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動力電池系統(tǒng)是電動車的核心驅(qū)動力。它由電池模塊，電氣系統(tǒng)，熱管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)，殼體等零件組成。殼體的主要作用是承載和保護(hù)電池模塊，需要滿足強(qiáng)度，剛度，碰撞安全等機(jī)械要求。

一般認(rèn)為純電動汽車重量降低10％，續(xù)航里程便可增加約6％。電池包系統(tǒng)重量占整車20%以上，成本占整車高達(dá)30%-60%，新能源汽車較傳統(tǒng)汽車更需要輕量化。在動力電池系統(tǒng)中，電池殼占系統(tǒng)總重量約 20-30%，是主要結(jié)構(gòu)件，因此在保證電池系統(tǒng)功能安全和車輛整體安 全的前提下，電池殼的輕量化已經(jīng)成為電池系統(tǒng)主要改進(jìn)目標(biāo)之一。電池殼輕量化技術(shù)包括新材料，新工藝和新設(shè)計（殼體和熱管理系統(tǒng)集成，車身集成設(shè)計）。

下面簡單介紹一些知名主機(jī)廠和電池供應(yīng)商的電池系統(tǒng)輕量化進(jìn)展。

新材料

鋼板，鋁板，擠壓鋁，壓鑄鋁，玻纖復(fù)材，SMC復(fù)材，碳纖復(fù)材都有應(yīng)用。

1.1 鋼制殼體

Nissan Leaf采用鋼制殼體，主要工藝是鋼板沖壓和點焊連接。鋼制殼體能夠提供高強(qiáng)度和剛度，工藝簡單，是車身制造領(lǐng)域最傳統(tǒng)最成熟的工藝。

1.2 鋁制殼體

1.2.1鋁板+壓鑄鋁

鑄鋁的電池托盤箱體一體性較好，避免了鋼制或擠出型材的焊接、密封、漏水、腐蝕等問題。混動版 Cadillac CT6 和 Audi Q7 e-tron均采用了鋁合金殼體。兩個車型的電池下殼體采用壓鑄鋁合金，上殼體（蓋 板）采用鋁板沖壓件。

鋁合金壓鑄下殼體采用一次成型工藝，工藝簡單，能夠提供較好的強(qiáng)度、剛度和密封性能。鋁合金上殼體主要起密封作用，采用鋁板沖壓件降低重量。受壓鑄機(jī)設(shè)備噸位限制，鋁壓鑄殼體尺寸較小，一般常用于混動車型動力電池系統(tǒng)。

1.2.2 鋁板+擠壓鋁

鋁合金框架和鋁板結(jié)構(gòu)電池殼結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活，減重明顯且工藝較成熟，擠壓鋁的框架能夠提供高剛度和高強(qiáng)度，鋁板沖壓件密封。特斯拉Model S，蔚來 ES8、大眾 MEB等項目電池殼均采用了鋁合金框架和鋁板結(jié)構(gòu)。

寧德時代CATL首次將航空級別的“7系鋁”運(yùn)用至電池包下箱體。“7系鋁”常被用于制造飛機(jī)起落架，具備輕盈、堅固、安全等特性。7系鋁應(yīng)用也具有很多風(fēng)險，特別是應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象。為此，他們通過上百項的實驗及相關(guān)工藝改善。

配備“7系鋁”下箱體的動力電池?fù)碛幸韵聝?yōu)勢：車載動力電池系統(tǒng)能量提高50％；整車重量可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上減重250公斤，使該車型標(biāo)準(zhǔn)工況續(xù)駛里程提高到600公里以上。下圖是寧德時代產(chǎn)品路線圖。

1.3 混材

1.3.1 鋼鋁混合

特斯拉Model３電池上蓋是０.８毫米的鋼板，地板是３.２毫米的鋁板。

1.3.2 塑料+鋁板

世界最大電動車廠商比亞迪使用了上板塑和下板鋁作為電池殼體，以提升電池包的能量密度，增加了續(xù)航能力。以其秦Pro EV500為例，相比上一代秦EV車型，電池包減重157kg，系統(tǒng)能量密度提升至160．9Wh／kg。據(jù)比亞迪官方數(shù)據(jù)，秦Pro EV500的工況續(xù)航里程420公里，最大續(xù)航里程達(dá)500公里。

吉利帝豪EV450和廣汽傳祺GE3 530等車型，采用的就是上殼體SMC輕量化材料，以及下殼體高強(qiáng)度鋁來進(jìn)行封裝。后者電池系統(tǒng)能量密度為160Wh／kg，已經(jīng)處在主流水平。

1.4 碳纖維復(fù)材

蔚來ES6的碳纖維增強(qiáng)型復(fù)材（CFRP）電池外殼比傳統(tǒng)的鋁或鋼制電池外殼輕40%，具有高剛性，而且比鋁的熱導(dǎo)率低200倍。

1.3 其他材料

電池殼可以考慮用熱成形鋼做電池殼體，在碰撞中需避免電池包的侵入及避免著火爆炸等風(fēng)險.但目前還未見有在汽車上大批量應(yīng)用。

電池殼還可以采用泡沫鋁等材質(zhì)來制造，但目前還未見有在汽車上大批量應(yīng)用。

２.新工藝

電池系統(tǒng)的制造工藝，包括電池單體的封裝、電池模組的排布、熱管理電器系統(tǒng)的設(shè)計等裝配工藝；還包括電池單體、電池包箱體的連接工藝等方方面面。

斯拉Model 3將原來的18650改成了21700，電池的能量密度約提升20%（250→300Wh/kg），增大了單體的尺寸，進(jìn)而使整包輕量化。

３. 新設(shè)計

通過CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)對電池殼進(jìn)行分析和優(yōu)化，實現(xiàn)零部件的精簡、整體化和輕量化，已成為電池殼開發(fā)中主要的設(shè)計方法。電池包箱體輕量化設(shè)計方法主要有拓?fù)鋬?yōu)化、形貌優(yōu)化、形狀優(yōu)化和尺寸優(yōu)化等。

在箱體前期設(shè)計過程中即概念設(shè)計階段一般采用拓?fù)洹⑿蚊埠妥杂沙叽绲膬?yōu)化手段；在結(jié)構(gòu)設(shè)計后期，對具體的技術(shù)要求，需要詳細(xì)設(shè)計時更多的采用尺寸優(yōu)化、形狀和自由形狀優(yōu)化技術(shù)，以達(dá)到具體的設(shè)計要求。

特斯拉將所有的電控單元整合到pack中，交流電充電器和DC－DC轉(zhuǎn)換器被集成為一個更小和更輕的單元模組，高度整合導(dǎo)致Model 3的總布線長度大幅減少。

結(jié)論

1、鋁制電池殼是目前電動車主流；

2、混材電池殼是趨勢。不同部位用不同材料，以達(dá)到性能和成本的最優(yōu)解；

3、集成化設(shè)計是趨勢。

來源：網(wǎng)絡(luò)

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