新能源汽車材料
關(guān)注創(chuàng)建者：正浩PEEK葉子 創(chuàng)建時(shí)間：2023-08-26
新能源汽車材料的視頻教程
新能源汽車及電池基礎(chǔ)知識(shí)
新能源汽車及電池基礎(chǔ)知識(shí) 目錄： P1:新能源汽車概述 P2:純電動(dòng)汽車 P3:混合動(dòng)力汽車 P4:燃料電池汽車 P5:新能源發(fā)展趨勢(shì) P6:動(dòng)力電池概述 P7:動(dòng)力電池總體方案 P8:動(dòng)力電池總體設(shè)計(jì) P9:動(dòng)力電池關(guān)鍵指標(biāo) P10:電池管理系統(tǒng)BMS P11:動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)
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新能源汽車材料的實(shí)例教程
引言
目前，能源與環(huán)境的危機(jī)加速了各國(guó)政府對(duì)汽車生產(chǎn)中能耗和排放的嚴(yán)格控制。到 2020 年，除美國(guó)之外的全球主要的汽車生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)家和地區(qū)，對(duì)乘用車燃油油耗的要求都將嚴(yán)格限制在 5 L/100 km 以下的水平，而且碳排放也更為嚴(yán)格。我國(guó)從 2017 年開始，為打造藍(lán)天白云保衛(wèi)戰(zhàn)，各地區(qū)紛紛出臺(tái)節(jié)能減排政策新規(guī)和新能源汽車雙積分制度。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，汽車輕量化與能耗消耗有著直接關(guān)系。傳統(tǒng)燃油汽車整備質(zhì)量每減少 100kg，百公里油耗可降低 0.3～0.6 L；新能源汽車每減少 100 kg 質(zhì)量，續(xù)航里程可提升 10%～11%， 還可以減少 20%的電池成本以及 20%的日常損耗成本。所以，隨著新能源汽車全產(chǎn)業(yè)體系快速發(fā)展，汽車輕量化需求的日漸迫切。新能源汽車比較傳統(tǒng)汽車，全鋼鐵車身正悄悄地發(fā)生變化，多材料連接的輕量化車身和模塊化車身結(jié)構(gòu)等等，這些都對(duì)新能源汽車涂裝提出了全新要求和挑戰(zhàn)。
涂裝Benchmark 分析是憑涂裝生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)標(biāo)車拆解數(shù)據(jù)分析，對(duì)車身數(shù)模、涂裝材料及工藝提出直接的建議和分析，是實(shí)施汽車涂裝同步工程的第一步。本文以寶馬 i3 新能源車型為對(duì)標(biāo)車型，探討涂裝 Benchmark 分析工作內(nèi)容，淺談新能源汽車車身的涂裝材料和工藝。
1 涂裝Benchmark分析工作內(nèi)容
BMW i3 是一款新能源汽車，它引領(lǐng)“Life-Drive”模塊化設(shè)計(jì)，同時(shí)，“Life-Drive”模塊化車身架構(gòu)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)車車身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參見圖 1。“Life”模塊采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)，成為輕量化材料進(jìn)入量產(chǎn)車型的成功案例。“Drive” 模塊采用鋁合金空間框架和鋁合金型材和鑄件構(gòu)成。
展開 圖1 汽車底護(hù)板
隨著全球汽車產(chǎn)業(yè)向電動(dòng)化、智能化加速轉(zhuǎn)型，新能源汽車的底部安全防護(hù)已成為決定產(chǎn)品可靠性與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素之一。面對(duì)復(fù)雜的真實(shí)路況——從城市道路的減速帶到非鋪裝路面的碎石與凸起——作為動(dòng)力電池“第一道物理防線”的底護(hù)板，其性能直接關(guān)系到整車的安全底線。
圖2 高分子復(fù)合材料與鋁鎂合金材料的對(duì)比
傳統(tǒng)的金屬防護(hù)方案雖然可靠，但過(guò)大的重量已成為阻礙車輛續(xù)航里程提升的“阿克琉斯之踵”。在此背景下，以連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic， CFRTP） 為代表的輕量化高性能材料方案應(yīng)運(yùn)而生，正引領(lǐng)一場(chǎng)從“金屬護(hù)甲”到“復(fù)合材料鎧甲”的靜默革命。
圖3 底盤全方位保護(hù)5件套
在這場(chǎng)材料革新中，我國(guó)材料科技企業(yè)已走在前列。例如，金發(fā)科技憑借其在CFRTP領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，創(chuàng)新性地將該材料應(yīng)用于動(dòng)力電池的底護(hù)板與密封蓋系統(tǒng)。
底護(hù)板復(fù)合材料
① 更強(qiáng)的防護(hù)能力：Kingfa復(fù)合材料底護(hù)板較能夠顯著提升動(dòng)力電池底部沖擊防護(hù)效果。即使在16mm直徑的球頭沖擊下下(更嚴(yán)苛的底部沖擊試驗(yàn))Kingfa復(fù)合材料底護(hù)板較3mm鋁板具有更強(qiáng)的防護(hù)能力；
② 更低的零件成本：使用復(fù)合材料對(duì)高強(qiáng)鋼的封裝，節(jié)省了電泳，PVC涂層等工藝成本，整體零件成本有很大的節(jié)約。Kingfa復(fù)合材料底護(hù)板較鋁板可以大幅節(jié)省材料成本。
更值得關(guān)注的是，金發(fā)科技通過(guò)對(duì)阻燃配方的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使CFRTP部件同時(shí)滿足了高玻纖含量、V0級(jí)阻燃、1200℃耐火燒等極端安全要求，展現(xiàn)了材料本身的多功能集成潛力。
然而，復(fù)合材料的“可設(shè)計(jì)性”既是其優(yōu)勢(shì)，也帶來(lái)了巨大的開發(fā)挑戰(zhàn)。
展開 數(shù)據(jù)顯示，今年9月，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成35.3萬(wàn)輛和35.7萬(wàn)輛，同比均增長(zhǎng)1.5倍。僅今年半年，國(guó)內(nèi)新注冊(cè)登記新能源汽車就達(dá)110.3萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)234.9%，創(chuàng)歷史新高。
新能源汽車正處在旺盛的需求之下，令上游新能源汽車電池原材料大漲，進(jìn)而引發(fā)了一系列連鎖反應(yīng)。
原材料瘋狂上漲
10月11日，原材料供應(yīng)商贛鋒鋰業(yè)發(fā)布條件函，宣布金屬鋰全產(chǎn)品系列10月12日起每噸上調(diào)十萬(wàn)元。贛鋒鋰業(yè)表示，調(diào)價(jià)原因系原材料持續(xù)上漲及電力供應(yīng)影響，金屬鋰成本大幅提升所致。
贛鋒鋰業(yè)對(duì)其調(diào)價(jià)的解釋稱，由于原材料持續(xù)上漲及電力供應(yīng)影響，金屬鋰成本大幅提升所致。
對(duì)于贛鋒鋰業(yè)旗下產(chǎn)品全線漲價(jià)，華創(chuàng)證券表示，鋰價(jià)創(chuàng)歷史新高可能只是新起點(diǎn)，從中期看，新能源汽車帶動(dòng)需求高速增長(zhǎng)，疊加攻擊釋放緩慢，將加劇供給缺口，從長(zhǎng)期看，未來(lái)鋰鎳鈷銅箔等需求高成長(zhǎng)可期，鋰礦受資源限制或持續(xù)出現(xiàn)缺口。這也就意味著，上游原材料鋰資源價(jià)格將進(jìn)一步上漲。
實(shí)際上，從今年9月開始，碳酸鋰、氫氧化鋰、電解液等等多種鋰原材料價(jià)格就已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的生長(zhǎng)，最高漲幅甚至達(dá)兩倍。
而在動(dòng)力電池原材料中，比金屬鋰更為珍貴的稀有金屬“鈷”也在持續(xù)上漲。央視財(cái)經(jīng)報(bào)道顯示，截至10月8日，鈷價(jià)格已經(jīng)從去年的四月不到24萬(wàn)元每噸的價(jià)格上漲至38萬(wàn)元每噸，漲幅近60%。而隨著后續(xù)對(duì)鈷資源的需求持續(xù)增加，這一價(jià)格可能會(huì)繼續(xù)上漲。
出現(xiàn)這一現(xiàn)象的重要原因則是因?yàn)?em>新能源汽車需求的迅速增多。盡管不少新能源車主在國(guó)慶期間遭遇“充電難”問(wèn)題，但消費(fèi)者對(duì)于新能源汽車的熱情依舊不減。
展開 12月15日，在上海東方體育中心內(nèi)2018 NIO Day現(xiàn)場(chǎng)，蔚來(lái)汽車正式發(fā)布了其第二款量產(chǎn)車型蔚來(lái)ES6。
在一片狂歡的氛圍中，NIO Day 2018與蔚來(lái)ES6，正在悄然地建立起自己的游戲規(guī)則，令汽車業(yè)變得不再一樣。
ES6最大的亮點(diǎn)：百公里加速度僅需4.7秒，百公里制動(dòng)距離33.9米，整車抗扭度高達(dá)4930 N·m/deg，綜合工況續(xù)航里程510km,車身由 鋁和碳纖維高性能材質(zhì)制造。
車輛后端關(guān)鍵部件都是碳纖維制作，由康得新設(shè)計(jì)與供貨。
經(jīng)過(guò)NIO全球測(cè)試證明，碳纖維后地板的使用讓車身整體的扭轉(zhuǎn)剛度更高，被動(dòng)安全性能提高，整體耐久性也得到很大提升。遵循“合適的材料用到合適位置”的設(shè)計(jì)選擇，碳纖維后地板嵌入到全鋁車身中，比鋁合金減重30%以上，與相同體積的高強(qiáng)度鋼相比，重量?jī)H是它的1/5。
ES6補(bǔ)貼前售價(jià)35.8萬(wàn)元起，其中首發(fā)紀(jì)念版限量6000輛，售價(jià)49.8萬(wàn)元起，明年6月起優(yōu)先開始交付。預(yù)計(jì)量達(dá)15萬(wàn)輛，五年內(nèi)將達(dá)65萬(wàn)輛的市場(chǎng)容量。
另外值得一提的是，在發(fā)布會(huì)上蔚來(lái)宣布已經(jīng)交付9726臺(tái)ES8，并在現(xiàn)場(chǎng)交付第9727臺(tái)，車主為小米公司創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)雷軍。
蔚來(lái)汽車是中國(guó)新能源汽車領(lǐng)域的一只新秀，隨著ES6的量產(chǎn)發(fā)布，中國(guó)汽車復(fù)合材料輕量化市場(chǎng)將進(jìn)入歷史爆發(fā)期，康得復(fù)材憑借其整體解決方案的提供能力和雄厚的CFRP規(guī)模化制造實(shí)力，將攜手主機(jī)廠陸續(xù)推出更多應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料部件的量產(chǎn)車型，助力中國(guó)新能源汽車復(fù)合材料輕量化技術(shù)進(jìn)入新時(shí)代。
展開 驅(qū)動(dòng)電機(jī)是新能源汽車的“心臟”，而稀土永磁材料則是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的首選材料。稀土永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以大幅減輕電機(jī)重量、縮小電機(jī)尺寸、提高工作效率。
GB/T 39494-2020新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)用稀土永磁材料表面涂鍍層結(jié)合力的測(cè)定 即將于2021年10月1日開始實(shí)施，主要適用于新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)用稀土永磁材料表面的單層或多層涂鍍層結(jié)合力的測(cè)定，涂鍍層包括采用電鍍、電泳、噴涂、物理氣相沉積、化學(xué)鍍等技術(shù)的涂鍍層（帶有涂鍍層的稀土永磁材料以下簡(jiǎn)稱涂鍍層產(chǎn)品）。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)用稀土永磁材料表面涂鍍層結(jié)合力的測(cè)定方法。共包含四種方法，拉開法、剪切法、劃格法、熱震法，均為破壞性試驗(yàn)方法。
一、拉開法
1、方法原理：將試柱用膠黏劑固定在涂鍍層上，利用拉力試驗(yàn)機(jī)在涂鍍層的法線方向上連續(xù)地施加載荷，當(dāng)該載荷大于涂鍍層的結(jié)合力時(shí)，涂鍍層即從基體上分離或涂鍍層的不同膜層分離。用破壞涂鍍層／基體界面間附著所施加的拉力與粘接面積的比值或破壞涂鍍層／基體界面間附著所施加的拉力來(lái)表示涂鍍層的結(jié)合力。
2、試驗(yàn)設(shè)備與材料
1）高低溫沖擊試驗(yàn)箱
用于涂鍍層產(chǎn)品的高低溫交變處理。可使用兩個(gè)獨(dú)立的溫度試驗(yàn)箱或一個(gè)快速溫度變化的試驗(yàn)箱。可采用人工或自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，試驗(yàn)箱應(yīng)在３ｍｉｎ內(nèi)完成高低溫轉(zhuǎn)換。
2）拉力試驗(yàn)機(jī)
拉力試驗(yàn)機(jī)的測(cè)力系統(tǒng)及同軸度應(yīng)按照ＪＪＧ４７５—２００８進(jìn)行校準(zhǔn)，其精確度應(yīng)為１級(jí)或優(yōu)于１級(jí)。拉力試驗(yàn)機(jī)橫梁應(yīng)能保持空載速度在０.５ｍｍ／ｍｉｎ以內(nèi)恒速運(yùn)行，加卸力應(yīng)平穩(wěn)、無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖擊。
3）試驗(yàn)組合
試驗(yàn)裝置
拉開法試驗(yàn)裝置如圖１所示。裝置Ａ適用于上下表面平行的涂鍍層產(chǎn)品。對(duì)厚度小于５ｍｍ的涂鍍層產(chǎn)品，為避免拉伸過(guò)程中因涂鍍層產(chǎn)品強(qiáng)度不夠而導(dǎo)致斷裂，宜在涂鍍層產(chǎn)品的另一面粘接一塊鋼片，使下夾具的力作用在鋼片上。對(duì)于厚度不小于５ｍｍ的涂鍍層產(chǎn)品，可不粘接鋼片。
展開 
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新能源汽車材料的最新內(nèi)容
欄目導(dǎo)語(yǔ)：
在我們的「高分子與新材料技術(shù)交流群」中，每天都有大量來(lái)自研發(fā)、工藝、測(cè)試一線的工程師進(jìn)行技術(shù)碰撞。為了沉淀這些高價(jià)值的行業(yè)探討，我們特別開設(shè)了【群聊技術(shù)趴】專欄，用專業(yè)視角解答產(chǎn)業(yè)技術(shù)痛點(diǎn)。本期，我們將目光聚焦于新能源汽車的"神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)"——汽車線束。
???♂? 本期精選提問(wèn)
@李工（某新能源線束企業(yè) 工藝工程師）：
"各位專家好，我是做新能源線束工藝的。以前我們主要做傳統(tǒng)低壓線
咨詢電話：020-66221668
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圖6 200J沖擊能量下試驗(yàn)與仿真的沖擊力-位移曲線
PART 05
結(jié)論
在新能源汽車復(fù)合材料底護(hù)板的開發(fā)中，MAT_58材料卡片通過(guò)模擬材料的各向異性、損傷演化和最終失效，使工程師能夠在虛擬環(huán)境中精準(zhǔn)預(yù)測(cè)底護(hù)板在沖擊、剮蹭等工況下的力學(xué)響應(yīng)與防護(hù)極限，為復(fù)合材料底護(hù)板實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、加速產(chǎn)品可靠落地提供關(guān)鍵支撐
