Разработка и производство корпуса высоковольтной батареи электромобиля-демонстратора CML CAR (2017 г.)

В конце 2016 года стартовал инициативный проект Инжинирингового центра (CompMechLab®) Санкт-Петербургского политехнического университета – разработка первого российского кастомизированного электрического концепт-кара CML CAR, призванного продемонстрировать компетенции российских инженеров в области применения передовых производственных технологий (ППТ).

В рекордные для отрасли сроки – в течение 1 года – электрокар-демонстратор был подготовлен к производству и вместил в себя наглядные результаты применения ППТ: цифровое проектирование и моделирование, разработка «цифровых двойников» изделий и производственных процессов (производство в рамках концепции Фабрик Будущего), бионический дизайн, аддитивные технологии, разработка и применение новых материалов, в том числе композиционных, платформенные решения.

В разработанном автомобиле-демонстраторе заключено несколько значимых пользовательских рекордов: по массе автомобиля, аэродинамическим характеристикам, конструкции подвески шасси и некоторым другим характеристикам.

Так, для CML CAR спроектирован и изготовлен корпус тяговых аккумуляторных батарей (ТАБ) – сендвич-структура из углеродной и стеклянной тканей различных типов плетения и конструкционного пенопласта.

Этапы разработки:

• создание цифровой модели ячейки периодичности композита, которая в свою очередь является основой для гомогенизации свойств слоя композиционного материала;
• разработка моделей композиционных материалов;
• расчет и оптимизация конструкции по критериям: расположение точек крепления к корпусу электромобиля, толщины материалов, локальные усиления внутри композитного слоя, целевые значения собственных частот.

Разработка проведена на основе цифрового проектирования и моделирования. В цифровой модели учтены особенности технологического цикла изготовления. Комбинация различных типов плетения и направления укладки армирующего материала, а также использование конструкционного пенопласта для локальных усилений позволила достичь целевых показателей при минимальном расходе материалов.

Уникальная особенность изделия: корпус ТАБ является неотъемлемой частью силовой структуры электромобиля, повышая крутильную частоту кузова на 16%. Как следствие – конструкция всего электрокара максимально оптимизирована по критериям массы, жесткости и прочности.

Наивысших показателей прочности и жесткости, а также максимальной оперативности выполнения разработки позволило достичь изготовление изделия за одну технологическую операцию пропитки композита связующим. При сроках проектирования в 2 недели изготовление изделия заняло 3 недели.

Характеристики ТАБ:

• Собственная частота: 47,71 Гц
• Масса вместе с крышкой: 32,7 кг
• Полезный объем: 210 л