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新能源汽车压铸结构件开发关键要点:轻量化与热管理下的材料与结构革新

作者:鸿威时间:2025-05-20 14:32:54 次浏览

信息摘要:

随着新能源汽车(NEV)产业的快速增长,整车平台逐步从传统燃油车架构向高集成度、低能耗、轻量化、高安全性的设计方向演进。压铸结构件,尤其是大尺寸一体化电池托盘、电机壳体、逆变器壳体等关键部位,已成为新能源汽车实现轻量化、热管理、电磁兼容性与成本控制多重目标的重要载体。

一、引言:能源汽车驱动结构高性能发展趋势

随着能源汽车(NEV)产业快速增长,平台逐步传统燃油架构向高集成度、低能耗、量化、安全性的设计方向演进。结构件,尤其是尺寸一体化电池盘、电机体、关键部位,成为能源汽车实现量化、管理、电磁兼容成本控制多重目标重要载体。

传统汽车不同,能源汽车关键系统如**电池、驱、控(俗称“电”系统)**提出全新要求。背景下,结构开发不仅是模具工艺创新,更是材料、结构、功能集成管理技术系统挑战。


二、电池盘:一体化量化结构集成设计

2.1 电池功能结构概述

电池能源汽车重要结构之一,主要承担以下作用:

  • 结构承载碰撞保护动力电池提供安装平台,同时具备车身下部冲击性能。

  • 管理系统承载平台管道、结构中。

  • EMC屏蔽防水电磁兼容性(EMC)IP67以上密封等级严格要求。

2.2 量化设计趋势

  • 传统焊接合金转换重量减轻30%~40%,同时降低零件数量。

  • 一体化成型原本40焊接部件,通过一体整合1~3件,提升强度消除焊接缺陷。

  • 中空结构设计保持结构强度同时减少材料用量,广泛采用“框+肋+窝”设计。

2.3 案例:主机合金一体开发

长达1.6米,采用超大型机(≥4000T)一次成型,选用韧性AlSi10MnMg合金特点:

  • 延展率 ≥ 10%

  • 率 ≥ 150 W/m·K

  • 性(0.3MPa30s测试合格99.9%)

配合通道冷却水道结构,提升电池均匀性,有效控制体温差 ≤ 5℃。


三、电机体:精度、导热性电磁屏蔽兼容设计

3.1 电机开发要求

能源汽车驱动电机提出以下要求:

  • 导热性稳定快速传导电机工作产生热量,保护线圈永磁体。

  • 尺寸精度转子/定子齿轮精密配合,跳动控制0.05mm以内。

  • 电磁兼容性(EMC)要求防止磁场干扰控制信号。

  • 腐蚀防水、适应环境。

3.2 材料设计

  • 材料选择推荐使用增强合金(AlSi8Cu3)AlSi10Mg+微量钛/合金,普通合金提高15%。

  • 散热设计外壳设计散热肋,提升散热面积防止局部热。

  • EMC屏蔽层压集成通过体内EMI膜,提升屏蔽能力。

3.3 案例:驱动系统一体化开发实践

客户采用集成体,电机变速箱合并,原有12结构压缩3件。加工基准统一,显著提升尺寸一致性,配合循环通道确保绕组低于120℃,延长寿命。


四、体:高热条件下密封设计挑战

4.1 功能描述

承载功率块(IGBTSiC)、电感、电容器件,管理电气隔离要求高。

4.2 关键设计要点

  • 密度SiC器件功率密度提升,散热结构提出更高要求。

  • 散热底板一体化避免阻,提升效率。

  • 复杂水冷通道集成设计通过内部冷却材料控制核心区域温度。

4.3 导热性合金研究

合金导热性比较(典型值):

合金类型率 (W/m·K)特点
AlSi10Mg150~160常见合金,适合大部分结构
AlSi9Cu3120~130加工好,导热性
Al-Mg合金180新型开发,用于热流
工艺提升:
  • 合金流动凝固控制减少气孔,提高热传导路径连续性。

  • 采用真空铸+定向冷却模具设计提升结构完整性。


五、管理结构集成未来发展趋势

5.1 管理结构一体化

传统散热水冷附加结构,未来发展功能结构集成

  • 电池盘+结构一体成型

  • 电机体+通道成型

  • 体+结构集成

5.2 多功能结构发展

结构集成更多功能:

  • 集成EMC屏蔽、密封结构、安装基准

  • 搭载传感器冷媒通道,形成“智能结构件”

5.3 材料表面处理协同

  • 合金定制合金方向发展

  • 表面处理采用离子层、阳极硬化、应对腐蚀EMC要求


六、结语:系统思维开发成功核心

面向能源汽车行业结构开发,不再是简单零件成型任务,而是设计-材料-工艺-验证高度融合系统工程。

电池体、体,每一需要:

  • 量化设计+强度平衡

  • 结构+密封保护

  • 功能集成+生产可行性

厂商唯有建起专业开发能力体系OEM客户平台开发节奏,才能能源汽车一轮发展浪潮中,真正占据核心供应地位。


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