电池包壳体轻量化，对于提升电池包能量密度有着重大意义。
研究以铝合金型材为主体结构的电池包壳体，对铝合金型材断面、搅拌摩擦焊接接头、连接工艺等方面进行了分析研究，并在成本、工艺性等方面进行综合比较，通过CAE对设计方案进行分析验证。 合理的结构设计和连接方式，可以有效地保证壳体整体强度，降低加工难度，使壳体减重，为电池包壳体的轻量化设计提供参考。 经过近几年的高速发展，目前我国已成为世界新能源汽车产销第一大国。随着国家2019年新能源汽车补贴政策的出台和续航里程要求的提高，对电池系统能量密度提出了更高的要求。
提升电池能量密度有两种路径：一是增加单体电芯的比能量；二是电池包的结构轻量化。提升单体电芯的比能量，技术难度大，研发周期长，资金投入大，相比之下，使电池包的结构轻量化则更容易实现。
铝合金在汽车上的应用早已屡见不鲜。铝合金具有密度低、比强度高、热稳定性、耐腐蚀性及导热性良好、无磁性、成型容易、回收价值高等诸多优点，因此是电池包轻量化设计的理想材料。目前，电池包壳体用材主流方案是挤压铝合金壳体+PP/玻纤复合材料上盖。
就目前发展来看，铝合金壳体和塑料上盖的方案具有轻量化前景。壳体采用铝挤压型材+搅拌摩擦焊+MIG焊的方案，综合应用成本低，性能满足要求，且可实现水冷电池的循环水道的集成。上盖采用非金属上盖，主要用到PP/玻纤+LFT-D模压工艺，既能提高生产的效率也可满足火焰燃烧和密封性能的要求，且模具成本较低。
铝合金电池包壳体已在多款新能源汽车上应用，例如，比亚迪宋和唐、蔚来ES8、北汽EV系列等。该壳体可提升电池包能量密度，增加续航里程。由此可见，铝合金电池包壳体具有广阔的市场前景。
01铝合金电池包壳体结构
自动垃圾桶典型的铝合金拼焊电池包壳体如图1所示。壳体主要由铝合金型材边框和铝合金型材底板构成，采用6系挤压型材拼焊而成。
微孔抛光镜面加工为保证焊接强度和密封性，选用低应力变形小的搅拌摩擦焊，铝合金型材适用的标准件一般有钢丝螺套、拉铆螺母、压铆螺母。
除标准件外，其余为100%铝合金材质。该壳体强度高、重量轻、耐腐蚀性好。
图1铝合金电池包壳体图
02设计方案介绍
1断面结构及材质
shenh边框和底板为铝合金挤压型材，材料一般选用6061-T6（屈服强度240MPa，抗拉强度260MPa）、6005A-T6（屈服强度215MPa，抗拉强度255MPa）和6063-T6（屈服强度170MPa，抗拉强度215MPa）等，根据断面复杂程度、成本、模具消耗等因素考虑具体选用何种牌号。
这几种材料的强度大小，依次为：6061-T6＞6005A-T6＞6063-T6，同等断面挤压难度为：6061-T6＞6005A-T6＞6063-T6。图2是边框的典型断面，由多个空腔组成，材质为6061-T6，壁厚最薄处2mm。
边框主要有两种加工方案：一是进行整体型材挤压，然后机加工，零件一体性好，强度有保证，但加工量大，成本较高；另一种是采用型材拼焊的方式，
此种方案成本较低，但焊缝强度较弱，需要验证焊缝强度是否满足要求。在实际生产中应综合考虑，选择最佳的设计方案。
平压平自动模切机
图2边框断面
图3是底板的典型断面，由多个空腔组成，包括上部凸起，上部凸起主要用于电池模组的安装。
因断面尺寸较大，且厚度只有2mm，所以选择材质6005A-T6。上部凸起如需要安装钢丝螺套，可将上部空腔做成实心。
非安装部位可用CNC设备去除，在保证强度的同时，能使重量最轻。线路模拟器
图3底板断面
边框和底板是电池模组的承载者，对强度要求比较高，所以一般都选用具有型腔的双层断面来保证强度，底板厚度一般为10mm左右，壁厚2mm。较少使用单层铝板。
6063-T6由于材质偏软，主要用于复杂断面或者受力较小的零件。
2连接设计snis-110
铝合金电池包壳体的主要连接方式有：搅拌摩擦焊接、MIG、拉铆、压铆以及少量弧焊和胶粘。
底板与底板、底板与边框主要用搅拌摩擦焊连接。焊缝强度可达母材80%左右。
搅拌摩擦焊接与普通熔焊方案相比较，具有以下突出的优点：
●属于固态焊接技术，焊接过程不存在焊接材料融化
●焊接接头质量好，焊缝为细晶锻造组织结构，没有气孔、裂纹、夹渣等
缺陷
●不受焊缝位置的限制，可实现多种接头形式的焊接
●焊接效率高，在0.4-100mm厚度范围内可以实现单焊道焊接成型
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