在纯电动汽车中，电池包的重量约占整备质量的30%左右，电池包轻量化，对于提升整车续航里程有着重大意义。因此，对电池包高比能量的研究是新能源汽车目前的主要研究方向之一，也是实现电动汽车轻量化的主要途径，实现动力电池包轻量化可从两个方向开展：提高单体电芯的能量密度，对电池包相关辅件进行优化设计。

多材料轻量化电池包开发旨在通过采用多种轻质材料，降低电池包的重量，提高能量密度和续航里程，同时保证安全性和可靠性。电池Pack各主要部件中，质量最大的是电芯本体，其次为Pack下箱体、上盖、BMS集成部件等。

1-电池包上盖轻量化

电池箱的上盖位于动力电池箱体的上方，不受动力电池箱体侧面的影响，也不会影响整个电池组的质量，其功能主要包括密封、保护等作用。为了提高整车能效，在设计中也会考虑轻量化，采用轻质材料，如铝合金、复合材料（SMC、FRP等），可以显著减轻电池包的重量。

此外，上盖的结构设计还需要考虑制造效率和批量化要求，在结构非常异形的情况下，采用冲压成型或折弯拼焊可能较为困难。上盖的设计还需要考虑到与下箱体、密封结构件等其他部件的连接与配合，确保整个电池箱体的结构稳定性和可靠性。

2-电池包下壳体轻量化

铝合金是电池包壳体制作的理想材料，因其密度低、比强度高、热稳定性好、耐腐蚀性强、导热性好、无磁性、成型容易以及回收价值高等诸多优点。常用的铝合金材料包括6061-T6、6005A-T6和6063-T6等，这些材料具有不同的屈服强度和抗拉强度，可以满足不同的结构需求。

电池包壳体通常由铝合金型材边框和底板构成，采用6系铝合金挤压型材拼焊而成。设计时需要考虑型材断面大小及复杂性、壁厚等因素，以适应不同的结构和功能要求。例如，边框、中间隔板、底板、横梁等部件可能会采用不同的断面设计。

通过合理的结构设计和连接方式，可以有效保证壳体整体强度，降低加工难度，实现壳体减重：

l 薄壁化：通过采用薄壁设计，配合加强筋来满足强度要求，可以有效减轻材料重量。

l 中空化：在结构设计中引入中空部分，以降低材料密度。

l 尺寸优化：优化电池包的尺寸，减少不必要的材料使用。

l 拓扑优化：通过优化电池包内部组件的布局，减少材料占用空间。

l 集成模块化设计：将冷却板、电池包吊耳等部件集成在箱体中，减少单独部件的数量和重量。  

3-制造轻量化技术

l 材料成型

目前电池箱材料成型工艺主要有三类:冲压、铝合金压铸和铝合金挤压成型。动力电池箱整体工艺流程包括材料成型及连接工艺，其中材料成型工艺是动力电池箱体的关键工艺。当前上壳体以冲压为主，下壳体主要工艺为挤压成型及铝合金压铸成型两种方式。

l 连接技术

电池箱体连接工艺在新能源汽车制造中至关重要，涉及多种技术和方法，以确保电池箱的结构强度和密封性。

焊接是电池箱体加工中的主要连接工艺，应用广泛。主要包括以下几种方法：

①传统熔焊：如TIG（钨极惰性气体保护焊）和MIG（金属惰性气体保护焊）。TIG焊接速度低，质量高，适用于点固焊和复杂轨迹焊接，常用于边框拼焊和边梁小件焊接。MIG焊接速度高，熔透能力强，适用于边框底板总成内部整圈焊接。

②搅拌摩擦焊：通过摩擦产生热量实现焊接，具有接头质量好、生产效率高等特点。

③冷金属过渡技术：适用于薄板材料，焊接过程无热输入，减少变形。

④激光焊：高精度、高速度，适用于复杂结构焊接。

⑤螺柱焊和凸焊：用于特定部位的快速连接，螺柱焊通过螺柱和螺母实现紧固，凸焊则通过凸点压紧实现连接。

机械连接方式主要解决薄板材料在焊接中的易焊穿和螺纹滑牙问题，包括：

①拉铆螺母：用于箱体边框密封面和内腔底板的连接，具有紧固效率高、使用成本低等优点。适用于薄板与其他部件的螺纹联接。

②钢丝螺套：用于加强铝或其他低强度机体的螺孔，提高螺钉的承载能力和螺纹的受力分布，适用于电池模组安装孔和密封面安装孔。相对于拉铆螺母，钢丝螺套强度更高且易于修复，但一般不适用于薄壁安装。

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