Τα σύνθετα υλικά χρησιμοποιούνται σε κελύφη συσκευασίας μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων για την ανακούφιση", άγχους χιλιομέτρων"
Η Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος (EPA) λέει ότι για κάθε 100 λίβρες που χάνει ένα αυτοκίνητο, η οικονομία καυσίμου αυξάνεται κατά 1-2%. Η βιομηχανία ηλεκτρικών οχημάτων (EV) έχει δεσμευτεί να βελτιώσει την ενεργειακή απόδοση και να ανακουφίσει το άγχος χιλιομέτρων", το οποίο αναμφίβολα προσφέρει επιχειρηματικές ευκαιρίες. Το κέλυφος συσκευασίας μπαταρίας (επίσης γνωστό ως υποδοχή μπαταρίας, κουτί ή κέλυφος) του ηλεκτρικού οχήματος χρησιμοποιείται κυρίως για τη συσκευασία και την προστασία της μπαταρίας. Διαφέρουν σε σχήμα και μέγεθος, και όπως και άλλα ανταλλακτικά αυτοκινήτων, έχουν ποικιλία επιλογών ως προς τα υλικά και ο ανταγωνισμός μεταξύ διαφορετικών υλικών είναι έντονος. Το αλουμίνιο και ο χάλυβας είναι τα παραδοσιακά υλικά για τη συσκευασία μπαταριών. Ωστόσο, τα σύνθετα υλικά μπορούν να παρέχουν καλύτερες εναλλακτικές λύσεις, οι οποίες θα βελτιώσουν σημαντικά την απόδοση των ηλεκτρικών οχημάτων.
δύσκολο πρόβλημα
Προς το παρόν, η ευρεία δημοτικότητα των ηλεκτρικών οχημάτων μαστίζεται από το άγχος των χιλιομέτρων, επειδή οι άνθρωποι ανησυχούν ότι η απόσταση οδήγησης δεν είναι αρκετά μεγάλη μετά από μία φόρτιση. Προκειμένου να ανακουφιστεί το άγχος των χιλιομέτρων, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι οι άνθρωποι χρειάζονται ασφαλή, ελαφριά και οικονομικά αποδοτικά ηλεκτρικά οχήματα. Προκειμένου τα ηλεκτρικά οχήματα να επιτύχουν αυτόν τον στόχο στην αγορά, τα εξαρτήματά τους πρέπει επίσης να έχουν αυτά τα χαρακτηριστικά. Εάν ένα εξάρτημα μπορεί να είναι κατασκευασμένο από ελαφρύτερα υλικά χωρίς να επηρεάζεται η ασφάλεια και η λειτουργικότητά του, είναι αναμφίβολα μια σοφή επιλογή για σχεδιαστές και προφυλακτήρες υλικών κατασκευαστών γνήσιου εξοπλισμού (ΚΑΕ) και προμηθευτών συστημάτων.
Κατά κάποιο τρόπο, η αντικατάσταση μεταλλικών υλικών με σύνθετα υλικά δεν μπορεί μόνο να συγκριθεί με τη λειτουργικότητα του παρελθόντος, αλλά ακόμη και να ξεπεράσει την προηγούμενη απόδοση, επειδή τα σύνθετα υλικά φέρνουν επιπλέον πλεονεκτήματα. Ένα καλό παράδειγμα είναι το κέλυφος της μπαταρίας των ηλεκτρικών οχημάτων, επειδή τα σύνθετα υλικά μπορούν να μειώσουν το βάρος, να βελτιώσουν τη θερμομόνωση, να μειώσουν τον θόρυβο, να μειώσουν τους κραδασμούς και να μειώσουν την τραχύτητα του ήχου και των κραδασμών. Ας' ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε όλες τις πτυχές των σύνθετων χαρακτηριστικών:
Μειώστε το βάρος
Μπορούμε να πούμε ότι ο κύριος παράγοντας οδήγησης για την επιλογή σύνθετων υλικών είναι η μείωση του βάρους του αμαξώματος του αυτοκινήτου. Εάν το κέλυφος της μπαταρίας είναι κατασκευασμένο από 100% σύνθετα υλικά αντί για αλουμίνιο, το βάρος του αμαξώματος του αυτοκινήτου μπορεί να μειωθεί έως και 40%. Το πακέτο μπαταριών από σύνθετα υλικά έχει μικρό βάρος, το οποίο έχει θετική επίδραση στο σχεδιασμό του οχήματος. Επειδή το βάρος του αμαξώματος του αυτοκινήτου μειώνεται λόγω του συντελεστή της μπαταρίας, η απαιτούμενη μπαταρία και το μέγεθος του κινητήρα θα μειωθούν κατά την ρυμούλκηση ενός ελαφρύτερου οχήματος. Αυτό το θετικό σπειροειδές αποτέλεσμα μπορεί να μειώσει το κόστος του οχήματος και το άγχος των χιλιομέτρων και να βοηθήσει στην προώθηση της μεγάλης κλίμακας χρήσης ηλεκτρικών οχημάτων.
Θερμομόνωση
Εκτός από τη ελαφριά φύση του σύνθετου υλικού, αποφεύγει επίσης την ανάγκη για ξεχωριστά συστήματα μόνωσης, γεγονός που μειώνει περαιτέρω το βάρος του αμαξώματος του αυτοκινήτου και βοηθά στον εξορθολογισμό της αλυσίδας εφοδιασμού και της αλυσίδας αξίας. Για το μεταλλικό κέλυφος συσκευασίας μπαταρίας, το σύστημα θερμομόνωσης πρέπει να εγκατασταθεί γύρω από το υλικό για να διατηρηθεί η θερμοκρασία λειτουργίας της μπαταρίας. Επειδή το σύνθετο υλικό έχει τα χαρακτηριστικά της θερμομόνωσης, έχει μια καλή επίδραση στην πρόληψη της μεταφοράς θερμότητας, επομένως δεν χρειάζεται να προσθέσετε περισσότερα εξαρτήματα με πρόσθετο βάρος στο σύστημα.
Θόρυβος, κραδασμοί και τραχύτητα
Αν και δεν αποτελεί βασικό παράγοντα που σχετίζεται με την ασφάλεια, τα οχήματα χαμηλού θορύβου είναι πιο εμπορικά εφικτά. Ο θόρυβος, η δόνηση και η ηχητική τραχύτητα δόνησης (NVH) είναι τα αποτελέσματα των κραδασμών ή του θορύβου, οι οποίοι θα εξαπλωθούν και θα αποκλίνουν στον ήχο στην καμπίνα. Σε σύγκριση με τα μεταλλικά υλικά, ο θόρυβος, η δόνηση και η τραχύτητα των ακουστικών κραδασμών (NVH) των σύνθετων υλικών είναι μικρότερα λόγω των εγγενών χαρακτηριστικών απόσβεσης. Αυτό ισχύει για πακέτα μπαταριών και άλλα εξαρτήματα του οχήματος και η διαφορά μεταξύ των δύο μπορεί να σημαίνει ότι από την άποψη της οδηγικής εμπειρίας, το ένα είναι πιο πολυτελές και άνετο, ενώ το άλλο λιγότερο άνετο.
Ασφάλεια
Από την άποψη ενός μεγαλύτερου αμαξώματος, το σύνθετο κέλυφος της μπαταρίας μπορεί να σχεδιαστεί ως μέρος της δομής του αμαξώματος, το οποίο μπορεί όχι μόνο να προστατεύσει την μπαταρία, αλλά και να προστατεύσει τους επιβάτες στο όχημα. Οι ιδιότητες αντοχής και ακαμψίας των σύνθετων υλικών υπερβαίνουν αυτές του αλουμινίου ή του χάλυβα, γεγονός που μπορεί να παρέχει καλύτερη ασφάλεια κατά τη σύγκρουση. Αυτός ο συνδυασμός θα απαιτήσει στενή συνεργασία μεταξύ προμηθευτών πακέτων μπαταριών και σχεδιαστών πλαισίων, αλλά είναι εφικτό να βελτιωθεί η ασφάλεια του οχήματος.
Χύτευση με πολλαπλή έγχυση
Η παραγωγή μεγάλης κλίμακας είναι πολύ σημαντική για τη μείωση του συνολικού κόστους. Οι συνεχείς μέθοδοι παραγωγής, όπως το pultrusion, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή εξαρτημάτων μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα. Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους σύνθετης κατασκευής, η διαδικασία πολλαπλασιασμού επιτρέπει στους κατασκευαστές σύνθετων υλικών να γεμίσουν περισσότερες ίνες στην ίδια διατομή, οι οποίες μπορούν να παράγουν ισχυρότερα αλλά ελαφρύτερα μέρη.
Θυμηθείτε, οι ίνες είναι το μέρος που φέρει το φορτίο του υλικού. Σε στενή συνεργασία με κατασκευαστές σύνθετων υλικών, το περιεχόμενο και η διάταξη των ινών μπορούν να σχεδιαστούν με ακρίβεια για να επιτύχουν τα καλύτερα χαρακτηριστικά αναλογίας βάρους προς αντοχή.
Πώς θα εξελιχθεί στο μέλλον;
Εάν, όπως προβλέπεται από την Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ (EPA), οι κατασκευαστές γνήσιου εξοπλισμού (ΚΑΕ) μπορούν να αποκτήσουν ενεργειακή απόδοση από το ελαφρύ όχημα, τότε τα σύνθετα υλικά αναμφίβολα θα παίξουν ρόλο. Η λειτουργία του δεν είναι μόνο να μειώσει απλά το βάρος του οχήματος, αλλά και να βελτιώσει την ασφάλεια κατά τη σύγκρουση, να ενισχύσει τη δυναμική απόδοση και την οδηγική εμπειρία του οχήματος και να βελτιώσει τη συνολική αντοχή του οχήματος. Το άγχος των χιλιομέτρων εξακολουθεί να είναι ένα από τα βασικά προβλήματα που πρέπει να ξεπεράσει η βιομηχανία ηλεκτρικών οχημάτων. Η εξέταση των υλικών διαφορετικών από τα παραδοσιακά υλικά του κελύφους της μπαταρίας είναι ένα σημαντικό βήμα για τη μείωση του βάρους του αμαξώματος του αυτοκινήτου και τη βελτίωση της οικονομίας καυσίμου.
Πηγή: Jung
