电动汽车电池包轻量化的几种关键方法
动力电池包是电动汽车核心零部件之一，电池包重量约占整车总重20-30%，也是整车生产中成本占比最高的部件之一。众所周知，电池包对于安全性的要求非常之严苛，同时也决定了整车在功率和续航里程上的表现。
想要提升性能，车身整体的重量也至关重要。其中重量占到将近三分之一的电池包轻量化问题也成为了关键。研究数据表明，传统燃油汽车减重10%，经济性可提升6-8%；而等速行驶工况下，电动汽车自重降低10%，可使整车增加10%左右的续驶里程。
电池包的轻量化大致可以分为两大层面——系统设计层面和详细设计层面。具体细分层级可见下图：
轻量化之余，电池包的结构还依然需要满足机械安全、密封绝缘和防火等安全需求。箱体结构的强度、刚度、耐撞性、稳定性都会对电池包性能产生影响。
轻量化之路中，较为有效的方式有以下5大方法：
1.优化电池包布置方式
在电池包箱体有限空间内，一定数量电池单体通过特定机械连接和电连接组成电池模组。根据车用电池包的空间形状与承载特点，电池模组串并联排布组成动力电池系统，电池包中模组布置和结构形式差异较大。电池单体常用类型有圆柱形、方形铝壳和软包铝塑膜等，此外电池包内部还布置有BMS控制器、高压线束等辅助功能部件。
电池包结构构成
电池包内部功能件
动力电池包的布置形式通常由整车空间特征决定，需考虑车辆驱动方式、整车重心位置与离地间隙等因素。动力电池包生产企业根据整车企业需求，开发出模组排布不同、电池包箱体形状和安装吊耳位置各异的车用动力电池包。
经过不断研究与发展，电池包常用结构布置形式有车身底部悬置式、车身结构一体式和标准箱体分布式等。
车身底部悬置式
早期电动汽车多由传统燃油车改装而成，动力电池包通常安装在汽车前舱、后备箱、地板底部等位置，如下图所示的日产Leaf“凹”形电池包。
日产Leaf 电池包
车身底部悬置式电池包采用螺栓连接于汽车车架底部，具有设计高效灵活、生产制造独立
性好等优点，是乘用车广泛采用的动力电池包结构形式，如日产Leaf、吉利帝豪EV等车型。
吉利 帝豪EV Pro
箱体分布式
标准箱体分布式是通过几个相同或者结构近似的标准箱体电池包串并联形成电池系统，具
有布置灵活，安装位置多样等特点。空间较大且规整的客车或专用汽车多采用该种结构形式，如宇通E10 纯电动客车等。
标准箱体电池包
车身结构一体式
随着电动汽车续航里程的需求不断提高，空间受限的传统汽车结构无法满足最优设计要求，车身结构一体式电池包结构布置形式逐渐受到重视。电动汽车正向设计技术的成熟使
得电动汽车专用设计平台出现，如图所示的广汽GEB电动汽车专用设计平台，就将电池包融合至车身结构中。
广汽GEB平台
电动汽车续驶里程需求增加，外加汽车正向设计技术的发展，促使车身设计与电池包结构协同开发，力求车身结构紧凑同时电池包性能较优。当下，平台化、模块化的车身结构一体式动力电池包逐渐增多，如搭载大众MEB平台的奥迪Q4 e-tron、特斯拉TESLA平台设计的Model S和Model X等车型。
2.优化电池模组
系统设计层面下，电池包轻量化设计首先从电芯参数和单体尺寸选择开始。不同化学体系与尺寸参数下锂离子动力电芯与动力电池系统存在匹配设计问题，通常需在电池系统概念设计阶段计算确定。最后则是通过优化电池包箱体内部布置、减少设计层级，实现箱体空间最大利用率。
例如宁德时代提出的无模组设计技术（Cell To Pack，CTP），图为宁德时代某CTP系统结构设计。
宁德时代CTP设计应用实例
该CTP设计中，采用了单体和电池管理系统直接固定在电池包壳体中，电芯内置在上下壳
体中，壳体内部填充导热胶。此外，电芯侧壁和电芯壳体间内置压力或者温度传感器，两种传感器协同作用下能够排查不良电芯单体，并且提前探测到电芯可能发生热失控等安全事故。该设计形式由于不采用模组结构，使电池包体积利用率提升了15-20%；电芯单独装配，降低装配难度，提高生产效率约50%；更为重要的是，可实现故障电芯的及时检测与更换，电芯壳体加强方案可降低电池包外壳的防护等级。
汽车后备箱
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