CN207474499U - 碳纤维复合材料的电池包上板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳纤维复合材料的电池包上板。该碳纤维复合材料的电池包上板包括：上板主体结构和上板四角补强结构，所述上板主体结构的预成型体为上板主体结构预成型体，其材料为碳纤维单向布按照顺序叠层后，通过预成型工序成型；所述上板四角补强结构的预成型体为上板四角补强结构预成型体，其材料为短切碳纤维毡，通过预成型工序成型。该碳纤维复合材料的电池包上板针对预成型环节的特点进行设计，利用两种不同组织的碳纤维复合材料的变形能力差异，优化组合，达到预成型制造迅速，便于批量生产的目的。

Description

碳纤维复合材料的电池包上板

技术领域

本实用新型涉及汽车领域，特别涉及一种碳纤维复合材料的电池包上板。

背景技术

随着电池汽车发展，电动汽车的动力系统结构电池包也在进行轻量化，当前电池包结构主要以铝合金轻量化为主，同时也有部分电池包结构采用碳纤维复合材料轻量化，而电池包上盖由于结构复杂，批产难度较大。当前碳纤维复合材料成型工艺已经出现HP-RTM量产工艺，生产节拍短，可以满足汽车批产化的需求。

但HP-RTM工艺对产品结构有特殊的要求才能满足快速大批量生产。HP-RTM成型工艺主要步骤有下料、预成型、成型、后处理环节。每一个环节都需要快速成型，才能保证整个工艺的快速成型；同时每个环节的产品质量都会影响下一个环节的生产节拍和产品的缺陷。为了保证整个工艺的每个环节快速、高效、高品质，产品结构必须按照工艺的要求进行设计。现有碳纤维复合材料电池包上板结构的预成型环节制造速度慢，不便于批量生产，且容易影响下一个环节的生产节拍和产品的缺陷。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单合理的碳纤维复合材料的电池包上板，该碳纤维复合材料的电池包上板针对预成型环节的特点进行设计，利用两种不同组织的碳纤维复合材料的变形能力差异，优化组合，达到预成型制造迅速，便于批量生产的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种碳纤维复合材料的电池包上板，该碳纤维复合材料的电池包上板包括：上板主体结构和上板四角补强结构，所述上板主体结构的预成型体为上板主体结构预成型体，其材料为碳纤维单向布按照顺序叠层后，通过预成型工序成型；所述上板四角补强结构的预成型体为上板四角补强结构预成型体，其材料为短切碳纤维毡，通过预成型工序成型。

优选地，上述技术方案中，上板主体结构和上板四角补强结构通过HP-RTM整体成型。

优选地，上述技术方案中，上板主体结构预成型体的材料为300g/㎡碳纤维单向布；所述上板四角补强结构预成型体的材料为1200g/㎡短切碳纤维毡。

优选地，上述技术方案中，上板主体结构预成型体的铺层顺序为(0/90/0)。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：该碳纤维复合材料的电池包上板利用连续碳纤维布的强度特性和短切碳纤维毡的大变形特性，应用在电池包上板结构的不同位置，在电池包上板主体结构使用连续碳纤维布，在电池包上板结构四角使用短切碳纤维毡，即保证电池包上板结构的强度性能，又保证复杂结构电池包上板的快速成型，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型的碳纤维复合材料的电池包上板的结构示意图。

图2为本实用新型的碳纤维复合材料的电池包上板的上板主体结构预成型体结构示意图。

图3为本实用新型的碳纤维复合材料的电池包上板的上板四角补强结构预成型体结构示意图。

图4为本实用新型的碳纤维复合材料的电池包上板的上板主体结构下料结构示意图。

图5为本实用新型的碳纤维复合材料的电池包上板的上板四角补强结构下料结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本实用新型具体实施方式的碳纤维复合材料的电池包上板的具体结构包括：上板主体结构1和上板四角补强结构2，其中，上板主体结构1有连续碳纤维布构成，承受主要的受力；上板四角补强结构2为碳纤维毡构成，针对四角纤维不连续处进行结构补强。利用连续碳纤维布的强度特性和短切碳纤维毡的大变形特性，应用在电池包上板结构的不同位置，在电池包上板主体结构使用连续碳纤维布，在电池包上板结构四角使用短切碳纤维毡，即保证电池包上板结构的强度性能，又保证复杂结构电池包上板的快速成型，降低成本。

具体来讲，上板主体结构1和上板四角补强结构2通过HP-RTM整体成型为碳纤维复合材料电池包上板结构，其中上板结构树脂为聚氨酯树脂，纤维体积含量为50％。

如图2至图5所示，在碳纤维复合材料的电池包上板成型前，需要成型预成型体，上板主体结构1的预成型体为上板主体结构预成型体3，其材料为300g/㎡碳纤维单向布，铺层顺序为(0/90/0)；上板主体结构预成型体3由上板主体结构下料5按照(0/90/0)顺序叠层后，通过预成型工序成型。

上板四角补强结构2的预成型体为上板四角补强结构预成型体4，其材料为1200g/㎡短切碳纤维毡。上板四角补强结构预成型结构4由上板四角补强结构下料6通过预成型工序成型。

具体制备方法如下：

取300g/㎡碳纤维单向布按照(0/90/0)铺层顺序叠层放在自动下料机上，按照上板主体结构下料5下料，下料后的料片运输至预成型工位；取1200300g/㎡碳纤维毡放在自动下料机上，按照上板四角补强结构下料6下料，下料后的料片运输至预成型工位。把按照上板主体结构下料5下料后的料片放入上板主体结构预成型体模具中制作上板主体结构预成型体3；把按照上板四角补强结构下料6下料后的料片放入上板四角补强结构预成型体模具中制作上板四角补强结构预成型体4；把上板主体结构预成型体3和上板四角补强结构预成型体4组合成上板结构预成型体。把上板结构预成型体放入成型模具中，通过HP-RTM工艺注入树脂，固化后脱模；切割后得到具有上板主体结构1和上板四角补强结构2的碳纤维复合材料的电池包上板。

碳纤维复合材料的电池包上板相比传统结构可以节省大量的预成型时间。传统结构无法利用自动化设备，每一层都需要在四角出进行不同位置的手工裁切，然后再手工铺覆，单层铺覆时间约40分钟，整个上板结构共3层，共需约120分钟。而且手工裁切的位置会有变动，无法保证产品的一致性。本实用新型利用自动化工装预成型主体结构1分钟，预成型四角补强结构1分钟，两块预成型体组合1分钟，整个上板结构预成型共需3分钟，产品的一致性也可以保证。

当前生产线工时费用约30元/时，那么预成型10万件上盖传统结构所需总费用约300万元；主体预成型模具20万元，四角加强结构预成型模具5万元，预成型体组合模具12万元，那么预成型10万件本实用新型结构所需要的费用为52万元。本实用新型结构成型10万结构时，可以节省248万元成本，同时产品一致性也可以保证。

综上，该碳纤维复合材料的电池包上板利用连续碳纤维布的强度特性和短切碳纤维毡的大变形特性，应用在电池包上板结构的不同位置，在电池包上板主体结构使用连续碳纤维布，在电池包上板结构四角使用短切碳纤维毡，即保证电池包上板结构的强度性能，又保证复杂结构电池包上板的快速成型，降低成本。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (4)

1.一种碳纤维复合材料的电池包上板，其特征在于，包括：上板主体结构和上板四角补强结构，所述上板主体结构的预成型体为上板主体结构预成型体，其材料为碳纤维单向布按照顺序叠层后，通过预成型工序成型；所述上板四角补强结构的预成型体为上板四角补强结构预成型体，其材料为短切碳纤维毡，通过预成型工序成型。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的电池包上板，其特征在于，所述上板主体结构和上板四角补强结构通过HP-RTM整体成型。

3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的电池包上板，其特征在于，所述上板主体结构预成型体的材料为300g/㎡碳纤维单向布；所述上板四角补强结构预成型体的材料为1200g/㎡短切碳纤维毡。

4.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料的电池包上板，其特征在于，所述上板主体结构预成型体的铺层顺序为(0/90/0)。