复合材料在电动汽车中的应用

投稿专栏 • 2022年10月31日 09:04 • 阅读 4952

50 多年来，复合材料为汽车开发、增强设计、耐用性、性能和轻量化做出了贡献。为了支持快速发展的移动性，复合材料为汽车行业提供了新的优势和应用。

新燃料和新能源的开发是复合材料的“新”应用领域，因为它们具有关键优势。这些好处会影响电池组外壳及其在电动汽车(EV) 和插电式混合动力汽车 (PHEV) 中的集成。它们也有利于氢动力汽车车载储罐的生产。

复合材料为不同的技术提供了广泛的应用以及高科技模拟、优化和生产技术的附加值。

轻量化

轻量化结构变得越来越重要。这是因为较低的重量可以减少传统动力车辆每公里的碳排放量。电动汽车的续驶里程也得到了扩展。复合材料创造了一个良性循环，使发动机变得更轻。

基于纤维增强塑料的轻量化技术的集成，例如碳纤维增强塑料 (CFRP)，极大地减轻了电力传动系统的重量，同时提高了驱动系统的电气和机械性能。

在电动汽车中使用复合材料的另外两个例子是用混合 CFRP 轴代替金属转子轴。最后，层压磁体载体可以用注塑成型的 SMC（片状模塑复合材料）部件代替，该部件具有扭矩传递和磁活性部件的功能分离。

考虑到金属转子轴的重量约为转子总重量的 30%，而叠层磁体载体的重量约为 61%，改善这些部件的重量和惯性会带来整体电机质量和动力方面的好处。

电动汽车面临的主要问题是其保持充电的能力。车辆越轻，它可以运行的时间越长。特别是电池盒的重量可以通过使用复合材料来减轻，同时仍然保持安全性和抗碰撞性。

电池电动汽车 (BEV) 对买家越来越感兴趣，尤其是在城市环境中。提高电池容量可以实现更长的行程，但是，电动汽车的行驶里程会发生变化，尤其是在低环境温度下。

弗劳恩霍夫结构耐久性和系统可靠性研究所 LBF与合作伙伴开发了一种具有蓄热能力的牵引电池。重点是由连续纤维增强热塑性塑料 (CFRTP) 制成的新型夹层电池外壳，它有助于隔离牵引电池中储存的热量以进行预处理。

夹层结构有几个优点。它具有很高的轻量化潜力，并具有较高的特定弯曲性能和抗冲击性。此外，它还提供了针对入侵事件的高水平保护，这在电池组中起着重要的安全作用。