鋼、鋁材質(zhì)在強(qiáng)度、抗疲勞、彈性模量、抗拉、抗壓、抗剪、抗彎等特性參數(shù)方面，存在非常大的差異。采用金屬合金技術(shù)，確實(shí)在某些方面，例如強(qiáng)度特性方面，較純鋁，獲得非常顯著的提升。但是，單一特性的強(qiáng)化，并不代表本質(zhì)特性轉(zhuǎn)移和完全變化。尤其在車輛工程中，動(dòng)、靜態(tài)載荷下，特性差異，表現(xiàn)的更加明顯。

所以說(shuō)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，盡管功能是完全相同的零件，鋁合金結(jié)構(gòu)也不能等同于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)新能源車輛并非正向設(shè)計(jì)。車身結(jié)構(gòu)或平臺(tái)，都是從燃油車過(guò)渡而來(lái)。車身結(jié)構(gòu)，并沒(méi)有做太多適應(yīng)性改動(dòng)和設(shè)計(jì)，這個(gè)時(shí)候的設(shè)計(jì)，電池托盤(pán)與車身固定位置和形式，也只能順勢(shì)而為。

但是，隨著新能源市場(chǎng)放大和普及，電池系統(tǒng)的功能安全越來(lái)越被重視，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)法滿足新的功能需求。

對(duì)于前期生產(chǎn)的新能源產(chǎn)品，在客戶使用過(guò)程中，產(chǎn)品吊耳開(kāi)裂、IP失效、內(nèi)部模組結(jié)構(gòu)失效帶來(lái)電性能失效等等故障，托盤(pán)吊耳位置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(pán)或殼體，一直是處在重載荷狀態(tài)之中。鋁的疲勞性能只有鋼的一半，彈性模量?jī)H有鋼的三分之一。

如果托盤(pán)吊耳承載超限，或不同吊耳受力差值大、不均勻，面對(duì)車輛復(fù)雜的路況，動(dòng)態(tài)性能更加惡劣。鋁材質(zhì)在高振動(dòng)、高應(yīng)力集中狀態(tài)下，更容易出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，導(dǎo)致開(kāi)裂、變形。

所以說(shuō)，托盤(pán)在吊耳位置、內(nèi)框架梁結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)開(kāi)裂等故障現(xiàn)象，甚至模組固定點(diǎn)脫落現(xiàn)象，也就不足為奇了。

托盤(pán)的鋁制吊耳固定點(diǎn)應(yīng)數(shù)量多，而且布置均勻。

不僅如此，做到電池模組和承載的托盤(pán)渾然一體，也不是一件容易的事。經(jīng)得起振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的考驗(yàn)，也是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果的最好辦法。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中，經(jīng)常會(huì)碰到內(nèi)框架與托盤(pán)焊接的開(kāi)裂、內(nèi)框架支撐梁體開(kāi)裂。

開(kāi)裂原因初步分析：

從材料特性分析，故障點(diǎn)應(yīng)力超過(guò)了材料本身所能承載應(yīng)力或應(yīng)力集中。

從工藝角度，材料焊接時(shí)，導(dǎo)致的燒損，改變或削弱了材料的參數(shù)特性。

從結(jié)構(gòu)角度，開(kāi)裂的支撐梁是否和內(nèi)框架結(jié)構(gòu)是一個(gè)整體。整體結(jié)構(gòu)，更有利于應(yīng)力分散和應(yīng)力均勻、振動(dòng)頻率一致。

Audi的電池托盤(pán)設(shè)計(jì)，就是很好的案例。黃色箭頭是受力的狀態(tài)，內(nèi)部通過(guò)均勻的框架，讓?xiě)?yīng)力得到合理的釋放，同時(shí)與外部框架吊耳孔對(duì)應(yīng)，讓內(nèi)外結(jié)構(gòu)渾然一體。同時(shí)，也能抵御來(lái)自外部碰撞的破壞。

托盤(pán)設(shè)計(jì)靈魂：鋁外框架梁強(qiáng)度設(shè)計(jì)

前面提到托盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)外渾然一體，外框架設(shè)計(jì)也是非常重要的。

從材料特性參數(shù)角度，鋁的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均低于鋼。

鋁及其合金的屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度分別為30-500N/sqmm和79-570N/sqmm。鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，分別在250-1000N/sqmm和400-1250N/sqmm范圍內(nèi)。

如下圖所示，兩側(cè)外框架A，是電池系統(tǒng)Z向矢量的第一承載者；前后外框架B，主要承載來(lái)自X向的矢量載荷。所以說(shuō)，關(guān)系到托盤(pán)吊耳位置或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就必須考慮這個(gè)因素。

同時(shí)，鋁的彈性模量比鋼差，這個(gè)特性也是非常重要的，關(guān)系到結(jié)構(gòu)的材質(zhì)的疲勞或壽命。

車用鋁合金應(yīng)用主要包括5×××系（Al-Mg系）6×××系（Al-Mg-Si系）等等。據(jù)了解，鋁托盤(pán)主要采用6系鋁型材（材質(zhì)的應(yīng)用，還需進(jìn)一步分析和摸索）。