維電池箱設(shè)計原理主要基于多方面考量，依據(jù)電池模塊形狀、尺寸及在車身上的位置確定箱體外包絡(luò)，如接近方形結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)層由碳纖維布鋪附并輔以樹脂構(gòu)成，連接處用金屬接頭與結(jié)構(gòu)膠連接，電池模塊組和箱體采用金屬緊固件連接，根據(jù)實際需求設(shè)計碳纖維復(fù)合材料鋪層方向、順序及層數(shù)，優(yōu)化方案以降低自重，為增強強度和模態(tài)，在大面積結(jié)構(gòu)面設(shè)置加強筋，如采用帽形筋條凸筋和凹筋，且基于連續(xù)纖維復(fù)合材料特性做等厚設(shè)計。

碳纖維電池箱設(shè)計原理

碳纖維電池箱的設(shè)計原理主要圍繞以下幾個方面展開：材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝選擇和性能驗證。

材料選擇

碳纖維復(fù)合材料因其重量輕、強度高、抗蠕變、熱膨脹系數(shù)低等特點，成為電池箱制作的理想材料。碳纖維的密度小，重量輕，是實現(xiàn)汽車輕量化的最佳材料。此外，碳纖維的抗拉強度在3400MPa以上，比模量高，耐腐蝕，耐高溫，在吸收沖擊力上也有很大的優(yōu)勢，這些特點使得汽車更加安全。

結(jié)構(gòu)設(shè)計

在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，電池箱體的設(shè)計需要考慮電池模塊的形狀和布置方式，結(jié)合動力電池在車身上的位置。通常，電池箱體的外包絡(luò)設(shè)計為接近方形的箱體結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)層由碳纖維布鋪附而成，并且輔以樹脂。在連接處使用了金屬接頭，金屬接頭和主體結(jié)構(gòu)層之間用結(jié)構(gòu)膠連接。電池模塊組和箱體之間采用金屬緊固件進行連接。為了增加零件的強度和模態(tài)，在一些大面積的結(jié)構(gòu)面上，加強筋是提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的典型形式，而帽形筋條相對來說承載效率高、重量低，因此本電池箱體采用了類似帽形筋條凸筋和凹筋對結(jié)構(gòu)進行了加強。

工藝選擇

碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品的成型方式有很多種，其中適用于碳纖維電池箱體的加工工藝有模壓、真空輔助成型工藝（VARI）、RTM等。根據(jù)零件的產(chǎn)量及成本等要求，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有復(fù)合材料廠家的工藝能力，可以選擇適合的工藝。例如，VARI工藝是一種將干織物通過真空輔助導(dǎo)入成型的工藝方式，其工藝原理是在單面剛性模具上以柔性真空袋膜包覆密封纖維增強材料，利用真空負壓排除模腔中的氣體，并通過真空負壓驅(qū)動樹脂流動而實現(xiàn)樹脂對纖維及其織物的浸漬。

性能驗證

在設(shè)計完成后，可以利用仿真分析軟件進行驗證，從G-Load、模態(tài)分析、振動及沖擊四個方面對動力電池箱體結(jié)構(gòu)進行仿真分析，為動力電池系統(tǒng)的耐久性研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考。通過仿真分析，可以驗證碳纖維復(fù)合材料電池箱體在結(jié)構(gòu)模態(tài)、機械沖擊和結(jié)構(gòu)疲勞方面是否滿足要求。

綜上所述，碳纖維電池箱的設(shè)計原理是一個綜合考慮材料特性、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工藝選擇和性能驗證的過程，旨在實現(xiàn)電池箱的輕量化、高強度和安全性。

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