研究数据表明，电动汽车每减重10%，能使整车增加10%左右的续驶里程。而动力电池包的质量约占整车的20-30%，同时也是整车生产成本占比较高的部件之一。因此要想提升新能源汽车的性能，实现动力电池轻量化也至关重要。那么实现动力电池轻量化有哪些方法呢，下文小编将详细介绍。
因动力电池的电芯材料组分与尺寸具有较大限制，所以电池包的轻量化只能从结构入手，当下各新能源车企的重要研究方向是箱体的轻量化与模组紧凑化。电池包在满足轻量化之余，还需满足器件的密封性、防火性、绝缘性等安全性需求，电池包的轻量化可分为——系统设计与详细设计两大层面。
电池包轻量化方法介绍
一、轻质材料应用
应用轻质材料对箱体整体减重的效果明显，目前，铝合金、镁合金和复合材料是应用的较为成熟的轻质材料。其中，金属材料中的铝合金重量轻、抗氧好，还有利于回收，因此在电池包轻量化的应用量大；非金属材料中的复合材料，其所具备的重量轻、绝缘性好、加工成型简便的优势，目前应用较多的有玻纤增强塑料（SMC），以及各类改性树脂。
二、优化电池包布置方式
在电池包箱体的限定空间内，将特定数量的电池单体通过优化机械链接和电连接组成电池模组。电池模组通常根据车用电池包空间形状与承载情况，串并联排布组成动力电池系统，布置形式常由整车空间特征决定，并需要考虑到车辆的驱动方式、整车重心位置与离地间隙等因素。不同电池包结构的布置结构差异较大，除电池单体外，电池包内还布置有BMS控制器、高压线束等辅助功能部件。
电池包生产企业根据整车企需求，可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。经电池包结构的研究发展，常用布置形式有：
1.车身底部悬置式
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、生产制造分开等优点，是乘用车大量采用的动力电池包结构形式，如日产Leaf、吉利帝豪EV等车型。
2.车身结构一体式
支持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。现如今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Q4e-tron、特斯拉TESLA平台设计的ModelS和ModelX等车型。
3.标准箱体分布式
具有布置灵活，安装位置多样等优势。该结构常用于空间较大且规整的客车或专用汽车，如宇通E10纯电动客车等。
三、优化电池模组
在系统设计的层面，需从电芯参数和单体尺寸的选择开始电池包轻量化设计。锂离子动力电芯与动力电池系统在不同化学体系与尺寸参数下，存在匹配设计问题，常需在电池系统概念设计阶段计算确定，然后通过优化电池包箱体内部布置、减少设计层级，实现箱体空间尽可能大的利用率。例如宁德时代提出的无模组设计技术（CellToPack，CTP），图为宁德时代某CTP系统结构设计。
该设计中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。并且，电芯侧壁与壳体间都内置压力或温度传感器，两种传感器协同可排查不良电芯单体，并提前探测电芯可能发生的热失控等安全事故。该设计形式可使电池包体积利用率提升=15-20%；单独装配的电芯，装配难度降低，提高生产效率约50%；更关键的是还支持对故障电芯的及时检测更换。
四、新型成组方式
1.大模块设计
增加单体电芯的尺寸与容量，使每个单体电芯的评价结构件质量减少。例如宁德时代的大模组设计结构，取消现有技术中的电池箱体，直接将电池模组通过固定件，穿过支撑套筒与安装梁安装在整车上，实现电池包轻量化的同时，还能提升电池包在整车上的连接强度。
7.png2.一体化设计
减少电池包模组等中间层级，将单体电芯尺寸做到较好，从而提升箱体空间利用率。例如比亚迪的“刀片电池”电池包设计方案，据悉，此设计能可提升约50%的电池包比能量，降低30%左右的生产成本。
五、极限设计
指在电池包产品详细设计阶段，进行性能优化或后期进行对产品的改良设计。但此方式不仅需清楚设计的临界值、满足各项性能要求，还需满足零部件加工、产品装配工艺要求。极限设计通常借助CAE探索产品各项性能临界值和生产工艺参数，进而通过CAE仿真分析技术精确定位。例如将电池包箱体承载部位加强设计，而将非承重部位便设计使用薄壁材料，改变箱体不同位置的厚度，从而既实现结构性能满足设计要求，又达到轻量化需求。
9.png（铝制箱体结构极限设计实例）