本文摘要：新能源汽车动力电池，因自身重量缺失和能量密度市场需求对立，在整车零件子系统中，轻量化市场需求变得最为急迫。在动力电池中，架上集中于了电池系统重量的20~30%，实乃主要结构件。因此在确保电池功能安全性前提下，架上的轻量化就沦为电池结构件主要改良目标之一。 从材料综合指标评估来看，铝合金材质，首先能符合车辆零部件还包括电池系统结构市场需求，依然是替代部分钢结构的材料。不过，高强钢板自身也在回头轻量化技术道路。

新能源汽车动力电池，因自身重量缺失和能量密度市场需求对立，在整车零件子系统中，轻量化市场需求变得最为急迫。在动力电池中，架上集中于了电池系统重量的20~30%，实乃主要结构件。因此在确保电池功能安全性前提下，架上的轻量化就沦为电池结构件主要改良目标之一。

从材料综合指标评估来看，铝合金材质，首先能符合车辆零部件还包括电池系统结构市场需求，依然是替代部分钢结构的材料。不过，高强钢板自身也在回头轻量化技术道路。因此，铝合金材质和轻量化高强钢板在材料搭配的道路上仍然呈现僵持前进的状态。

僵持前进的铝和钢由于迎合了产品的节约能源、环保、轻量化发展趋势，铝一般都是企业构建轻量化的主要方案。但是轻量化并非是车企选材时的唯一考量因素，成本亦是。毋庸置疑，铝轻量化效果显著，因而在未来也将获得更加普遍的应用于。

铝合金虽然成本偏高，但是其出色的可加工性、低密度（铝合金的密度为2.7g/cm）、耐腐蚀性、低可回收循环利用等特性，优势显著，依然是构建电动简化的新能源汽车轻量化进程的最重要标志。达克全球咨询对北美车均铝用量展开了调研和预测，它们找到从1996年以来，铝在车辆中应用于呈现大幅快速增长的趋势，且自2012年开始经常出现上升态势。2015年时车用铝含量早已超过400磅/辆（约合181kg/辆），到2020年则多达450磅/辆（约合204kg/辆），到2028年突破550磅/辆（约合249kg/辆）当然，受限于成本因素，铝合金在各个车型上应用于，也不尽相同。

早期的特斯拉,应当是轻量化应用于的保守者。初时，ModelS从车身到电池系统结构,铝材料占比皆相当大。因为，ModelS当时的消费群体定位，是针对奢华客户。

特斯拉ModelS是铝含量低的车型。但其他大众化车型搭配材料中分量低的毕竟拥有成本优势的高强钢。例如日产Leaf、大众高尔夫、丰田普锐斯，它们更加偏向于在高强钢板和异形钢下功夫。由此可见，尽管铝合金轻量化发展应用于趋势是明晰和明朗的，但是成本因素仍在制约着它大踏步向前发展。

这终究不利于低成本的高强钢，具体表现为应用于回潮。特斯拉不全是技术的可怕者，考虑到成本因素，调整铝用量也是合理的技术不道德。

在Model3设计中，设计思路一改为前期的保守奢华，车身架构使用钢铝混合金属材质，减少了铝的应用于占到比。就连名噪远扬的大众MEB平台的设计者们，也指出要选低成本的钢板，并且回应新能源车辆某种程度是富裕阶层的时尚。

只不过，一种材料不有可能几乎替代另外一种材料。任何一种材料，不管就是指成本角度、性能角度，都是各有所长，分段发展的。

不能说道，一种材料，在某一方面，能更佳的合乎技术或市场发展必须而已。铝材料在新能源的应用于，主体还是轻量化市场需求、节约能源市场需求。目前，以40KWh的电池系统为事例,如果使用钢材结构,其成本可以掌控在1千元以内；如果使用铝型材拼成焊接壳体结构,在3~5千元之间。

成本比例，铝合金依然是钢板材质的3~5倍。铝在新能源的推广应用中，成本因素，依然是一只拦路虎。但是，这不阻碍技术的变革和发展。但我们必须清晰的是，在现阶段，钢、铝特性差异带给的设计差异有哪些呢？电池架上结构设计更加须要因材施教钢、铝材质在强度、抗疲劳、弹性模量、抗拉、抗压、抗剪、抗弯等特性参数方面，不存在十分大的差异。

使用金属合金技术，显然在某些方面，例如强度特性方面，较纯铝，取得十分明显的提高。但是，单一特性的增强，并不代表本质特性移往和几乎变化。特别是在在车辆工程中，一动、静态载荷下，特性差异，展现出的更为显著。所以说道，在结构设计中，尽管功能是完全相同的零件，铝合金结构也无法等同于钢结构设计。

长期以来，国内新能源车辆并非相反设计。车身结构或平台，都就是指燃油车过渡性而来。

车身结构，并没做到过于多适应性改动和设计，这个时候的设计，电池架上与车身相同方位和形式，也不能顺势而为。但是，随着新能源市场缩放和普及，电池系统的功能安全性更加被推崇，这种结构设计，无法符合新的功能市场需求。对于前期生产的新能源产品，在客户用于过程中，产品吊耳裂开、IP过热、内部模组结构过热带给电性能过热等等故障，架上吊耳方位结构设计的不合理，都是必要或间接的主要原因之一。

电池本体的密度十分低，当作支撑电池模组的电池架上或壳体，仍然是处在轻载荷状态之中。铝的疲惫性能只有钢的一半，弹性模量仅有钢的三分之一。如果架上吊耳支撑若然，或有所不同吊耳受力差值大、不均匀分布，面临车辆简单的路况，动态性能更为险恶。

铝材质在低振动、低应力集中状态下，更容易经常出现疲惫状态，造成裂开、变形。所以说道，架上在吊耳方位、内框架梁结构，经常出现裂开等故障现象，甚至模组固定点开裂现象，也就不足为奇了。

架上的铝制吊耳固定点不应数量多，而且布置均匀分布。不仅如此，做电池模组和支撑的架上浑然一体，也不是一件更容易的事。精辟振动实验的考验，也是检验设计结果的好办法。

在实验展开中，常常不会遇到内框架与架上焊的裂开、内框架支撑梁体裂开。裂开原因可行性分析：从材料特性分析，故障点形变多达了材料本身所能支撑形变或应力集中。

从工艺角度，材料焊时，造成的烧损，转变或巩固了材料的参数特性。从结构角度，裂开的支撑梁否和内框架结构是一个整体。整体结构，更加不利于形变集中和形变均匀分布、振动频率完全一致。Audi的电池架上设计，就是很好的案例。

黄色箭头是受力的状态，内部通过均匀分布的框架，让形变获得合理的获释，同时与外部框架吊耳孔对应，让内外结构浑然一体。同时，也能抵挡来自外部撞击的毁坏。架上设计灵魂：铝外框架梁强度设计前面提及架上结构设计的内外浑然一体，外框架设计也是十分最重要的。从材料特性参数角度，铝的屈服强度和抗拉强度皆高于钢。

铝及其合金的屈服强度和剪切强度分别为30-500N/sqmm和79-570N/sqmm。钢的屈服强度和抗拉强度，分别在250-1000N/sqmm和400-1250N/sqmm范围内。

关系到架上吊耳方位或结构设计，就必需考虑到这个因素。同时，铝的弹性模量比钢差，这个特性也是十分最重要的，关系到结构的材质的疲惫或寿命。车用铝合金应用于主要还包括5系（Al-Mg系）6系（Al-Mg-Si系）等等。

据理解，铝架上主要使用6系铝型材（材质的应用于，还须要更进一步分析和思索）。电池铝架上常用的几种结构类型铝电池架上，因为其轻巧，熔点较低特点，一般有几种形式：合金钢铝架上、断裂铝合金框架和铝板拼成焊接架上（壳体）、模压上盖。合金钢铝架上结构特征更加多展现出为一次合金钢成型，增加了架上结构焊带给的材料烧损和强度问题，整体强度特性更佳。这种结构的架上，框架结构特点不显著，但是，整体强度可以符合电池承截拒绝。

多见于小能量电池系统结构。断裂铝拼成焊接框架结构较为多闻，也是较为灵活性的一种结构。通过有所不同铝型材的拼焊、加工，可以符合各种能量大小的市场需求。

同时，更容易改动设计，更容易调整所用材料。从成本的角度，较之合金钢铝架上，断裂铝拼成焊接框架结构占据一定的优势。当然，随着量产数量的有所不同，这种成本优势否不存在，也不一定。框架结构是架上的一种结构形式，在前期三+6一文中，曾多次详尽不作过叙述。

框架结构更加不利于轻量化，更加有利于有所不同结构的强度确保。铝电池架上结构形式，也沿用了框架结构设计形式：外框体主要已完成电池整个系统的支撑功能；内框体主要已完成对模组、水冷板等子模块的支撑功能；在内外框体的中间防水面，主要已完成电池组与外界的隔绝、防水，例如，沙砾冲击、透气、防水等等。小结铝作为车辆轻量化的最重要材料，必需扎根全球市场，长年注目其可持续性发展。

同时，也要正确看待钢、铝在车辆应用于中的成本因素和技术变革的区别。铝在设计中的准确应用于，必须对材质特性的加深的解读。

尤其是针对轻载荷的电池架上应用于，还必须大大思索，做心中有数，大大累积应用于经验，才能在轻量化的应用于中游刃有余，不断进步。

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