a projektantami podwozi, ale jest możliwa do poprawy bezpieczeństwa pojazdów.
Formowanie pultruzji
Produkcja na dużą skalę jest bardzo ważna dla zmniejszenia całkowitych kosztów. Metody produkcji ciągłej, takie jak pultruzja, mogą być stosowane do produkcji elementów akumulatorów do pojazdów elektrycznych. W porównaniu z innymi metodami produkcji kompozytów, proces pultruzji umożliwia producentom kompozytów wypełnienie większej liczby włókien w tym samym przekroju, co może produkować mocniejsze, ale lżejsze części.
Pamiętaj, że włókno jest częścią, która przenosi ładunek materiału. Ściśle współpracując z producentami kompozytów, zawartość i układ włókien można precyzyjnie zaprojektować, aby osiągnąć najlepszą charakterystykę stosunku masy do wytrzymałości.
Jak będzie ewoluować w przyszłości?
Jeśli, zgodnie z przewidywaniami amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA), producenci oryginalnego sprzętu (OEM) mogą uzyskać zwroty efektywności energetycznej z lekkiego pojazdu, to kompozyty niewątpliwie odegrają pewną rolę. Jego funkcją jest nie tylko zwykłe zmniejszenie masy pojazdu, ale także poprawa bezpieczeństwa zderzeniowego, zwiększenie dynamicznych osiągów i wrażeń z jazdy pojazdu oraz poprawa ogólnej wytrzymałości pojazdu. Niepokój związany z przebiegiem jest nadal jednym z kluczowych problemów, które przemysł pojazdów elektrycznych musi przezwyciężyć. Rozważenie wyboru materiałów innych niż tradycyjne materiały powłoki akumulatora jest ważnym krokiem w celu zmniejszenia masy karoserii i poprawy oszczędności paliwa.
Źródło: Jung
