COPYRIGHT©廣州慧正云科技有限公司 www.hzeyun.com 粵ICP備18136962號 增值電信業務經營許可證:粵B2-20201000
隨著常規動力乘用車變得更加電子化并且需要更大的電池來運行車載系統，在嚴重碰撞期中保護電池變得更加困難。 雖然電池周圍的結構已經具有高強度并且為正常碰撞提供了足夠的保護，但在嚴重碰撞時，保護結構本身會變形并刺穿電池，使其無法工作。在這種情況下，就需要額外的電池保護，但最好不犧牲設計或其他安全功能，不會增加太多的重量或成本，并且在車輛使用壽命期間不會妨礙電池維修或更換。因此，開發了一個新的部件，稱為電池防撞擊保護罩，以在嚴重碰撞中保護較大的12伏電池，并且這也是復合材料不斷增長的應用方式中的一種。
嚴苛的車輛安全標準促使通用研發電池防撞保護罩
已經很嚴苛的美國聯邦機動車輛安全標準（FMVSS）208目前要求汽車制造商在正面屏障測試中以30度偏移量進行測試。測試的撞擊器設計為完全錯過車架導軌，使得保險杠的一角在被推入發動機艙之前完全擊中。這次試驗模擬的嚴重碰撞載荷促使美國密歇根州底特律市的通用汽車公司（General Motors Co.）加強電池托盤并開發電池碰撞防護罩，其目的是將碰撞載荷分散到更大的區域，這樣就可以保護電池在汽車前端被壓碎時不會被周圍的部件刺穿或短路。
這就為機載診斷系統提供了足夠的時間來檢測事故，并在電池停止工作前向第一反應人員發送“離機(offboarding)”安全電話——這一功能可以在乘客失去知覺或無法打電話時挽救生命。這些防護罩被設計成可以放置在金屬電池托盤上，并圍繞最靠近發動機艙部件的電池部分進行纏繞，碰撞模擬已經確認，這些部件在嚴重碰撞時最有可能損壞電池。在使用中，控制模塊和連接到電池的其他部件懸掛在防撞護罩上并將其固定在適合的位置，因此沒有NVH的問題。在維護或更換電池期間，只需拆下防撞護罩，然后再放回去。
研究2018款別克Enclave運動型汽車（suv）的團隊在開發周期的后期發現，用于保護卡車12伏電池的鋼制防護罩不能通過要求的碰撞測試。為了避免代價高昂的生產開始（SOP）延遲，通用汽車公司的先進材料和開發團隊被引入以快速找到替代技術。
新一代GMT復合材料
新的替代技術需要達到或超過所有聯邦安全法規，包括可燃性要求（FMVSS 302），并且還要滿足GM的總體系統成本目標。研究人員轉向了不同的技術 - 玻璃纖維墊熱塑性（GMT）復合材料。
研究團隊評估了三種商品級的聚丙烯基質的GMTex玻璃纖維織物增強復合材料，其具有來自Quadrant Plastic Composites AG（QPC，三菱化學，瑞士Lenzburg的集團公司）。最終選擇用于電池護罩的材料為性能最高的等級,厚度為4.3毫米，具有多層編織定向玻璃墊(glass mats)（4/1編織，0/90度），其芯為隨機取向的50毫米短切玻璃纖維 (choPPed glass)。編織纖維和短切玻璃纖維的整合提供了高沖擊、一致和均勻的層壓材料，FWF為61％。
Integrating woven and chopPEd fibers
雖然織物增強型GMT并不是新發明，而且已經在汽車工業中得到了幾十年的商業應用，但這是通用汽車公司和Continental Structural Plastics (CSP, 帝人集團旗下的一家公司，美國密歇根州奧本山)首次使用結合了織物和短切玻璃纖維的新一代混合墊GMT復合材料。
電池防撞保護罩設計項目的負責人。通用材料工程師Kestutus `` Stu '' Sonta解釋說：“性能較高較厚的材料給了我們一個重要的安全因素，這正是我們想要的。”
接下來，使用全尺寸零件驗證小規模測試結果。已經開發出一種非優化的C形設計，通過仿真評估GMT材料。該模型用于快速切割GM的原型鋁工具，以模塑4.3毫米厚等級（GMTex X103F61-4 / 1-0 / 90）的初步測試部件。完成了多輪測試，團隊記錄的負載與之前的整車碰撞測試結果非常相似，這些測試驗證了概念和材料/工藝組合。
熱壓和切割
通用汽車和CSP團隊共同努力，進一步優化了c型護罩的設計，隨后用于生產用于檢查成品零件的生產工具，水射流夾具和檢查夾具。
QPC提供的材料為約930×500毫米的預切割坯料。每個模塑周期使用單個坯料以形成C形截面，從該C形截面切割生產部件。該材料首先通過位于俄亥俄州CSP的Conneaut工廠的四級紅外線爐，然后轉移到鄰近的低噸位壓縮機上。當加熱時，由于稱為玻璃回彈的現象，在固結坯料中切碎的玻璃纖維大約是其先前厚度的兩倍，在這種情況下，進入工具的坯料幾乎是9毫米厚并且在模制成形過程中重新固化。按鈕到按鈕的循環時間大約是一分鐘。無需對零件進行任何修改（通過阻燃劑或箔等方式），即可滿足FMVSS 302可燃性要求。
這種GMT材料的一個有趣特征是，由于高玻璃負載和織物層，它具有有限的流動性。因此，它不是在技術上壓縮成型，而是在低成型壓力下熱成型（或熱壓）。由于成型壓力低且材料流動很少，因此工具上不需要剪切邊緣。
通過簡化零件和工具設計，快速制作了一套工具，使項目如設計技術執行并降低成本。原型和早期預生產零件是在鋁制工具上成型的，但考慮到車輛的產量，通用汽車選擇P20鋼用于生產工具以延長使用壽命。 Laval International（加拿大）生產了該工具。
最終部件設計
最終設計的部件有一個平坦的背部和兩個90度角凸緣，尺寸大致為187×142×161毫米，標稱壁為4.0毫米。最佳估計是復合材料設計的重量比性能相當的金屬護罩要低75%，成本也要低60%。盡管該項目進展的速度很快，但小組一致認為，過程和設計都如預期的那樣有效，新的防護罩通過了碰撞測試，為關鍵的安全系統提供了額外的保護。
慧樂居歡迎您關注中國家居產業，與我們一起共同討論產業話題。
投稿報料及媒體合作
E-mail：luning@ibuychem.com
