【摘 要】
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以电动汽车为代表的新能源汽车是汽车产业转型的重要方向,是我国汽车产业实现跨越发展的重要支点。电池箱是电动汽车动力电池的载体,其轻量化水平对提升动力电池包的能量密度、提升整车续航里程有着重要的意义,也逐渐成为了研究热点。LFT-D热塑性复合材料电池箱,相较于传统金属电池箱,强度更高,同时减重效果明显,显著提高电动汽车的能耗经济性。LFT-D复材电池箱的制造,主要通过在树脂基体中添加一定比例的增强纤维
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以电动汽车为代表的新能源汽车是汽车产业转型的重要方向,是我国汽车产业实现跨越发展的重要支点。电池箱是电动汽车动力电池的载体,其轻量化水平对提升动力电池包的能量密度、提升整车续航里程有着重要的意义,也逐渐成为了研究热点。LFT-D热塑性复合材料电池箱,相较于传统金属电池箱,强度更高,同时减重效果明显,显著提高电动汽车的能耗经济性。LFT-D复材电池箱的制造,主要通过在树脂基体中添加一定比例的增强纤维进行混合,并在模具中热压固化成型。模压过程中的成型工艺参数,尤其是模具温度均匀性,很大程度上决定了复材制品最终的品质。本文基于LFT-D复合材料的制造工艺特点,围绕LFT-D复材电池箱的结构设计、模具镶块设计、冷却系统设计优化等开展研究,课题的主要工作如下:（1）设计复合材料电池上箱体结构,并分析其在典型工况下的静态与模态特性。通过分析,验证其机械强度是否满足相关行业规范要求;并结合LFT-D复合材料电池箱的生产工艺,分析明确主要工艺参数对制品成型质量的影响。（2）设计电池箱成型的拼接式模具镶块结构及冷却系统,研究典型成型过程镶块传热。结合电池箱内壁多筋特点,设计下模拼接镶块结构;设计镶块内部冷却流道结构,并基于典型镶块结构,研究内部流道结构排布形式对电池箱及镶块传热的影响。（3）针对典型电池箱结构及其成型镶块,分析不同隔水片结构及冷却液性质对镶块及复材熔体传热影响。研究不同形式隔水片结构对镶块与复材熔体传热的影响;结合冷却液的速度分布规律和镶块的温度变化等规律,分析冷却液性质对镶块传热性能的影响。（4）综合流道排布结构与冷却液性质对镶块传热的影响,提出强化传热模型。基于3D打印随形流道理念,设计新型冷却优化结构,并量化分析其冷却优化效果;针对冷却速度较慢及温度分布不均的问题,提出采用局部半导体制冷片强化制冷的解决方案;在此基础上,进一步提出基于半导体制冷的急冷急热装置方案。本课题的特色与创新之处在于,将LFT-D技术用于新型电池上箱体的设计,提出了针对电动汽车电池上箱体的LFT-D模压成型的拼接式镶块结构,在分析影响模具冷却效率因素基础上提出了强化传热的方案;与此同时,结合3D打印随形流道理念及半导体制冷技术,进一步提出新型模具冷却方案,为LFT-D电池箱的高品质成型做出了积极的探索。
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