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新能源汽車動力電池，因自身重量缺陷和能量密度需求矛盾，在整車零件子系統中，輕量化需求顯得尤為迫切。
在動力電池中，托盤占去了電池系統重量的20~30%，實為主要結構件。因此在保證電池功能安全前提下，托盤的輕量化就成為電池結構件主要改進目標之一。
從材料綜合指標評估來看，鋁合金材質，首先能滿足車輛零部件包括電池系統結構需求，能替代部分鋼結構的材料。
鋁在新能源的推廣應用中，成本因素，仍然是一只攔路虎。但是，這不妨礙技術的進步和發展。
電池托盤結構設計更需“因材施教”
長期以來，國內新能源車輛并非正向設計。車身結構或平臺，都是從燃油車過渡而來。車身結構，并沒有做太多適應性改動和設計，這個時候的設計，電池托盤與車身固定位置和形式，也只能順勢而為。
但是，隨著新能源市場放大和普及，電池系統的功能安全越來越被重視，這種結構設計，無法滿足新的功能需求。
對于前期生產的新能源產品，在客戶使用過程中，產品吊耳開裂、IP失效、內部模組結構失效帶來電性能失效等等故障，托盤吊耳位置結構設計的不合理，都是直接或間接的主要原因之一。
電池本體的密度非常高，做為承載電池模組的電池托盤或殼體，一直是處在重載荷狀態之中。鋁的疲勞性能只有鋼的一半，彈性模量僅有鋼的三分之一。
如果托盤吊耳承載超限，或不同吊耳受力差值大、不均勻，面對車輛復雜的路況，動態性能更加惡劣。鋁材質在高振動、高應力集中狀態下，更容易出現疲勞狀態，導致開裂、變形。
托盤的鋁制吊耳固定點應數量多，而且布置均勻。
不僅如此，做到電池模組和承載的托盤渾然一體，也不是一件容易的事。經得起振動實驗的考驗，也是檢驗設計結果的 好辦法。在實驗進行中，經常會碰到內框架與托盤焊接的開裂、內框架支撐梁體開裂。
開裂原因初步分析
從材料特性分析，故障點應力超過了材料本身所能承載應力或應力集中。
從工藝角度，材料焊接時，導致的燒損，改變或削弱了材料的參數特性。
從結構角度，開裂的支撐梁是否和內框架結構是一個整體。整體結構，更有利于應力分散和應力均勻、振動頻率一致。
Audi的電池托盤設計，就是很好的案例。黃色箭頭是受力的狀態，內部通過均勻的框架，讓應力得到合理的釋放，同時與外部框架吊耳孔對應，讓內外結構渾然一體。同時，也能抵御來自外部碰撞的破壞。
托盤設計靈魂：鋁外框架梁強度設計
前面提到托盤結構設計的內外渾然一體，外框架設計也是非常重要的。
從材料特性參數角度，鋁的屈服強度和抗拉強度均低于鋼。
鋁及其合金的屈服強度和拉伸強度分別為30-500 N/sq mm和79-570 N/sq mm。鋼的屈服強度和抗拉強度，分別在250-1000 N/sq mm和400-1250 N/sq mm范圍內。
關系到托盤吊耳位置或結構設計，就必須考慮這個因素。
同時，鋁的彈性模量比鋼差，這個特性也是非常重要的，關系到結構的材質的疲勞或壽命。
車用鋁合金應用主要包括5×××系（Al-Mg系）6×××系（Al-Mg-Si系）等等。據了解，鋁托盤主要采用6系鋁型材（材質的應用，還需進一步分析和摸索）。
電池鋁托盤常用的幾種結構類型
鋁電池托盤，因為其重量輕，熔點低特點，一般有幾種形式：壓鑄鋁托盤、擠壓鋁合金框架和鋁板拼焊托盤（殼體）、模壓上蓋。
壓鑄鋁托盤結構特征更多表現為一次壓鑄成型，減少了托盤結構焊接帶來的材料燒損和強度問題，整體強度特性更好。
這種結構的托盤，框架結構特點不明顯，但是，整體強度可以滿足電池承截要求。常見于小能量電池系統結構。
擠壓鋁拼焊框架結構比較多見，也是比較靈活的一種結構。通過不同鋁型材的拼焊、加工，可以滿足各種能量大小的需求。同時，易于修改設計，易于調整所用材料。
從成本的角度，較之壓鑄鋁托盤，擠壓鋁拼焊框架結構占有一定的優勢。
框架結構是托盤的一種結構形式，框架結構更有利于輕量化，更利于不同結構的強度保證。
鋁電池托盤結構形式，也沿襲了框架結構設計形式：外框體主要完成電池整個系統的承載功能；內框體主要完成對模組、水冷板等子模塊的承載功能；在內外框體的中間防護面，主要完成電池組與外界的隔離、防護，例如，沙礫沖擊、防水、隔熱等等。
小結
鋁作為車輛輕量化的重要材料，必須立足全球市場，長期關注其可持續性發展。鋁在設計中的正確應用，需要對材質特性的更深的理解。特別是針對重載荷的電池托盤應用，還需要不斷摸索，做到心中有數，不斷積累應用經驗，才能在輕量化的應用中游刃有余，不斷進步。
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