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新能源汽车动力电池，因自身重量缺陷和能量密度需求矛盾，在整车零件子系统中，轻量化需求显得尤为迫切。
在动力电池中，托盘占去了电池系统重量的20~30%，实为主要结构件。因此在保证电池功能安全前提下，托盘的轻量化就成为电池结构件主要改进目标之一。
从材料综合指标评估来看，铝合金材质，首先能满足车辆零部件包括电池系统结构需求，能替代部分钢结构的材料。
铝在新能源的推广应用中，成本因素，仍然是一只拦路虎。但是，这不妨碍技术的进步和发展。
电池托盘结构设计更需“因材施教”
长期以来，国内新能源车辆并非正向设计。车身结构或平台，都是从燃油车过渡而来。车身结构，并没有做太多适应性改动和设计，这个时候的设计，电池托盘与车身固定位置和形式，也只能顺势而为。
但是，随着新能源市场放大和普及，电池系统的功能安全越来越被重视，这种结构设计，无法满足新的功能需求。
对于前期生产的新能源产品，在客户使用过程中，产品吊耳开裂、IP失效、内部模组结构失效带来电性能失效等等故障，托盘吊耳位置结构设计的不合理，都是直接或间接的主要原因之一。
电池本体的密度非常高，做为承载电池模组的电池托盘或壳体，一直是处在重载荷状态之中。铝的疲劳性能只有钢的一半，弹性模量仅有钢的三分之一。
如果托盘吊耳承载超限，或不同吊耳受力差值大、不均匀，面对车辆复杂的路况，动态性能更加恶劣。铝材质在高振动、高应力集中状态下，更容易出现疲劳状态，导致开裂、变形。
托盘的铝制吊耳固定点应数量多，而且布置均匀。
不仅如此，做到电池模组和承载的托盘浑然一体，也不是一件容易的事。经得起振动实验的考验，也是检验设计结果的 好办法。在实验进行中，经常会碰到内框架与托盘焊接的开裂、内框架支撑梁体开裂。
开裂原因初步分析
从材料特性分析，故障点应力超过了材料本身所能承载应力或应力集中。
从工艺角度，材料焊接时，导致的烧损，改变或削弱了材料的参数特性。
从结构角度，开裂的支撑梁是否和内框架结构是一个整体。整体结构，更有利于应力分散和应力均匀、振动频率一致。
Audi的电池托盘设计，就是很好的案例。黄色箭头是受力的状态，内部通过均匀的框架，让应力得到合理的释放，同时与外部框架吊耳孔对应，让内外结构浑然一体。同时，也能抵御来自外部碰撞的破坏。
托盘设计灵魂：铝外框架梁强度设计
前面提到托盘结构设计的内外浑然一体，外框架设计也是非常重要的。
从材料特性参数角度，铝的屈服强度和抗拉强度均低于钢。
铝及其合金的屈服强度和拉伸强度分别为30-500 N/sq mm和79-570 N/sq mm。钢的屈服强度和抗拉强度，分别在250-1000 N/sq mm和400-1250 N/sq mm范围内。
关系到托盘吊耳位置或结构设计，就必须考虑这个因素。
同时，铝的弹性模量比钢差，这个特性也是非常重要的，关系到结构的材质的疲劳或寿命。
车用铝合金应用主要包括5×××系（Al-Mg系）6×××系（Al-Mg-Si系）等等。据了解，铝托盘主要采用6系铝型材（材质的应用，还需进一步分析和摸索）。
电池铝托盘常用的几种结构类型
铝电池托盘，因为其重量轻，熔点低特点，一般有几种形式：压铸铝托盘、挤压铝合金框架和铝板拼焊托盘（壳体）、模压上盖。
压铸铝托盘结构特征更多表现为一次压铸成型，减少了托盘结构焊接带来的材料烧损和强度问题，整体强度特性更好。
这种结构的托盘，框架结构特点不明显，但是，整体强度可以满足电池承截要求。常见于小能量电池系统结构。
挤压铝拼焊框架结构比较多见，也是比较灵活的一种结构。通过不同铝型材的拼焊、加工，可以满足各种能量大小的需求。同时，易于修改设计，易于调整所用材料。
从成本的角度，较之压铸铝托盘，挤压铝拼焊框架结构占有一定的优势。
框架结构是托盘的一种结构形式，框架结构更有利于轻量化，更利于不同结构的强度保证。
铝电池托盘结构形式，也沿袭了框架结构设计形式：外框体主要完成电池整个系统的承载功能；内框体主要完成对模组、水冷板等子模块的承载功能；在内外框体的中间防护面，主要完成电池组与外界的隔离、防护，例如，沙砾冲击、防水、隔热等等。
小结
铝作为车辆轻量化的重要材料，必须立足全球市场，长期关注其可持续性发展。铝在设计中的正确应用，需要对材质特性的更深的理解。特别是针对重载荷的电池托盘应用，还需要不断摸索，做到心中有数，不断积累应用经验，才能在轻量化的应用中游刃有余，不断进步。
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