Els materials compostos s'utilitzen en closques d'embalatge de bateries de vehicles elèctrics per alleujar "l'ansietat del quilometratge"
L'Agència de Protecció Ambiental (EPA) diu que per cada 100 lliures que perd un cotxe, l'economia del combustible augmenta entre un 1 i un 2%. La indústria del vehicle elèctric (VE) aposta per millorar l'eficiència energètica i alleujar l'"ansietat del quilometratge", que sens dubte aporta oportunitats de negoci. La carcassa d'embalatge de la bateria (també coneguda com a ranura de la bateria, caixa o shell) del vehicle elèctric s'utilitza principalment per empaquetar i protegir la bateria. Són diferents en forma i mida, i igual que altres peces d'automòbils, tenen una varietat d'opcions en termes de materials, i la competència entre diferents materials és ferotge. L'alumini i l'acer són els materials tradicionals per a l'envasament de bateries. No obstant això, els materials compostos poden proporcionar millors alternatives, el que millorarà en gran mesura el rendiment dels vehicles elèctrics.
Problema difícil
En l'actualitat, la popularitat a gran escala dels vehicles elèctrics està plagada d'ansietat de quilometratge, perquè la gent es preocupa que la distància de conducció no sigui prou llarga després d'una càrrega. Per alleujar l'ansietat del quilometratge, no hi ha dubte que les persones necessiten vehicles elèctrics segurs, lleugers i rendibles. Perquè els vehicles elèctrics aconsegueixin aquest objectiu en el mercat, els seus components també han de tenir aquestes característiques. Si un component pot ser fet de materials més lleugers sense afectar la seva seguretat i funcionalitat, és sens dubte una opció sàvia per als dissenyadors i screeners de materials dels fabricants d'equips originals (OEM) i proveïdors de sistemes.
D'alguna manera, la substitució de materials metàl·lics per materials compostos no només pot comparar-se amb la funcionalitat del passat, sinó fins i tot superar el rendiment anterior, ja que els materials compostos aporten avantatges addicionals. Un bon exemple és la closca d'embalatge de la bateria de vehicles elèctrics, ja que els materials compostos poden reduir pes, millorar l'aïllament tèrmic, reduir el soroll, reduir les vibracions i reduir la rugositat del so i la vibració. Anem a fer una ullada més de prop a tots els aspectes de les característiques compostes:
Reduir pes
Es pot dir que el principal factor impulsor per a l'elecció de materials compostos és reduir el pes del cos del cotxe. Si la carcassa de la bateria està feta de materials 100% compostos en lloc d'alumini, el pes del cos del cotxe es pot reduir fins a un 40%. El paquet de bateries fet de materials compostos és lleuger en pes, el que té un efecte positiu en el disseny del vehicle. Com que el pes del cos del cotxe es redueix a causa del factor de la caixa de la bateria, la mida de la bateria i el motor necessaris es reduiran en remolcar un vehicle més lleuger. Aquest efecte espiral positiu pot reduir el cost del vehicle i l'ansietat de quilometratge, i ajudar a promoure l'ús a gran escala de vehicles elèctrics.
Aïllament tèrmic
A més de la naturalesa lleugera del material compost, també evita la necessitat de sistemes d'aïllament separats, que redueixen encara més el pes del cos del cotxe i ajuden a agilitzar la cadena de subministrament i la cadena de valor. Per a la carcassa d'envasat de bateria metàl·lica, s'ha d'instal·lar el sistema d'aïllament tèrmic al voltant del material per mantenir la temperatura de treball de la bateria. Com que el material compost té les característiques de l'aïllament tèrmic, té un bon efecte en la prevenció de la transferència de calor, per la qual cosa no cal afegir més components de pes afegit en el sistema.
Soroll, vibració i rugositat
Tot i que no és un factor clau relacionat amb la seguretat, els vehicles de baix soroll són més factibles comercialment. El soroll, la vibració i la rugositat acústica (NVH) són els resultats de la vibració o el soroll, que es propagarà i divergirà a través del so a la cabina. En comparació amb els materials metàl·lics, el soroll, la vibració i la rugositat acústica (NVH) dels materials compostos són més petits a causa de les seves característiques inherents a l'amortiment. Això és cert per als paquets de bateries i altres components del vehicle, i la diferència entre els dos pot significar que en termes d'experiència de conducció, un és més luxós i còmode, mentre que l'altre és menys còmode.
Seguretat
Des de la perspectiva d'un cos més gran, la carcassa de la bateria composta es pot dissenyar com una part de l'estructura del cos, que no només pot protegir la bateria, sinó també protegir els passatgers del vehicle. Les propietats de resistència i rigidesa dels materials compostos superen les de l'alumini o l'acer, el que pot proporcionar una millor seguretat de xoc. Aquesta combinació requerirà una estreta cooperació entre els proveïdors de paquets de bateries i els dissenyadors de xassís, però és factible millorar la seguretat del vehicle.
Motllura de pultrusió
La producció a gran escala és molt important per reduir el cost total. Els mètodes de fabricació contínua, com la pultrusió, es poden utilitzar per produir components de paquets de bateries per a vehicles elèctrics. En comparació amb altres mètodes de fabricació composta, el procés de pultrusió permet als fabricants de compostos omplir més fibres en la mateixa secció transversal, que pot produir peces més fortes però més lleugeres.
La fibra és la part que porta la càrrega del material. Treballant en estreta col·laboració amb els fabricants de composites, el contingut i la disposició de fibra es poden dissenyar amb precisió per aconseguir les millors característiques de la relació pes-resistència.
Com evolucionarà en el futur?
Si, com va predir l'Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units (EPA), els fabricants d'equips originals (OEM) poden obtenir rendiments d'eficiència energètica del lleuger vehicle, llavors els compostos sens dubte jugaran un paper. La seva funció no és només reduir el pes del vehicle, sinó també millorar la seguretat de l'accident, millorar el rendiment dinàmic i l'experiència de conducció del vehicle, i millorar la força general del vehicle. L'ansietat pel quilometratge segueix sent un dels problemes clau que la indústria del vehicle elèctric ha de superar. Tenint en compte l'elecció de materials diferents dels materials tradicionals de closca de bateria és un pas important per reduir el pes del cos del cotxe i millorar l'economia del combustible.
Font: Jung
