摘要：近年来,新能源汽车发展迅速,纯电动汽车作为新能源汽车未来的发展方向,行驶里程的瓶颈,一直是新能源汽车领域的技术难题。在电池技术没有突破的条件下,提高使用寿命的主要方法是增加电池的数量,以增加电池的容量,但这将不可避免地占用电池组的问题,提高质量。集成的电池体CTB(celltobody)技术是通过将电池盖和车身底座相结合,从原来的“电池三明治”结构发展成为“车辆三明治”结构。这种深度融合使人体系统在大幅度提高转动刚度、抗弯性、安全性和重量轻的同时,节省了传统的车身地板和电池组的垂直空间,有效地提高了电池系统的体积利用率,提高了能量密度,改善了Z座舱空间。在此基础上,研究了CTB结构中电池和车身密封件的设计作为参考。
关键词：CTB；电池车身一体化；密封设计
引言
车身的密封系统主要包括涂料和预成型部件的密封。其中,胶粘剂密封主要包括外壳密封剂和涂料密封剂,预成型部件主要包括各种涂料、胶粘剂、胶带和膨胀块。粘合剂和预成型部件的
基本设计原则,以帮助工程师快速有效地设计封装密封件。壳体密封设计完成后,应在正式发布前对相关设计进行虚拟评估和验证,以使最终发布的设计满足客户期望的密封性能。
1纯电动汽车与燃油汽车的区别
对于传统的燃料车辆,一般前舱布置有发动机和变速箱,中间通道布置在排气管下方,中间地面布置在燃油箱下方,背景布置在排气管冷却器下方。在纯电动汽车中,通常的布置是通过在前部和中间地板下方布置发动机,变速箱,控制器和驱动电池来实现的。一些优质纯电动汽车使用前后四驱动双引擎,即前桥和后桥都配备了发动机和变速箱。此外,轮式发动机技术也应用于纯电动汽车中,其发动机集成到车轮中,对车身的影响很小。从目前纯电动汽车重要部件的布置来看,纯电动汽车的电池系统由于尺寸大、质量大,对车身的地面结构影响很大,是纯电动汽车与燃料汽车的最大区别。
2CTB密封策略
电池包的密封失效后果比车身失效后果严重，电池密封失效会造成电芯短路引发起火风险，安全隐患严重；相反，车身乘员舱密封失效后果比较轻微，通常会造成地毯浸湿。将
线束做好防护并将电器元件布置在高位通常能够规避失效损害，整体风险可控。密封风险为车身乘员舱密封失效，电池仍为单独的包体，其自身密封与传统电池密封方案无变化，电池生产检测、售后维修与传统电池包方案无明显差异。密封风险为电池包密封失效，车身地板结构上的搭接接头、定位孔、漏液孔、焊点和涂胶等都将成为密封失效的影响因素；电池包气密检测时需跟随彩车身检测，总装车间需开发电池包检测线和返修线，会降低生产节拍，增加成本工时，同时漏气排查困难，无法短时间内返修，存在堆积停线风险；维修性方面，4S店终端需增加设备和专业人员，具备电池包密封性检测和维修能力，如果车身地板密封失效无法返修，将导致整台车身报废。
3结构设计与优化汽车碳纤维
3.1滚压工具开发
滚筒的尺寸必须与密封胶带的宽度和高度相结合,滚筒一般采用齿型,以增加摩擦力,减少人工牵引力。仪器本身的重量,尺寸和其他方面应符合人体工程学的要求。刀具的出租速度应与生产节奏相匹配,以便在规定的时间内完成整个操作。密封工具应考虑模型的兼容性,并可涵盖基于类似或类似结构的结构。磨削工具交付到工厂后,在实际机床上配置磨削工具,根据
工艺要求安装密封胶带,检查刀具磨削过程中是否有对刀体及相关零件的干扰,以及磨削后密封胶带的状态。然后,使用密封胶带拉力试验工具进行密封胶带拉力试验。密封胶带不同部位的拉伸力测量存在差异,可以积累汽车的实际测量,以建立过程的统计控制。例如:滚动密封胶带后选择固定位置,收集30组牵引数据,并使用位移控制图。
3.2尺寸、形状和拓扑优化
通过优化设计尺寸,寻最佳结构,去除多余的部件,合理利用材料的特性,达到重量。优化模具需要一定的物理量来满足边界要求,同时为了满足结构性能要求,改变边界形状,框架的形状常用于设计这种方法。拓扑优化是车身结构整体布局的优化,在车身设计初期被广泛采用,是实现智能自动化设计的有效途径。在后期设计阶段,壳体结构基本稳定,不适合大变化,材料厚度敏感性分析成为重要的优化手段。优化的封面设计使用Optistruct设计优化解决方案,以避免重复工作。如果响应函数为旋转刚度,设计变量为板厚度,则灵敏度反映板厚度对旋转刚度的影响。通过对灵敏度结果的分析,一般采用两种方案:一是增加高灵敏度部件的厚度,提高相应部件的转动刚度;其次,减小敏感部件的厚度,减轻机壳的重量,转动刚度低。通过对后纵回转梁可变材料厚度的优化,确定了后纵回转梁不同区域的灵敏度分布,通过灵敏度分析
表明,可变材料厚度的两种变型,即差压板和激光焊接板,可以提高旋转刚度,同时达到重量损失或不变效果。通过对混合动力汽车低速车身的灵敏度分析表明,车门两侧、悬架前部和前挡板对车身的弯曲强度有较大影响,然后采用多目标优化使车身质量降低2.37%,弯曲强度提高3.4%,优化后各车身面板的厚度发生变化。
3.3车身与电池包间隙公差计算
通过试验确定硅胶泡棉的有效压缩率为15%，即整车状态下硅胶泡棉的压缩率≥15%时才能满足密封要求，而整车状态下车身与电池包的实际间隙值受3个方面的影响，即车身的公差、电池包的公差及车身与电池包的理论设计间隙值。其中车身的公差受车身零件的公差、焊接公差和工装的公差等因素的影响；电池包的公差受电池包零件公差、装配公差等因素的影响。根据车身与电池包的装配关系，通过尺寸链计算得出在极值（考虑公差带范围内理论上完全不失效）情况下，车身与电池包的间隙公差为±4.7mm。
3.4汽车造型仿真优化的一般步骤
首先,仿真优化的一般步骤是根据图纸或实际车辆建立三维模型,执行网络化求解边界条件确
定方法,确定剩余参数等一系列预处理操作,然后引入ANSYSFLUENT等液体软件进行仿真分析,根据原始模型与优化模型之间的差异进行分析,得到针对不同结构或边界条件的最优解,最后在风洞中验证实验结果的准确性。总的来说,通风隧道试验是确定汽车外观参数最直接、最有效的方法,但基于现实情况,很多地方的场地融资条件得不到很好的支持,而通风隧道试验与模拟分析相比也存在着自身的一些缺点,如阻挡作用和地面表面可能导致试验结果误差,而通风隧道试验只能在有限截面和有限点检查速度、压力温度值,不可能获得整个流道任何点的详细信息,这对于需要多个数据集的实验非常不友好。因此,现在大部分工作都是通过模拟分析完成的,从中可以对数百个对照组进行实验,直到到最佳解决方案,并最终在风洞中进行实验,以获得真实情况下的数据,前提是结果的误差在可接受的范围内。
结束语
随着全球对二氧化碳排放的要求越来越严格,各国政府和大型汽车制造商制定了战略,并在电动汽车的研发方面投入了大量资金。纯电动汽车的结构主要由电动驱动系统、底盘、车身等辅助工具组成,在传统燃料汽车的基础上,电动机被电动驱动控制系统所取代。与传统的汽油车相比,纯电动车和传统的汽油车在汽车的位置和车身结构上有很大的不同,因为它们的能量储存和汽车的驱动类型。
参考文献
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