摘 要：針對(duì)新能源汽車(chē)結(jié)構(gòu)而言，電池包下箱體作為其關(guān)鍵部件，對(duì)于電池組保護(hù)性能、電池包整體結(jié)構(gòu)、整車(chē)使用壽命、車(chē)輛側(cè)面碰撞性能等方面具有一定影響。合理、科學(xué)的電池包箱體結(jié)構(gòu)能夠持續(xù)為汽車(chē)提供動(dòng)力來(lái)源，確保其能夠安全、正常行駛。對(duì)此，本文針對(duì)新能源汽車(chē)電池包箱體結(jié)構(gòu)展開(kāi)分析，從箱體材料、結(jié)構(gòu)、制造技術(shù)、性能評(píng)價(jià)等多方面入手，著重闡述電池包箱體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝，確保其可滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供保障。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē) 電池包 輕量化 下箱體結(jié)構(gòu)

在現(xiàn)代化背景下，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)得到高速發(fā)展，新能源汽車(chē)作為汽車(chē)行業(yè)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部分，其具備環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)。在正常行駛期間，電池箱作為整車(chē)安全行駛的“心臟”，一旦受到外部擠壓等作用力，則會(huì)產(chǎn)生一定安全風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際運(yùn)行中，相關(guān)人員需深入分析電池包箱體結(jié)構(gòu)，結(jié)合電池箱的受力特性，全面優(yōu)化箱體結(jié)構(gòu)、制造技術(shù)，采用輕量化制造技術(shù)，從成型、連接等方面入手，有效減少電池包自重，確保新能源電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性。

1 新能源汽車(chē)電池包箱體材料分析

針對(duì)新能源汽車(chē)結(jié)構(gòu)而言，在整車(chē)系統(tǒng)質(zhì)量中，電池包占據(jù)其總質(zhì)量的18%-30%，以電池包為參考，箱體質(zhì)量占據(jù)其10%-20%。在現(xiàn)代化背景下，為更好滿(mǎn)足新能源汽車(chē)箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，主要是采用輕量化設(shè)計(jì)方案。結(jié)合新能源汽車(chē)電池包箱體材料研究情況分析，其需具備化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性特點(diǎn)，在當(dāng)前市場(chǎng)結(jié)構(gòu)中，普遍使用金屬、復(fù)合材料。本文以金屬材料為研究對(duì)象，結(jié)合汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)理念，以鋁合金為例，著重探討其對(duì)于電池包箱體結(jié)構(gòu)的影響。在具體應(yīng)用中，鋁合具有剛強(qiáng)度大、密度小的優(yōu)勢(shì)，目前市場(chǎng)中主要應(yīng)用鋁型材電池箱等產(chǎn)品，實(shí)際承載結(jié)構(gòu)主要包含底板式、框架式，以特斯拉Roadster、蔚來(lái)ES8、寶馬i3等汽車(chē)為例，其電池包箱體材料均采用鋁板，有效抵御外界沖擊，增強(qiáng)電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

電池箱材料對(duì)于結(jié)構(gòu)性能具有一定影響，鋁合金材料具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，為良好滿(mǎn)足實(shí)際使用需求，相關(guān)人員可應(yīng)用全鋁電池箱結(jié)構(gòu)，憑借材料穩(wěn)定性?xún)?yōu)勢(shì)，使其在車(chē)輛持續(xù)振動(dòng)的情況下，增強(qiáng)自身應(yīng)用性能，提高產(chǎn)品實(shí)際質(zhì)量，以某鋁制材料為例，其具體屬性如表1所示[1]。

全鋁電池箱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用可確保車(chē)輛在不同工況下的穩(wěn)定性，在具體設(shè)計(jì)期間，相關(guān)人員需根據(jù)材料特點(diǎn)、車(chē)輛設(shè)計(jì)需求，優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的全面保護(hù)，相關(guān)人員需應(yīng)用相應(yīng)焊接技術(shù)，從殼體、底板橫梁、安裝點(diǎn)等部位進(jìn)行焊接，確保其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可滿(mǎn)足實(shí)際需求，保證新能源汽車(chē)的安全性、穩(wěn)定性。

2 新能源汽車(chē)電池包箱體結(jié)構(gòu)分析

2.1 電池包形狀及布置

根據(jù)新能源汽車(chē)電池包箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝而言，通常情況下，主要固定在汽車(chē)底板位置，電池包結(jié)構(gòu)主要包含“凹”“土”“T”字形等結(jié)構(gòu)，受車(chē)輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、車(chē)型等因素影響，實(shí)際電池包結(jié)構(gòu)具有差異性特點(diǎn)。以“凹”字形結(jié)構(gòu)為例，在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，主要是借助地面、汽車(chē)底板之間的空間結(jié)構(gòu)，優(yōu)化空間設(shè)計(jì)，確保電池包箱體與乘員艙底板能夠相互契合。在具體布置過(guò)程中，相關(guān)人員需綜合考量電池包箱體、車(chē)身地板間間隙，避免地板部分結(jié)構(gòu)、電池包箱體之間產(chǎn)生沖突問(wèn)題。從結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，根據(jù)實(shí)際需求，可適當(dāng)減薄沖壓材料厚度，降低結(jié)構(gòu)沖突概率。在此基礎(chǔ)上，為落實(shí)輕量化設(shè)計(jì)理念，可應(yīng)用外部突筋，使其輔助安裝，有效減輕質(zhì)量，并簡(jiǎn)化電池包結(jié)構(gòu)特征。同時(shí)，在車(chē)輛行駛期間，不可避免會(huì)涉及極端環(huán)境，相關(guān)人員可設(shè)計(jì)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，提升電池箱結(jié)構(gòu)的合理性，在節(jié)約使用空間的情況下，增強(qiáng)電池組保護(hù)效果[2]。

對(duì)于電池包布置而言，為增強(qiáng)布置方式的科學(xué)性，相關(guān)人員需綜合考量汽車(chē)整體空間結(jié)構(gòu)、載荷、離地間隙等因素，優(yōu)化電池包排列方式。對(duì)于電池包布置類(lèi)型而言，主要包含車(chē)身底板下置、車(chē)身后置等類(lèi)型，以底板下置為例，其具有穩(wěn)定性高的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用期間，能夠在一定程度上降低車(chē)身中心，根據(jù)實(shí)際情況，優(yōu)化碰撞傳力路徑，減少碰撞事故帶來(lái)的影響，提高整車(chē)操縱穩(wěn)定性。以小鵬G3為例，其主要是位于底板下方，與之相比，特斯拉Model系列電池包排列方式主要是采用長(zhǎng)方形底板、車(chē)身底板一體化的排列方式，整體穩(wěn)定性較高。對(duì)此，為強(qiáng)化電池包箱體結(jié)構(gòu)性能，相關(guān)人員需從形狀、布置等方面入手，優(yōu)化組合設(shè)計(jì)，盡可能減輕質(zhì)量，為電池包安全性、可靠性提供保障。

2.2 電池包下箱體結(jié)構(gòu)

對(duì)于電池包系統(tǒng)而言，下箱體結(jié)構(gòu)作為其主要承載部件，相關(guān)人員需加大內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重視，結(jié)合實(shí)際需求，采用科學(xué)、合理的布局，以此增強(qiáng)電池包使用壽命，保證新能源車(chē)輛能夠正常運(yùn)行。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員需綜合考量加強(qiáng)筋、耐撞結(jié)構(gòu)、內(nèi)部模組隔板等情況，增強(qiáng)電池包下箱體結(jié)構(gòu)的承載力。對(duì)于車(chē)輛行駛環(huán)境分析，道路類(lèi)型具有多樣性特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)下箱體碰撞結(jié)構(gòu)過(guò)程中，需著重考量多樣化的碰撞形式，合理選擇鋁合金材料類(lèi)型、厚度，確保其局部抗變形能力達(dá)到實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。為提高防撞效果，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)電池包箱體期間，可采用泡沫夾層板、雙層防護(hù)板的方式，應(yīng)用三明治原理，有效提高下箱體結(jié)構(gòu)的碰撞安全性。

基于輕量化設(shè)計(jì)理念，為良好增強(qiáng)下箱體沖擊變形的抵抗能力，相關(guān)人員可采用局部加強(qiáng)筋的方式，優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，大幅度提升支撐板的剛度水平。在下箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，加強(qiáng)筋的應(yīng)用能夠在一定程度上固定電池組陣列，避免箱體受外力影響產(chǎn)生變形問(wèn)題，增加抗彎扭強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需在保證箱體剛度的前提下，綜合考量起筋方向、截面等因素，有效降低其在電池箱內(nèi)部的空間占有率。新能源汽車(chē)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理的不同，實(shí)際電池組排列具有一定差異性，通常情況下，其主要是采用兩層、多層排布方式。通過(guò)在其內(nèi)部設(shè)置隔板，可提升各層電池包的安裝固定效果。在對(duì)隔板設(shè)計(jì)過(guò)程中，為保證隔板剛度、質(zhì)量能夠達(dá)到下箱體結(jié)構(gòu)制造標(biāo)準(zhǔn)、輕量化設(shè)計(jì)要求，相關(guān)人員需考量隔板與結(jié)構(gòu)連接間的穩(wěn)定性，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。以比亞迪漢為例，其電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是借助單體電池的作用，使其充當(dāng)梁結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部無(wú)橫縱梁。對(duì)于下殼體而言，基于實(shí)際情況分析，主要采用電池邊框、底板，整體設(shè)計(jì)符合比亞迪漢內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間需求，整體結(jié)構(gòu)安裝具有合理性、科學(xué)性的優(yōu)勢(shì)[3]。

2.3 電池包箱體輕量化優(yōu)化

為保證電池包箱體結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良，相關(guān)人員需深入挖掘電池包箱體輕量化優(yōu)化方法，根據(jù)實(shí)際需求，可引入有限元仿真技術(shù)，憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使其全面優(yōu)化電池包箱體形貌，高效輔助完成產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。在實(shí)際應(yīng)用期間，可借助有限元仿真軟件，對(duì)汽車(chē)電池包箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。在此基礎(chǔ)上，采用局部細(xì)化法不斷進(jìn)行簡(jiǎn)化，深入分析模型特點(diǎn)，提高計(jì)算精度。在保證結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度等性能水平的情況下，相關(guān)人員需進(jìn)行仿真試驗(yàn)，明確電池組箱體結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力、最大變形程度，根據(jù)有限元分析結(jié)構(gòu)，可優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少材料消耗，保證材料得到充分利用的同時(shí)，減輕電池包箱體結(jié)構(gòu)重量，落實(shí)輕量化設(shè)計(jì)要求，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提供保障。

在建立模型期間，為保證計(jì)算精度，相關(guān)人員可在劃分模型的過(guò)程中，適當(dāng)增加單元數(shù)量，基于實(shí)際情況，合理確定單元密度。另外，根據(jù)有限元法計(jì)算原理，應(yīng)合理選擇便捷條件，采用正交試驗(yàn)方式，縮減仿真計(jì)算結(jié)果、試驗(yàn)結(jié)果之間的差距，有效減少人為誤差，提升設(shè)計(jì)方案質(zhì)量、效率。在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是綜合考慮多個(gè)因素，使其相互存在制約關(guān)系，通過(guò)對(duì)每一個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)，可大大提高計(jì)算效率，確保得到較為理想的優(yōu)化方案[4]。

3 電池包箱體制造技術(shù)輕量化分析

3.1 電池包箱體成型技術(shù)

結(jié)合輕量化理念，在制造電池包箱體期間，相關(guān)人員需從成型技術(shù)入手，合理選用適應(yīng)性較強(qiáng)的材料。結(jié)合目前材料市場(chǎng)情況分析，電池包箱體材料主要表現(xiàn)為金屬、復(fù)合等材料，不同材料實(shí)際成型技術(shù)具有一定差異性。結(jié)合本文所研究的鋁板材料為例，主要是采用沖壓鋁焊接、鑄造等技術(shù)，有效提升箱體強(qiáng)度，確保其滿(mǎn)足電池包箱體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。

以特斯拉Model系列為例，其主要是采用沖壓鋁焊接工藝，在實(shí)際制造期間，主要是借助模具對(duì)金屬板材施加外力，采用沖壓技術(shù)，使其發(fā)生塑性變形，直至其達(dá)到車(chē)輛所需形狀、尺寸的零件。同時(shí)，結(jié)合特斯拉Model系列電池包成型技術(shù)分析，主要是采用一體化壓鑄技術(shù)，借助特大噸位壓鑄機(jī)，以一次成型的方式，簡(jiǎn)化制造流程。另外，采用多種先進(jìn)焊接技術(shù)，結(jié)合鋁合金材料特點(diǎn)，可采用冷金屬過(guò)渡、電阻點(diǎn)焊相結(jié)合的技術(shù)方式，有效提升鋁材連接強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量焊接目標(biāo)。以電阻點(diǎn)焊技術(shù)為例，其作為一種新興技術(shù)，主要是控制熱輸入量，通過(guò)配備獨(dú)特的電極帶，可精準(zhǔn)控制焊接點(diǎn)的深度、形狀，保證焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。結(jié)合特斯拉Model系列電池包箱體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，該焊接技術(shù)主要應(yīng)用于鋁材、其他金屬材料連接工作中，有效增強(qiáng)連接牢固性的基礎(chǔ)上，可落實(shí)電池包箱體成型目標(biāo)。結(jié)合該車(chē)型制造原理分析，通過(guò)采用焊接、沖壓相結(jié)合的方式，可順利獲取所需形狀的零件，在分別制造完畢之后，可對(duì)其進(jìn)行組裝，使其形成一個(gè)完整的電池包箱體，有效減少零部件數(shù)量的同時(shí)，提高焊接效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 電池包箱體連接技術(shù)

現(xiàn)階段，主要是以金屬-復(fù)合材料為主要形式，該種復(fù)合結(jié)構(gòu)具有耐腐蝕性、抗疲勞性、輕量化的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)不同材料特點(diǎn)，相關(guān)人員需應(yīng)用針對(duì)性的連接方式，對(duì)于連接類(lèi)型而言，主要包含混合連接、機(jī)械連接、膠接等類(lèi)型。結(jié)合新能源汽車(chē)箱體材料而言，主要是以鋁材、混合材料為主，根據(jù)材料特點(diǎn)分析，相關(guān)人員可采用緊固件連接形式，采用鉚接、搭鐵螺栓配合加強(qiáng)筋等方式，增強(qiáng)箱體與車(chē)身連接的穩(wěn)定性[5]。

從電池包箱體自身連接角度來(lái)看，通過(guò)采用膠接方式，可避免損壞纖維材料，增強(qiáng)箱體各部分連接效果。對(duì)于異種材料而言，在連接期間，相關(guān)人員需綜合考量剛強(qiáng)度、連接部分等因素選擇針對(duì)性較強(qiáng)的連接方式。同時(shí)，應(yīng)用混合連接方式，以碳纖維箱體為例，其主要是以金屬接頭為主，相關(guān)人員可采用機(jī)械固定、膠接相結(jié)合的方式，使其順利提升車(chē)身結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度，有效增強(qiáng)輕型構(gòu)件強(qiáng)度，使其落實(shí)車(chē)身箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、連接輕量化目標(biāo)，增強(qiáng)連接的穩(wěn)定性。其中，機(jī)械固定方式主要是對(duì)緊固標(biāo)準(zhǔn)件的運(yùn)用，通過(guò)安裝拉鉚螺母、鋼絲螺套等方式，借助其具體應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提高固定效果。拉鉚螺母常用于箱體內(nèi)腔底板位置，通過(guò)采用螺紋連接的方式，增強(qiáng)薄板、其他部件之間的緊固性，可解決金屬薄板易焊穿的問(wèn)題，并降低螺紋易滑牙概率，有效提升底板焊接質(zhì)量。

4 新能源電池包的標(biāo)準(zhǔn)和性能評(píng)價(jià)方法

結(jié)合新能源電池包性能而言，其實(shí)際安全性、穩(wěn)定性逐漸受到人們的重視，在現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境中，新能源汽車(chē)使用環(huán)境具有一定差異性，實(shí)際電池包種類(lèi)同樣具有一定安全性。電池包性能與電池包箱體結(jié)構(gòu)應(yīng)用可靠性具有相輔相成的特點(diǎn)，為保證新能源汽車(chē)能夠順利、安全行駛，相關(guān)人員需合理選擇電池包性能評(píng)價(jià)方法，從機(jī)械安全、環(huán)境安全、電氣安全等方面入手，拓寬測(cè)試范圍，確保其覆蓋電池單體、電池包、電池系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，保證電池包的安全性。

第一，鹽霧測(cè)試，鹽霧測(cè)試主要是對(duì)極端環(huán)境進(jìn)行模擬，有效檢測(cè)電池包在腐蝕性、潮濕性環(huán)境下的性能，確保電池包的可靠性、安全性。在具體試驗(yàn)期間，主要是噴灑鹽水霧，以氯化鈉溶液為抓手，充分模擬腐蝕環(huán)境。在這期間，需準(zhǔn)備試驗(yàn)箱，合理控制鹽水霧的壓力、速度、沉降率，進(jìn)一步觀察電池包的重量損失、外觀變化、電氣性能變化等情況，確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，相關(guān)人員需遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池包的潛在問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量控制目標(biāo)。

第二，低氣壓測(cè)試，電池包作為核心部件，對(duì)其進(jìn)行低氣壓測(cè)試可精準(zhǔn)評(píng)估電池包安全性，根據(jù)高空、低氣壓環(huán)境，深入分析實(shí)際性能表現(xiàn)。在實(shí)際測(cè)試期間，需借助電池高空低氣壓試驗(yàn)箱，使其模擬低氣壓環(huán)境，根據(jù)試驗(yàn)需求、標(biāo)準(zhǔn)，輔之溫度控制器、檢測(cè)系統(tǒng)，采集溫度、氣壓變化情況。在測(cè)試之前，需對(duì)電池包進(jìn)行充放電循環(huán)，將溫度控制在20±3℃，充分模擬實(shí)際條件。在后續(xù)評(píng)估期間，需重點(diǎn)關(guān)注電池包是否存在安全隱患，例如，爆炸、起火等，并判斷電池容量是否下降等情況，確保電池包處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)。

第三，碰撞測(cè)試，電池包結(jié)構(gòu)強(qiáng)度作為主要參數(shù)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行碰撞測(cè)試，可評(píng)估電池包在交通事故等情況下的穩(wěn)定性，確保電池包結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能夠保持完整性。在具體測(cè)試過(guò)程中，需模擬側(cè)面、正面、尾部等多種碰撞場(chǎng)景，參考國(guó)內(nèi)、國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)置碰撞速度、角度，并采用專(zhuān)業(yè)碰撞測(cè)試設(shè)備，提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。在碰撞測(cè)試之后，需評(píng)估結(jié)構(gòu)完整性，例如，內(nèi)部組件是否損壞、電池包殼體是否破裂等，進(jìn)而判斷其在實(shí)際應(yīng)用中的性能表現(xiàn)。

第四，擠壓測(cè)試，在電池包受到外部壓力時(shí)，實(shí)際結(jié)構(gòu)完整性會(huì)受到影響。相關(guān)人員需根據(jù)IEC等測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化測(cè)試內(nèi)容。在這期間，需明確擠壓力與方向，模擬車(chē)輛底部碰撞、側(cè)面擠壓力量，判斷車(chē)輛加壓預(yù)定值的合理性。從電池安全角度來(lái)看，在擠壓期間，電池包結(jié)構(gòu)需保持完整，內(nèi)部不應(yīng)發(fā)生短路、電解液泄漏等問(wèn)題。同時(shí)，測(cè)試環(huán)境溫度需與實(shí)際環(huán)境條件相契合，在持續(xù)施加擠壓力的情況下，相關(guān)人員需全程記錄擠壓數(shù)據(jù)，明確擠壓包的變化情況，實(shí)現(xiàn)安全性能評(píng)估目標(biāo)。

總的來(lái)說(shuō)，在做好電池包性能評(píng)價(jià)工作的情況下，可促使其與電池箱結(jié)構(gòu)相互支撐，保證電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性，推動(dòng)新能源汽車(chē)行業(yè)得到持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論

綜上所述，在新能源汽車(chē)運(yùn)行、推廣期間，電池包作為汽車(chē)核心部分，實(shí)際壽命、性能對(duì)于車(chē)輛運(yùn)行安全性具有一定影響。相關(guān)人員可從新能源電池包下箱體入手，優(yōu)化具體結(jié)構(gòu)與制造技術(shù)，使其可以良好固定、支撐電池模塊，使其發(fā)揮自身性能優(yōu)勢(shì)。在這期間，通過(guò)分析輕量化制造技術(shù)的應(yīng)用，可提高電池包箱體生產(chǎn)效率，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用針對(duì)性標(biāo)準(zhǔn)和性能評(píng)價(jià)方法，明確抗擠壓、碰撞性能，提升結(jié)構(gòu)集成度，為電池系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性提供牢固保障。

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