采用碳纤维复合材料进行电动汽车轻量化设计

轻量化设计和电气化动力总成已成为汽车行业降低车辆燃料消耗的重要策略。电动汽车（EV）的轻量化技术在不断发展，因为EV和轻型化设计的优势可以结合起来，进一步降低对环境影响，同时能够增加EV的续航里程，提高其整车动力性能。基于以上原因，对EV进行轻量化设计已经成为了推动其发展的一个重要手段。

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，合成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，提高了材料的综合性能。且复合材料具有体积质量小、比强度和比模量大、耐磨耐蚀性好及加工成型方便等优点，可以逐步取代金属材料，在汽车工业中发挥着越来越重要的作用。目前，在汽车车身中主要应用有玻璃纤维增强塑料（GFRP）和碳纤维增强塑料（CFRP）等材料。

文中，采用CFRP材料，对一款EV的电池箱结构进行轻量化设计，目的是减轻该电动汽车的重量。通过Patran软件进行电池箱有限元模型的创建，并用Nastran软件进行数值仿真。对比了采用钢与CFRP两种材料的电池箱结构各自的承载性能。结果表明，在保证池箱的承载性能不变的情况下，采用CFRP复合材料进行电池箱设计，其重量减轻了64%。