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動(dòng)力電池系統(tǒng)是電動(dòng)車(chē)的核心驅(qū)動(dòng)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(mǎn)足強(qiáng)度，剛度，碰撞安全等機(jī)械要求。

一般認(rèn)為純電動(dòng)汽車(chē)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(chē)20%以上，成本占整車(chē)高達(dá)30%-60%，新能源汽車(chē)較傳統(tǒng)汽車(chē)更需要輕量化。在動(dòng)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(chē)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(jì)（殼體和熱管理系統(tǒng)集成，車(chē)身集成設(shè)計(jì)）。

下面簡(jiǎn)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(diǎn)焊連接。鋼制殼體能夠提供高強(qiáng)度和剛度，工藝簡(jiǎn)單，是車(chē)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(pán)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(wèn)題。混動(dòng)版 Cadillac CT6 和 Audi Q7 e-tron均采用了鋁合金殼體。兩個(gè)車(chē)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(jiǎn)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(dòng)車(chē)型動(dòng)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(jì)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(lái) ES8、大眾 MEB等項(xiàng)目電池殼均采用了鋁合金框架和鋁板結(jié)構(gòu)。

寧德時(shí)代CATL首次將航空級(jí)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(jiān)固、安全等特性。7系鋁應(yīng)用也具有很多風(fēng)險(xiǎn)，特別是應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象。為此，他們通過(guò)上百項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)及相關(guān)工藝改善。

配備“7系鋁”下箱體的動(dòng)力電池?fù)碛幸韵聝?yōu)勢(shì)：車(chē)載動(dòng)力電池系統(tǒng)能量提高50％；整車(chē)重量可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上減重250公斤，使該車(chē)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(shí)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(dòng)車(chē)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(chē)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(chē)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(lái)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(lái)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(xiǎn).但目前還未見(jiàn)有在汽車(chē)上大批量應(yīng)用。

電池殼還可以采用泡沫鋁等材質(zhì)來(lái)制造，但目前還未見(jiàn)有在汽車(chē)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(jì)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(lái)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(jì)

通過(guò)CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)對(duì)電池殼進(jìn)行分析和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)零部件的精簡(jiǎn)、整體化和輕量化，已成為電池殼開(kāi)發(fā)中主要的設(shè)計(jì)方法。電池包箱體輕量化設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)程中即概念設(shè)計(jì)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(jì)后期，對(duì)具體的技術(shù)要求，需要詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)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(gè)更小和更輕的單元模組，高度整合導(dǎo)致Model 3的總布線長(zhǎng)度大幅減少。

結(jié)論

1、鋁制電池殼是目前電動(dòng)車(chē)主流；

2、混材電池殼是趨勢(shì)。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(jì)是趨勢(shì)。

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