新能源汽车动力与轻量化的工程塑料方案

新能源汽车两个重点:动力电池和轻量化。现阶段,汽车行业改革初期重点是电动化。在这段时间,汽车的核心部件已不是“三大件”(发动机、变速箱和底盘),却是三电系统(电池、电机和电控),占新能源汽车成本50%之上。在其中,动力电池成本占三电成本90%。因而,动力电池系统可称为新能源汽车的“心脏”。

新能源汽车轻量化重点是与电子有关的材料,如连接器、充电接口、动力电池周边材料等。在性能符合要求的前提下将金属换为塑料能够减重30%以上。现阶段一辆纯电动汽车采用轻量化塑料可减重100KG以上。


一、新能源汽车用工程塑料结合汽车产品的应用场景,要符合以下性能需求:


1、耐化学腐蚀、耐油、耐高低温;

2、机械性能优异,流动性高,加工性能优越;

3、表面性能优越,尺寸稳定性好;

4、具备良好的防水、防潮、阻燃、环保等性能和导热功能;

5、抗介电性能好,适用于电气场所;

6、耐候性好,长期性能好,可在恶劣环境下长期使用。


二、动力电池系统


1、动力电池支架

动力电池支架需要阻燃、尺寸稳定、耐化学品、高强度,现阶段主要是用改性 PPE、PPS、PC/ABS等。

2、动力电池盖板

动力电池盖板需要阻燃、尺寸稳定、耐化学品、高强度,现阶段主要是用改性PPS、PA6、PA66等。

3、动力电池箱体

动力电池箱体需要阻燃、尺寸稳定、耐化学品、高强度,现阶段主要是用改性PPS、改性PP、PPO等。

4、DC电机骨架

DC电机骨架主要是用改性PBT、PPS、PA。

5、继电器外壳

汽车电控继电器外壳主要是用改性PBT。

6、连接器

新能源汽车连接器主要是用改性PPS、PBT、PA66、PA。


三、电机驱动系统和冷却系统


1、IGBT模块

IGBT模块是新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件,决定着整车的能源利用率,除传统金属、陶瓷常用材料外,PPS工程塑料逐渐开始使用。

2、汽车水泵

电子水泵转子、水泵外壳、叶轮、水阀要求高韧性,高耐磨,高强度,现阶段主要是用改性PPS材料。

四、五大工程塑料


1、PA

聚酰胺,又称尼龙,工业应用上PA种类较多,常见的有PA6、PA66和PA610。因为热膨胀和吸水性的影响,制件尺寸稳定性差,收缩率1~2%,要注意成型后吸湿的尺寸变化。吸水率100%,相对吸湿饱和时能吸8%,合适壁厚:2~3.5mm。

PA在汽车行业主要是用于制作软管(制动软管、燃油管)、燃烧油过滤器、空气过滤器、机油过滤器、水泵壳、水泵叶轮、风扇、制动液罐、动力转向液罐、白叶窗、前大灯壳、安全带。

2、PMMA

聚甲基丙烯酸酯,又称有机玻璃,耐室外老化,有非常好的透光性合适的塑料产品:具有一定强度要求的透明结构件。

PMMA因为其良好的透光性能,普遍用在汽车照明标志牌、车门玻璃和灯玻璃罩上。

3、POM

聚甲醛,又称塑钢,收缩率2-3.5%合适壁厚:1.5-2.5mm。

POM在汽车上用与制造仪表板手套箱附件、各种阀门(排水阀门、空调器阀门等)、各类叶轮(水泵叶轮、暖风器叶轮、油泵轮等)、各类电器开关及电器仪表上的小齿轮、各类手柄及门销等。

4、PC

聚碳酸酯,具有突出的冲击韧性和抗蠕变性能,耐热性好,耐寒性也非常好。收缩率0.5-0.7%,合适的壁厚为2-3.5mm。PC加入玻纤可改善收缩率,机械强度和耐温性,在100℃左右长期用钢性会增加,可以用退火改善內应力。

5、PC/ABS

PC/ABS是PC与ABS的共混材料,一般以共混造料后,以粒料形状供应。如果只是把两种料简单的混合后,直接注塑,效果很差,会产生分层现象;PC的优势是刚而韧,缺点是应力开裂,粘度大;ABS的优势是流动性好,但表面硬度低;这样共混后的材料PC/ABS即保存了二者的优势;PC/ABS具有较高的表面硬度,较高的刚性和韧性,也具有较高的抗应力开裂能力;它的机械性能介于两者之间。

PC在汽车行业主要应用在制造灯罩,左右轮罩护板,仪表挡板本体(PC/ABS)、左右风框盖、中间风框盖(PC/ABS)、后保险杠缓冲垫。

6、PU

聚氨酯,依据聚合反应生成物不同,常见的分成硬质聚氨酯和软质聚氨酯。

聚氨酯泡沫塑料广泛用于汽车内饰和吸收震动的零部件上,如涂覆材料、聚氨酯硬质塑料板材、聚氨酯弹性体、座椅软泡沫材料、装饰件、沙发革、车顶饰品;使用较多的是各种软质和硬质的聚氨酯泡沫材料,它有隔振、隔音、降噪、保温隔热;PU还可以做成车用聚氨酯涂料、粘结剂、密封剂等。

汽车上PU代表制件有仪表板、后视镜、保险杠、座椅软垫、头枕、转向盘、仪表板防振垫、支柱装饰件、前顶衬里、窗框架、顶棚与侧顶架装饰、门衬板、遮阳板、后顶架装饰等。