轻质材料

此处主要以电池包箱体采用轻质材料为例说明。

此前自主品牌的混合动力电动车的制造思路是油改电，传统的燃油车主要以钢制车身为主，对钢铁的研究及技术的掌握较娴熟，所以电池包箱体一开始被设计成了钢质。日产LEAF的电池包箱体为钢制结构，如下图所示。

图11 日产LEAF电池包箱体

1、采用铝型材箱体

特斯拉Model S为首款深入人心的纯电动汽车，作为特斯拉的第一款车型，整包重量近900kg。其电池包箱体为铝质，重量约125kg。通过铝型材的设计（框架是型材的），电池箱体内部可整体的摆放电池模组。

图12 特斯拉model S的电池箱体

独爱铝材的蔚来ES8的电池包箱体自然也是采用铝型材制造，电池组重量为525kg。它使用了容量为70kwh的三元锂VDA方形电池，其整包的能量密度大约为170wh／kg。

图13 蔚来ES8的电池箱体

信息来源：爱出行

2、采用热成形钢

由于新能源汽车增加了电池包，导致整车重量比燃油车大。车重的增加将导致刹车距离更远，对乘员的保护要求更高。电池包位于驾驶舱以下，在碰撞中需避免电池包的侵入及避免着火爆炸等风险，一般会做挤压、振动和冲击等试验，或许可以考虑用热成形钢做电池壳体。

图14 电池箱体用材案例

信息来源：北汽新能源

3、采用铸铝件

铸铝的电池托盘箱体一体性较好，避免了钢制或挤出型材的焊接、密封、漏水、腐蚀等问题。铸造一直是批量制造铝合金箱体的主要工艺方法，比如通用、宝马车型的PHEV的小电池盒一般都是通过铸造的方式，但纯电车型需要的是一个大包，这对铝铸造来说也是一个挑战。目前，铝铸件主要用于高端车型，比如腾势500采用的是铝铸造电池包箱体。

图15 腾势电池包箱体

4、其他新材料

除此之外，电池包箱体还可以采用碳纤维、泡沫铝、SMC等材质来制造，但目前还未见有在汽车上大批量应用。电池包的上盖板可采用SMC或碳纤维复合材料制造，从而达到轻量化的效果。

更有甚者，想到用PDCPD材料来制作电池包箱体，虽然目前还未商用，但想法不错。

图16 PDCPD材料在电池包上的应用

信息来源：江苏大学徐晓明

制造工艺

电池系统的制造工艺，包括电池单体的封装、电池模组的排布、热管理电器系统的设计等装配工艺；还包括电池单体、电池包箱体的连接工艺等方方面面。

图17 Model 3电池模组的轻量化

信息来源：博奇数据

航天工程装备公司的吉华博士，是电池包箱体连接方面的专家。他归纳的铝合金电池包的结构形式中，框架承载式是指铝型材与冲压件的配合，此方案的重量较轻。具备优异的静强度、疲劳性能、耐腐蚀性能、抗碰撞及挤压性能等。

图18 铝型材电池包箱体的连接

图片来源：航天工程装备吉华博士

总结

目前，电池包系统重量占整车20％以上，成本占整车高达30％－60％，新能源汽车较传统汽车更需要轻量化。由于篇幅有限，本文介绍了电池包系统的几种轻量化方案，希望大家能有一个大概的了解。

关于铝合金电池包箱体的连接，纽北将在后期写一个专门的文章来介绍下，在此不再赘述；另外，关于Model3和捷豹I－Pace两经典电动车的电池包对比，将在近期完成，敬请期待！

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