简化混合动力燃油箱设计中的结构复杂性与成本
作者 Bert Keestra
Application Development Engineer
汽车电气化持续发展,燃油系统亦需同步升级。随着混合动力技术不断突破,燃油箱正面临更高的压力要求、更严苛的空间布置及更高的可持续发展目标。然而,许多现有设计仍依赖于为过去架构开发的复杂多层结构。我们能够协同简化混合动力燃油箱的设计流程,在不影响性能的前提下,提升制造与系统集成效率。
电气化正在加速推进,但其发展轨迹并非线性。
随着纯电动汽车持续规模化发展,混合动力车型仍然是动力系统转型中的关键组成部分,并且正快速演进。轻度混合动力、全混合动力、插电式混合动力,以及如今的扩展续航电动汽车(EREVs),正在重塑全球市场的动力总成架构。
对于油箱设计工程师而言,这带来了全新挑战。工程需求日趋严苛:更高的内部压力、更紧凑的结构集成、更高的耐久性要求,以及持续的成本压力。
行业的传统解决方案是采用高密度聚乙烯多层吹塑油箱高密度聚乙烯(HDPE)和乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)。这种方法有效,但存在一些权衡:
- 厚度控制受限,导致整体重量增加
- 由于多层加工需更高设备投资
- 连接部位泄漏风险更高
- 通过二次加工增加了工艺复杂性
随着电气化的规模扩大,如此高的系统复杂性已难以为继。
混合动力燃油箱性能的全新解决方案
混合动力燃油箱所承受的正负压环境高于传统内燃机燃油箱。为应对这些工况,设计工程师通常采用注塑成型的支柱、支架和挡板以增强结构并抑制燃油冲击。
在吹塑多层系统中,这些功能常需二次组装,导致成本、重量及风险增加。
注塑工艺改变了这一格局。
凭借我们的Fuel Lock Technology,基于先进聚酰胺材料(如Durethan® Fuel Lock和EcoPaXX® Fuel Lock),我们实现了单层燃油箱结构,将力学性能与阻隔性能融于一种材料之中。
该方法实现了:
- 厚度控制能力提升
- 功能结构可直接一体成型于油箱内
- 简化后续加工环节
- 系统结构更为简化
携手合作,我们能够重新定义混合动力燃油箱的工程设计,而不仅仅是优化传统方案。
为何EREV增程式混合动力汽车需要新的燃油箱架构
EREV增程式混合动力汽车在插电式混合动力与纯电动汽车之间架起桥梁,带来极具吸引力的解决方案。车辆完全由电机驱动,内燃机仅作为发电机为电池充电,发动机从不直接驱动车轮。
该架构设为日常使用提供类似电动汽车的驾驶体验,同时通过快速补能消除续航焦虑。此外,通过取消变速箱,简化了动力传动系统结构。但这并不意味着可以取消燃油箱的需求。
实际上,EREV(增程式电动汽车)对燃油系统设计提出了独特需求。油箱更小,布置更紧凑,压力管理依然至关重要。同时,整车厂商正寻求降低整车质量和成本,同时在日益多样化的工况下维持耐久性。
随着EREV应用的增长——尤其是在平衡电气化目标与基础设施有限的地区——燃油箱解决方案必须随之演进。单层聚酰胺系统为满足这些新约束条件提供了可行途径,而不会增加制造负担。
简化并强化油箱设计的聚酰胺解决方案
Fuel Lock Technology com将优异的力学性能与卓越的阻隔性能融合于单一材料体系。与传统的HDPE/EVOH多层吹塑相比,注塑聚酰胺燃油箱实现:
- 更高的设计自由度
- 按需实现局部增强
- 优化利用可用安装空间
- 一次成型集成结构元件
这种集成方式减少了潜在渗漏点,并增强了燃油箱结构的稳健性。同时,我们与OEM及一级供应商紧密合作,覆盖从CAE设计、渗透性预测到热稳定性分析和应用验证的全开发流程。
可持续性、稳定性与强度集于一体的材料
电气化不仅仅关乎动力系统,合适的材料将发挥决定性作用。
EcoPaXX® Fuel Lock为开式底盘结构的本征耐盐雾燃油箱提供有力选择。EcoPaXX®以70%来源于蓖麻油的生物基单体为基础,在降低碳足迹的同时,实现高结晶度、低吸湿性与化学稳定性的优异平衡。该材料能够适应苛刻的汽车应用环境,同时助力开发更具可持续性的车辆平台。
单层结构的燃油箱亦可简化加工流程并实现轻量化,进一步满足整车层面的CO₂减排目标。可持续性与性能不必成为相互矛盾的选择。
更为简捷的解决路径
混合动力正不断发展,从轻混到增程式电动汽车,因此燃油系统也需适应全新架构,同时避免不必要的制造复杂性。
在恩骅力,我们帮助您挑战传统 de制定设计假设,开发一体化、高效的燃油箱解决方案,实现更轻量化、更高强度、且更易生产。通过简化系统结构,助力您构建在实际工况下可靠运行且更具成本优势的智能燃油系统。
Bert Keestra 在荷兰埃因霍芬理工大学(TU/e)学习化学工程。完成同校高分子技术博士学位后,他加入 Envalior,任职于材料科学的企业研究部门。2010年,他调任至工程材料业务单元,担任产品开发专家,随后成为应用开发工程师,专注于复合材料压力容器领域。
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