目前，环保理念已经深入社会各行各业当中，汽车行业也逐渐重视轻量化设计问题。在新能源电动汽车中，电池是重要的组成部分，传统电池包结构一般是由钢材或铝材制作而成，电池包结构重量大，降低了电动汽车的续航能力，所以应通过实验对汽车电池包的管理系统进行验证，有效监视电池包自动管理模块的充电或放电功能，从而提高电动汽车电池包轻量化设计的使用寿命，提升其动力性能。因此，设计人员需要设计一种新型的复合材料电池包，以促进电动汽车综合性能的提升。
复合材料是一种新材料，打破了单一材料组分性能的限制，具有较高的设计灵活性，能有效满足复合材料优化电池包箱体设计轻量化的需求。同时，设计人员可结合汽车噪声振动实验，整合复合材料的最大节点，设计相关的电池包轻量化性能，构建多目标优化方程及单元的目标函数，从而完成优化电池箱形貌的方案，有效保障电池箱地板结构的合理性。复合材料并没有明确的分类，若按照组分进行分类，复合材料可以分为增强体和基体，前者的选材主要有纤维、颗粒和片材，后者的选材主要有石墨、有机聚合物以及金属等；若按照性能进行分类，复合材料可以分为常用复合材料，主要有环氧树脂基复合材料以及先进复合材料，主要包含金属和碳纤维等复合材料；若按照用途进行分类，复合材料则可分为结构复合材料，主要用在主承力部件当中，还有功能复合材料，主要用来实现一些功能。第一，具有良好的力学性能。随着人们对节能环保越来越重视，所以复合材料在汽车轻量化设计理念中应以优化节能技术为目的.兼顾质量及成本，以促进经济效益的提升。复合材料更加重视材料的力学性能，并且对部件结构具有较高的轻量化要求，这也是对材料评判的关键指标之一。为了提升现阶段电动汽车电池盒的等效刚度设计效果，设计人员可以利用复合材料的力学设计方程，设置相关的电池包参数，从而利用复合材料代替汽车金属材料的零部件，达到有效轻量化设计的目的。因此，这就能充分体现出复合材料的优势，其不仅具有更高的强度，而且也具有优异的吸能性能。第二，设计自由度较高。在现阶段，层合板型复合材料的应用比较普遍，这种复合材料具有非均匀性，并且具有鲜明的各向异性，所以也具有较高的设计自由度。在进行铺层设计的过程中，设计人员应充分考虑到纤维方向，并结合构件的承载方向，这样才能在充分发挥材料作用的基础上，促进材料承载能力的提升。第三，具有较强的耐腐蚀性和抗疲劳性：根据相关研究显示，复合材料的疲劳特性会对其断裂情况产生影响，所以这种材料一旦发生断裂，就会在层面上进行发散。同时，由于复合材料大都选择一些具有优质防腐性能的化学材料基体，所以将其应用到电动汽车领域，具有良好的实际应用效果。第四，成型丁艺选择多样化。复合材料可以同时完成材料和结构成型，所以可以将其应用到一些比较复杂的构件的一体化成型当中在当前阶段，技术飞速发展，复合材料成型工艺也更加多样化,如喷射、热压罐和挤压等m。在实际选择相应T.艺时，设计人员应考虑到多方面因素的影响，如部件特性和材料种类等，这样才能保障使用T.艺的合理性：相较于传统材料而言，复合材料具有较大的轻量化优势，已经被应用到多个领域当中，如航天发动机部件上、海上结构物上以及汽车上。在传统T.艺中，设计人员一般都是将复合材料应用到比较昂贵的车辆上，但随着技术的发展，当前复合材料已经可以被应用到普通车型上：并且随着电动汽车的发展，复合材料的应用将会越来越普遍。首先，电动汽车的动力主要来源于电池包，也就是电池系统，其中包含电池包结构、电池模组和电池管理等多个系统部件电池包壳体结构直接关系着整体电池系统的性能，主要通过减重来实现轻量化设计，可以保障动力、加速、刹车、负载牵引、尾气排放、燃油经济性等功能。随着电动汽车的不断发展，人们对其续航性能提出了更高的要求，要想满足人们对电池包续航的需求，就要加大电池模组容量，这样不仅会增加电池包的重量，而且也会提升电池系统的成本因此，设计人员需要对电池包进行轻量化设计，在不影响其整体重量的基础上.提高汽车的续航性能。其次，碳纤维复合材料可以满足电动汽车轻量化设计的材料标准，通过连接电池包筘体，解决接头设计问题，提高复合材料在电池包轻量化设计中的应用效果，整合碳纤维或铝合金结构设计，促进车身材料功能的多元化发展。同时，还可以解决不同的接头性能差异问题。在对电动汽车电池包进行轻量化设计的过程中，设计人员应将续航能力的提升当作重点内容，并加强对机械安全的重视在设计的过程中，设计人员应从不同角度对电池包进行完善，通过设计复合材料超声波焊接技术，增强复合材料金属的强度，减汽车工艺材料少接头形成的缺陷以及搅拌摩擦点焊接头的失效，全面提高复合材料的强度及耐力性，采用化学性质设计复合材料的形式与比例，通过分布与组合新材料，提升传动轴内部构件的抗压力与抗阻力，如防火阻燃性和机械碰撞性等：同时，要根据应用需求.结合电池包与地面的距离，以及电池模组的尺寸，合理确定复合材料的刚度性能，并且确保其变形能够满足设计需求。在IP防护中，设计人员要保障电池包结构能够符合防水等相关要求在防火阻燃方面，设计人员应考虑使用具有较高等级的阻燃材料，并合理使用相应的塑胶零件，并通过镀层等工艺操作，加强防火性能，避免电池包发生腐蚀。首先，为了满足轻量化设计要求，应将电池包上盖板的材料改为SMC复合材料。这种材料的厚度选择比较自由,能够在满足模态频率的基础上，达到减重的目的。在实际进行设计的过程中，设计人员应研究相关材料的静力学和进行模态分析，并且以电池箱的等代设计为依据，不断进行优化与迭代在对受载承、受压力的上盖板设计时，设计人员应降低共振频率，这样才能达到优化形貌、强化功能的优化设计尺寸，从而改善碳纤维复合材料的使用工况，提升综合性能，以及进一步优化层合板的厚度，确定层组次序最佳的铺层次序，达到电池包上盖板与下箱体设计的轻量化设计效果电池包上盖板还需借助螺栓来实现与下箱体的连接，所以要保障连接的可靠性，并确保下箱体表面的平整度。电池包下箱体不仅受载情况比较复杂，而且工作环境也比较恶劣，因此设计人员在选择材料时，最好选择碳纤维材料。
其次，在对下箱体进行结构设计时，应有效控制车身和车架等部分的连接，保障连接的固定性，这样才能满足其机械性能需求。要达到这一目的.设计人员可以通过加强支架来实现，根据电池包的重量情况，一般要对称布置8个以上的支架。通过对下箱体的结构进行改善，整体设计质量能得到显著提升。最后，通过加强支架，电池包的刚强度可以得到强化，一旦处于极限工况下，支架还具有加强防护的作用：因此，为了优化设计，设计人员可以对下箱体进行支架设计如车辆在发生侧碰时，设计人员可在下箱体设置横梁，以有效强化电池包的整体性能在布置横梁时，要考虑到各种工况，再进行合理化的设置。根据碳纤维复合材料的特征，为了保障其设计应用效果，设计人员应对其进行铺层设计，这样也能确保该材料充分发挥自身的力学性能优势，提升设计效果。设计人员在实际进行铺层设计的过程中，首先应选择不同角度的标准角，每个角度最多进行两层连续铺层，这样才能防止出现裂纹。同时，要合理控制紧挨着的两个铺层的角度，对于方向不同的铺层，其占比应处于10%~60%之间，并设置层合板中面，以免影响结构的屈曲强度。其次，对于角度相同的铺层，应使其保持对称，并确保铺层数量相同。如果没有条件实现对称设计，也要尽量缩减该铺层与中面之间的距离，以免出现更多分层，影响整体设计效果。碳纤维材料的铺层应与纤维方向保持垂直，并且相邻铺层在过渡时，不应在同一个位置出现断头。最后，在进行铺层拼接时，应增加圆孔设计，并确保其半径不能小于6mm,这样可以降低纤维发生断裂的概率。为了提高电池包的续航性能，设计人员需要在轻量化设计中尽量提升电池模组的承载力。一般情况下，对于电池包的前后两端，应保持30mm以上的距离，同时上盖板也要与车身保持合理的距离，最好超出15mm。要想提升电池包整体的应用效果，设计人员应基于轻量化需求，科学地进行空间设计，对相关性能指标进行优化设计。传统电池包设计中往往使用的是钢材和铝材等材料，设计人员在对各部件进行连接时，需要使用焊接的方式。而在使用复合材料的情况下，则不能采取以往的连接方式，而是可以将胶连接和铆接方式结合在一起，这样不仅能够实现完整连接，而且还能充分发挥复合材料的优势。同时，胶结可以增强相应部位的抗疲劳性能。在对电池包进行轻量化设计的过程中，结构优化是其中重要的一个环节。在该阶段，设计人员应基于设计要求，对复合材料的形貌进行优化，降低其整体重，这一环节也被称作铺层形状优化。为了降低电池包的重量，节省成本，设计人员应根据车辆的受载情况，结合具体的机构件厚度，不断优化铺层结构。在此基础上，设计人员还可以对结构进行进一步优化，即尺寸优化，并将各铺层与模组架关联起来，在保障基本性能的基础上，将材料变更为铝基复合材料，这样就可以减少铺层数量，降低资金消耗。为了提高电池包整体设计质量，优化电池模组性能，设计人员需要对其进行建模，对箱体结构进行优化，消除边界连接处的一些细微特征，并对其抽中面进行几何优化，并根据汽车零部件的情况，按照相应标准对单元尺寸进行网格划分。为了提升建模分析效果，设计人员应确保单元尺寸设定的合理性，将上盖板和下箱体通过螺栓进行连接，对其进行建模。为了有效控制电池包，也可以采用单元连接的方式。设计人员应基于轻量化设计来选择复合材料，综合分析各种工况下复合材料的强度，从而提升整体设计水平。同时，通过对电池包性能和结构等约束条件进行优化，整体设计效果也能得到显著提升。此外，设计人员要想有效提升复合材料的运行效果，则应对选择的复合材料进行验证，对其参数进行分析，并分析其与静力动态之间的关系，确保相应参数的准确性。综上所述，复合材料在电池包结构中的设计应用，能够减轻电池包结构的重量推动新材料技术在电动汽车领域的发展，也对促进低碳社会的构建有着积极的影响。因此，应重视电动汽车电池包的轻量化设计，提高电池包的实际应用效果，优化复合材料的结构，为电动汽车的进一步发展提供保障。
