電動車（EV）的電池箱體過去由金屬制成，如今，熱塑性塑料和熱固性塑料的電池箱體正在開發(fā)中，而熱塑性塑料材質(zhì)的電池模塊框架已經(jīng)正式投入生產(chǎn)。塑料加工商RehauAG+Co.公司是參與開發(fā)輕型電力驅(qū)動概念車Street-Scooter短途車（SDV）的80家合作企業(yè)之一。在9月在德國法蘭克福舉行的法蘭克福國際汽車展（IAA2011）上展出Street Scooter的同時(shí)，Rehau公司現(xiàn)場展示了其新開發(fā)的Ultralitec汽車電池箱體生產(chǎn)工藝。
一直以來，電動車電池箱體都采用易于成型的金屬箱體。但Street Scooter項(xiàng)目的主管們說道，他們決定啟用熱塑性箱體以達(dá)到減重和避免腐蝕的效果。此外，由于塑料導(dǎo)熱性較低，因此不必使用在金屬箱體中需要用到的泡沫保溫板。集成在電池箱體中的連接器能起到熱障層的作用，避免受到充電時(shí)電池過熱和冬季氣溫過低的影響。塑料電池箱體在發(fā)生碰撞時(shí)能夠收納住250公斤的電池，還有助于提升整輛車的剛度。
Rehau說道：“塑料能夠打造出最理想的電池箱體結(jié)構(gòu)，而金屬在這方面幾乎毫無未來可言。”
Ultralitec工藝將纖維增強(qiáng)熱塑性塑料用到了一個(gè)多達(dá)27層的結(jié)構(gòu)件中。該工藝通過3D模擬依照最大載荷來優(yōu)化對拉伸纖維的鋪放，在最需要承重的地方給予最大的堅(jiān)硬度。組合而成的纖維層采用加熱和壓縮成型方式，而其他零部件則通過注塑方式添加到其中。由此制成的電池箱體在體積上比金屬箱體小50％，重量則要輕30％。
弗勞恩霍夫協(xié)會化工技術(shù)研究所（ICT）和弗勞恩霍夫協(xié)會的其他機(jī)械與材料研究所已為聚氨酯車身的ArtegaGT跑車的電動版原型車開發(fā)出了一種熱固性塑料電池箱體。這種箱體可承載重達(dá)340公斤的電池，自重35公斤，比金屬箱體的重量約輕35％。弗勞恩霍夫電動交通系統(tǒng)研究中心的項(xiàng)目經(jīng)理Manfred Reif說道，熱固性電池箱體能夠承受十倍重力加速度的撞擊，且能避免電池受到速度高達(dá)每小時(shí)60公里的尖銳物體的碰撞。此外還采用了半透膜來平衡壓力。
其生產(chǎn)周期時(shí)間也已經(jīng)過優(yōu)化，使之更適合通常比航空復(fù)合材料行業(yè)產(chǎn)量更高的車用復(fù)合材料行業(yè)。Reif說，這主要是通過“一種有多個(gè)步驟同步運(yùn)作的過程鏈”所實(shí)現(xiàn)的。在生產(chǎn)階段中對塑料進(jìn)行同步加熱。在單射工藝中同時(shí)完成對定向型玻璃纖維結(jié)構(gòu)或定制金屬嵌件的組裝和壓制，以確保達(dá)到理想的負(fù)載和拉伸強(qiáng)度，或是將其與Artega的后尾箱連在一起。
Mann+Hummel公司在9月舉行的IAA 2011展上宣布說，該公司已經(jīng)簽下了有史以來最大的一宗合約，訂單價(jià)值“數(shù)千萬美元”，為通用汽車公司日產(chǎn)160000個(gè)鋰離子電池模塊框架。這些電池模塊框架將被用在雪佛蘭Volt和歐寶Ampera增程型混合動力電動車上，該項(xiàng)目在2010年10月啟動，將在2014年開始全面交付。
這種塑料電池部件被定位為一種“可直接上市的解決方案”，材質(zhì)選用巴斯夫的Ultramid1503-2F級別PA66，該材料增加了33％的玻璃纖維增強(qiáng)和水解穩(wěn)定。這些部件將在M+H建在美國密歇根州Portage的工廠生產(chǎn)。在投入全面生產(chǎn)之前，在2012年將先由通用汽車位于美國密歇根州Brownstown的工廠每天供應(yīng)40000個(gè)零部件。
電池模塊框架能對電池單元起到支撐和調(diào)整的作用，并帶有過熱保護(hù)傳感器，配備了電氣絕緣裝置和模內(nèi)冷卻液槽。其所用的電池中共有288個(gè)零部件，其中160個(gè)零部件由M+H生產(chǎn)。其中包括18個(gè)端框架和135個(gè)棧框架，外加一個(gè)流體分配器，所有這些零部件統(tǒng)一采用PA66材質(zhì)。考慮到每年要生產(chǎn)8百萬至9百萬個(gè)精密模塑件，因此M+H認(rèn)為加快生產(chǎn)周期時(shí)間至關(guān)重要，為此該公司為這類零部件專門開發(fā)出了一種新的生產(chǎn)工藝。
這一電池應(yīng)用方案在11月的美國塑料工程師協(xié)會（SPE）汽車創(chuàng)新大獎(jiǎng)中贏得傳動系類別的大獎(jiǎng)。在此類零部件的設(shè)計(jì)中用到了Autodesk公司的Moldflow模擬軟件，并在模具生產(chǎn)過程中使用了Synventive公司提供的熱流道系統(tǒng)。
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