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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 碳膜電位器

新能源汽車底盤技術揭秘

發布日期：2022-04-26 點擊率：24

新能源汽車的設計上使用環保材料，大大降低了汽車運行中的污染物排放量。目前中國已經著力于新能源汽車的研究，并被作為新興產業被提出來。

1 汽車底盤技術的發展

自行車的零部件在早些時候，通過一定的改進，變成了汽車的底盤，比如滾動軸承、鋼管構架、鏈傳動等，但后來汽車行業不斷發展，汽車的底盤的變化越來越大，當然這些都是差速器、摩擦片式離合器、齒輪變速器研究成功的結果，還采用了如萬向節傳動軸、充氣輪胎、錐齒輪主減速器、后橋半獨立懸架等等，來完善汽車底盤。相對于傳統的汽車底盤，現代的汽車底盤發展已經趨于成熟，各方面的性能都得到良好提升。可是電子信息技術不斷發展，給汽車底盤又帶了更深層次的發展空間，為汽車在高科技領域的應用打好基礎，創造出更安全更舒適更穩定的底盤技術。

1.1 現代汽車底盤電子化

隨著各種汽車電子輔助功能在底盤上的應用明顯提高了汽車的主動安全性和駕駛舒適性，這些系統包括ABS/ASR/ESP集成控制系統、自適應巡航控制系統（ACC）、泊車輔助系統（PLA）、車道偏離和駕駛員警示系統、胎壓監測系統（TPMS）、可調阻尼控制系統（ADC）等。隨著底盤電子控制系統越來越向電子化、智能化、網絡化方向發展。

1.2 底盤零件新材料和新工藝的應用

汽車底盤在未來的發展方向之一便是汽車輕量化，對于輕質合金材料和高強度鋼的需求量在未來將會大大增加；底盤上對于鋁合金的運用也會越來越多；鎂合金的需求量也呈增長的態勢。但是，也要不斷研究一些新型設計來滿足汽車零部件重量輕的需求。

底盤零件的穩定性就是汽車的安全基礎，要做到強度、柔韌性、抗疲勞、抗損壞等性能，汽車車架和車橋對于管材液壓成形技術的運用也會越來越頻繁，壓力加工技術向著高效、自動減輕汽車重量、降低成本等方向發展。底盤鑄件正在向高性能、薄壁、輕質、精（確）尺寸、優良切削性能方向發展；鑄造生產過程向清潔、廢物再生、高效、節能、節材、環保的綠色鑄造方向發展。底盤零部件的機械切削加工技術已經拋棄了傳統模式，而發展為柔性技術為特點的生產線生產的生存模式。高效、精密、柔性化、自動化是切削加工技術變化的主要趨勢。高速加工技術、敏捷制造技術、智能化加工技術、綠色加工技術等都將得到快速發展。汽車零件的防護性電鍍由原來單一的鍍鋅鈍化工藝，向耐蝕性能更好且具有耐熱、低氫脆性、良好加工性能及環保性能的鋅合金鍍層及無鉻達克羅工藝發展。在鍍層的耐腐蝕性能獲得很大提高的同時，正向鍍層耐熱性能好、低摩擦系數方向發展。在底盤領域，隨著對環保要求的不斷提高，目前，世界各大汽車公司正在集中開發環境友好的零件，如低滾動阻力輪胎、綠色輪胎、不含鉛的車輪平衡塊、不含六階鉻的新零件涂層技術、電動轉向系統等，相信不久的將來，底盤技術一定會朝著保護環境的方向越走越廣闊。

2 底盤設計要求

底盤設計考慮的關鍵在于滿足整車性能的各項指標。汽車應當具備的基本性能可概括為動力性、經濟性、制動性、操穩性、平順性、安全性和耐久性。一般所說的底盤工程包括前后懸架、轉向系、制動系和車輪的設計配置。與這些系統直接相關的整車性能有制動性、操穩性和平順性。底盤的懸架部件本身要足夠牢固，而其設計是否到位直接影響車架車身的受力大小，同時底盤設計也和耐久性相關。

3 新能源汽車底盤設計的完善

3.1 完善新能源汽車底盤設計需要注意的問題

要對新能源汽車底盤設計進行完善，就要從三個方面思考問題。

其一，汽車底盤設計平臺的應用，即在底盤設計中，包括底盤設計的構架，以及其子系統都需要保持不變。

其二，傳統發動機存在的弊端不少，可以將其取消，采用最新研發的轉向系統和傳動系統。要根據原有的框架對汽車底盤子系統進行適當的改進。例如，要保留子系統底盤設計的設計方案，要嚴格更換有問題的發動機。所以，對于底盤的設計來說，不僅要安裝真空動力泵，還有適當調整構架，達到改善真空源的目的。當然，也要改變新的動力系統的減速器接口。在零部件設計完的基礎上，還要用CAE分析法對懸置系統進行運用，達到減輕噪音的目的。

其三，車體后艙的布局會隨著子系統采用的新的設計方案而改變，經過一系列對于荷載已經車的質量進行詳細核算，保證懸架系統安全系數。不然，就要對子系統進行重設，這時候就要做好調整懸架系統的任務工作，分析新能源汽車的前軸荷的分布情況以及后軸荷的分布情況，會發現要重新設計懸架系統的參數。確定好懸架四輪定位參數，用Adams分析進行確定，但是最好盡量保證原有的設計方案，和實際相結合，這樣可以有效節省開發周期，減小成本開發。

3.2 新能源汽車保持承載式車身

新能源汽車保持承載式車身，在于很多汽車都會采用這種設計。由于副車架并不能夠承擔車身質量的相關功能，因此，在動力總成部件的設計上，需要將懸置點確定下來。車身的懸置設計中，要對車身進行量化分析，可以采用CAE分析方法，可以在一定程度上避免由于懸置設計空間不規范而導致的總體布設困難。

3.3 新能源汽車運用非承載式車身

汽車車身采用非承載式設計，由于底盤可形成比較大的框架而使得底盤的承載力增強，其中可以布設全部的動力系統。所以，在新能源汽車設計的初期，就要規劃好進行部件，不僅可以提高總體布置的簡易程度，而且隨著車身重心的降低而使得車身的整體質量有所減輕。

新能源汽車底盤技術揭秘

4 結束語

綜上所述，雖然新能源汽車已經被現代人接受，但是，由于新能源汽車的底盤系統設計依然會采用普通車輛的底盤設計方法，就會對新能源汽車的使用功能帶來影響。因此，在新能源汽車的設計中，就要在汽車底盤設計予以改進。

如何設計提高電池電芯的容量密度？
電池材料
提高電池的能量密度(僅限于容量型電池),是設計電池的第一要務。

容量不夠,單價再低、循環再好、安全性再高,做出來的電池也可能無人問津。那么如何才能提高電池的能量密度呢?主要可以從幾個方面考慮:

1.增加對電池容量有貢獻的材料的性能;

2.減少對電池容量沒有貢獻的材料的體積;

3.使用更先進的生產設備;

4.改進制成工藝條件并進行更嚴格的生產監控;

5.對影響容量的雜項進行優化;

下面開始分類分別討論:

1.增加對電池容量有貢獻的材料的性能:這里主要就是對正負極活性物質而言,是提高容量密度最為直接的方法。主要的方向包括:

①使用克發揮更大的材料:例如正極的富鋰材料、高電壓三元材料、高電壓鈷酸鋰材料、二元材料等;負極的軟碳硬碳、硅錫基化合物等。

②使用壓實密度更大的正負極材料。

③使用粘結性、導電性更好的活性物質:這樣可以減少粘結劑、導電劑在敷料中的含量,從而提高單位質量敷料所能發揮的容量;另外粘結劑、導電劑的用量減少也可以提高材料活性物質的壓實等加工性能。

④使用厚度反彈更小的材料:鋰離子電池循環后,厚度會有一定的反彈;設計時需要預留循環后的反彈厚度;而當使用了厚度反彈更小的材料時(依目前所見來看,這些材料也同時是循環性能很好的材料),則可以將省掉的厚度反彈預留空間轉給電芯的設計厚度,從而增加電芯的設計容量。

⑤選擇搭配性能更優的材料體系:單一的“好正極”、“好負極”與“好電解液”搭配在一起,并不能保證做出“好電池”。匹配性不好的材料組合在一起,不僅會降低電池的循環性能,也可能影響到倍率性能甚至正負極的克發揮;同理,當材料匹配性更好時,克發揮、循環、膨脹率等性能或許都可以得到改善。

隨著鋰離子電池材料技術的日益成熟,常見的鈷酸鋰和石墨的潛能已經近乎發揮到了極限。而今后如果能生產出成熟的其他體系,則對鋰離子電池的能量密度提升將會有革命性的影響!

2.減少對電池容量沒有貢獻的材料的體積:這一項比較雜,主要包括:使用更薄的鋁塑膜、使用更薄的電池隔膜、使用更薄的極耳、使用更薄的銅箔和鋁箔、使用更薄的透明膠紙等。

可以看出,這方面的改善基本都以“薄”為定語。在有限的體積下,對容量無直接貢獻的鋁塑膜、隔膜等的體積的減少,就意味著能夠提供容量的化學物質的增多,從而提高電芯容量。

但是當這些材料更薄時,其機械強度、安全性能就會受到影響;這一方面需要輔料制造廠能在基本不降低材料性能的前提下縮小體積,一方面又需要電芯制造廠變更工藝、制成參數甚至設備(例如,更薄的鋁箔意味著更高的棍壓延伸系數并增加涂布、棍壓時的斷片概率;更薄的隔膜有更高的短路率風險;更薄的鋁塑膜更容易產生腳位破損;更薄的極耳會降低電池的倍率性能等等)。

更換這些更薄的材料需要電池廠做大量的認證,試產數量過少則無法準確得出統計數據,過多萬一問題太大則又造成了浪費。與提高活性物質性能相比,降低非活性物質的含量顯得思路更多,涉及到得方面也同樣寬泛。

3.使用更先進的生產設備:先進的設備主要是為了提高制成的一致性、減少生產的波動,進而達到在不變更均值的前提下提高最小值,而決定一批電芯質量的,恰恰是這里所說的被提高的最小值。舉下面兩個例子:

①當涂布機的涂布公差更小時,最小容量/設計容量就可以提高,如果客戶是對最小容量有要求的話,那就相當于在設計容量不變時,提高了最小容量,也就是說提高了評估給客戶的電芯的容量;同時正負極的涂布偏差降低,在考慮了首次效率、循環后容量衰減等因素后,設計負極過量就可以適度降低,從而電池有更多的正極材料、也就相當于有了更多的容量。

②當滾壓機的精確度提高后,由于實際滾壓時誤差的減少,設計壓實就可以更為接近材料的最大壓實,從而提高設計容量和制成電芯容量;滾壓出極片的厚度更為一致,這樣就相當于增加了電芯厚度的一致性,進而可以在設計時選擇更小的maxTHK-designTHK,從而提高設計容量(分切刀寬度、卷尺寬度、分容柜精確度等與之類似,不再贅述)。

4.改進制成條件并進行更嚴格的生產監控。生產控制方面學問頗多,列舉一二:

①減少滾壓后到卷繞前的轉序時間:這樣可以減少極片的厚度反彈,從而更好的控制電芯厚度。電芯厚度如果明顯低于最大厚度的話,就可以適當提高設計厚度,從而提高電芯設計容量。

②穩定分容房的溫度:溫度對電芯分容容量的影響頗大,低溫可能造成將容量本合格的電芯作為低容而轉到二次分容從而浪費資源,高溫則可能將容量較差的電芯作為合格品出貨。

如同短板原理一樣,一批電芯的容量,以出貨電芯的最低值計,一批電芯的厚度,以出貨電芯的最大厚度計。人的操作在目前我國這種勞動力密集型產業中,對產品的質量影響尤為重要。生產中,若操作人員和品質人員可以盡量低的減少人為操作的誤差、減少制成時的波動,也就相當于增加了木桶中最短板的長度,從而提高了電池的容量、減少了電池的厚度。

5.對影響電芯容量的雜項進行優化。

滿充電芯拆開,負極主體應該是均勻的完美金黃色。但是當人為操作、材料和設備乃至設計出現問題時,各類的小毛病例如:卷芯負極第一圈析鋰、隔膜打皺處析鋰、涂布時正負極尾部膜密度不均勻析鋰等問題就會出現。從容量角度來看,析鋰很可能造成容量的偏低;若可以杜絕類似情況,則相當于增加了電芯的容量;若無法杜絕此類情況,則需要從設計上更準確的預測其發生的概率和可能產生的影響的大小,從而避免一些電芯由于本可以預測到的問題而被報廢。