Utformning av batterihållare för elfordon och fjärrstyrda fordon med små slutna aluminiumskumblock skyddade av aluminiumrör

Smartare säkerhet för framtidens batterier

Elbilar på motorvägen och robotfordon som utforskar havsbotten är beroende av batterier som måste förbli både säkra och svala. Denna studie undersöker ett nytt sätt att bygga det "golv" som bär och skyddar dessa batterier. Istället för att använda ett enda tjockt lager av metallskum delar forskarna upp skummet i många små block, var och en omsluten av ett metallsrör. Denna smarta, beninspirerade struktur är utformad för att absorbera krockenergi, avleda värme snabbt och förenkla dragning av kablar och underhåll.

Från benstruktur till batteristöd

Den centrala byggstenen i denna design är en liten kub av slutet cellaluminiumskum, ungefär i storlek med en sockerbit, omgiven av ett kort aluminiumrör. Idén är inspirerad av naturen: formerna påminner om människofingrarnas ben, ryggraden och hörselgången, som kombinerar styvhet, stötupptagning och låg vikt. Genom att ordna många identiska block i mönster kan ingenjörer skapa paneler som bär laster, dämpar stötar och styr värme, samtidigt som de får plats i trånga utrymmen i fordon.

Varför dela en stor platta i många små block

Konventionella aluminiumskumsplattor fungerar bra som krockdämpare men har nackdelar. De är dyra att tillverka, svåra att forma och reparera och fungerar som termiska filtar som håller kvar värme snarare än avleder den. Den nya blockmetoden tar itu med alla tre problemen. Eftersom blocken är små kan de skäras från standardplattor med enkla verktyg och sedan pressas in i färdiga rör. Skadade block kan bytas ut individuellt. Lika viktigt är att mellanrummen mellan blocken skapar öppna vägar där luft eller vatten kan strömma, vilket förvandlar ett tidigare isolerande lager till en effektiv kylstruktur.

Starkare stöd och snabbare kylning

Teamet testade tolv blockformer och valde en "ryggrads-lik" design för detaljerad studie. Vid sidoförskjutning absorberade detta block mer energi per volymenhet än bart skum av samma storlek, tack vare det styva aluminiumröret runt det. När de arrangerades i en liten panel för ett fjärrstyrt undervattensfordon höll nio av dessa block låga batteribelastningar, absorberade krockenergi med en bekväm säkerhetsmarginal och gav ingenjörerna möjlighet att leda kablar genom inbyggda kanaler. Termiska tester visade att en traditionell skumsandwichpanel tog ungefär 15 minuter för värme att passera igenom, medan blockbasen panelen uppvisade samma temperaturökning på bara omkring 40 sekunder.

Skalning upp för elbilar

För att visa att konceptet fungerar i fullskalig fordonsapplikation designade forskarna ett underredesskydd för ett 450-kilograms batteripaket för elbil med 400 av samma ryggradsliknande block inklämda mellan två aluminiumplåtar. Blockarrayen kan absorbera flera gånger mer krockenergi än vad som uppstår om batteriet faller en halv meter, och den tål laster motsvarande ungefär 25 gånger batteriets vikt. Samtidigt visar beräkningar och simuleringar att värme som leds genom blocken och avlägsnas av strömmande luft är tillräckligt snabb för att kyla ner skyddet från sommartemperaturer mot omgivningen inom tio- till några tiotals minuter vid måttliga körhastigheter.

Utrymme för vidare utveckling med kylning och material

Blockens modulära karaktär öppnar dörren för vidare förbättringar. Författarna skisserar alternativ såsom att fläta in vätskekylrör mellan rader av block, införa fasändrande material som tillfälligt kan lagra överskottsvärme eller arrangera spalter i mönstret för ännu bättre luftflöde utan att offra krocksäkerheten. Eftersom blocken använder standardlegeringar och enkel bearbetning kan de anpassas till olika miljöer — från torra vägar till heta öknar och kallt havsvatten — genom att justera dimensioner, avstånd och tilläggsmaterial.

Vad detta betyder för vardagliga förare och robotar

Enkelt uttryckt erbjuder detta arbete en smartare "pansar- och kylarr" för batterier i elbilar och fjärrrobotar. De skumfyllda metallblocken fungerar som små stötdämpare som bucklas vid en krock, medan deras metallhöljen och öppna mellanrum kanaliserar bort värme istället för att fånga den. Jämfört med traditionella skumsheetar är blockbaserade hållare enklare att tillverka, reparera och kyla, samtidigt som de uppfyller strikta säkerhetskrav. Med fler tester under verkliga krock- och utmattningsförhållanden kan denna beninspirerade metod hjälpa framtida fordon att bli lättare, säkrare och mer pålitliga utan att tillföra komplexitet till deras batterisystem.

Citering: Dadoura, M.H., Farahat, A.I., Al-Saady, Z.A. et al. Design of electric and remote operating vehicles battery carrier by using small aluminum closed-cell foam blocks shielded by aluminum tubes. Sci Rep 16, 9225 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39720-z

Nyckelord: elbilsbatterier, aluminiumskum, krocksäkert skydd, batterikylning, lättviktskonstruktioner