周站福 徐伟贺

（中国第一汽车解放公司商用车开发院，长春 130011）

1 前言

随着现代汽车技术的不断发展，现今社会对汽车能源消耗需求日益紧迫，各大汽车厂商全力开展新工艺、新材料、新结构的开发工作，满足汽车轻量化需求。铝、镁合金等材料在底盘副车架、摆臂、轮毂、车门等零部件上已应用广泛，而碳纤维作为轻质材料新宠，也逐渐从航天转入汽车工业中来，成为汽车轻量化生力军。

碳纤维作为一种性能优异的新型材料，密度为1 500～1 600 kg/m3，是普通碳钢的1/4～1/5，比常用的铝合金还要轻1/3左右[1]，强度是高强钢的2～3倍，具有很高的比强度和比模量，其机械性能优于金属材料。本研究重点探讨动力电池碳纤维上盖结构及工艺设计特点。

2 动力电池上盖设计原则

碳纤维材料基体分为聚丙烯腈基、沥青基、粘胶基碳纤维，其中聚丙烯腈基（PAN基）是发展主流，占市场90%以上，表1所示为3种纤维参数对比。

表1 碳纤维材料参数表

通过上述对比分析，以PAN基碳纤维作为动力电池上盖主要材料，对其进行技术研究，满足产品开发目标。

动力电池上盖是电池壳体的重要组成部分，对其安全和防护起着关键作用。在产品开发过程中，既要满足动力电池强度、刚度及防护IP67等级要求，又要兼顾整车碰撞需求，故采用以下技术开发路径。

a.采用碳纤维复合材料满足轻量化需求；

b.减少零部件数量，实现整体一次成型；

c.局部结构加强，保证零件的刚度、强度；

d.通过铺层设计，实现不等厚结构，使应力分布更合理。……