电池组作为新能源汽车的主要储能装置，直接影响电动汽车的性能。 电池组在使用过程中会产生一定的热量，从而降低内部机身温度。 如果热量不及时散去，可能会出现漏液、脱气、冒烟等现象。 严重时电池可能会剧烈燃烧甚至爆燃。 因此，电池组的冷却系统非常重要。 本文以电池托盘为研究对象，底板集成循环液冷系统，可以简单高效地解决电池组的散热问题。

1设计参数的确定

1.1 原设计参数

本设计从减重效果好、散热效率高、连接密封等多方面出发，权衡性能、工艺、成本、轻量化、热交换、连接方式等，设计出新的产品结构设计方案。 本次设计的铝合金电池托盘材质为6063-T6、6005A-T6、6061-T6（表1），主要连接形式为点焊，整体规格为12032.4mm××140.5mm，整体重量是100公斤。

2 结构设计

2.1 铝型材设计

大众娱乐本文设计的铝合金电池托盘采用液冷方式进行冷却。 底板采用多腔铝设计，内部腔体作为液体流动通道。 为了减少液体冷却剂与电池托盘底板的接触面积，设计采用波浪形腔体，铝材料的截面图如图1(a)所示。 在保证硬度满足使用要求的前提下，框架铝材采用多腔结构铝材进行整体减重，其截面如图1(b)(c)所示。 中梁仅作为铝材内部隔断模块。 该结构采用多腔开口铝材料，其截面如图1(d)所示。

2.2 总体结构设计

铝合金液冷电池托盘的前后框架和左右框架采用同一截面，有效节省了铝磨具的开发成本。 底板采用多腔波纹铝制成，不仅减轻了电池托盘的整体重量，而且增加了液体冷却剂与底板的接触面积，提高了液体冷却的效果。 间梁采用空心铝制成，同时与套筒配合，一方面用于分隔模块，另一方面用于电池托盘盖的安装。 进水口和套筒均由铝块加工而成。

框架与底板采用点焊，间梁与底板、底板端部与封板、底板与进水口、进水口与左右框架均采用激光焊接点焊工艺，热变形小，点焊质量好，有效降低液体制冷剂泄漏风险。 铝合金液冷电池托盘三维数字模型如图2所示。

3 仿真分析

大众娱乐电池组的机械安全性能主要包括承载性能、底球撞击、跌落、机械冲击性能等。本文依据GB/.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池组及系统部分》 3：安全要求及测试方法》，并以液冷铝合金电池托盘为研究对象，进行了承载能力分析。 、下降、挤压和顶射解剖学。

3.1 工况介绍

(1)加载条件。 在动力电池中，电池托盘占电池系统重量的20%~30%，实际上是主要结构件。 据此，本文在360kg的重量下沿重力方向对电池托盘施加冲击载荷，以施加3G加速度。 产品的承载性能已经过验证。

大众娱乐(2)跌落条件。 电池托盘从1m高处自由落到地面。

大众娱乐(3)挤压条件。 用直径75mm的锥体挤压电池组，挤压力可达100kN。

(4)顶球击球状况。 半径为 150mm 的球击中电池托盘的薄弱点。 当要求壳体的阻力达到20kN时，其位移大于电池托盘最高位置到电池模块的距离。

3.2 结果分析

大众娱乐(1)承载能力分析。 图3(a)为电池托盘在3G负载下360kg负载下的位移云图。 可以看出最大位移为0.97mm。 最大挠度出现在左右侧梁处，为119.8MPa，如图3(b)所示。 其他部位的挠度较小，且各部位的挠度均大于其屈服硬度，满足承载要求。

大众娱乐(2)跌落分析。 电池托盘从1m高处自由落体至地面的挠度云图如图4所示。

电池托盘从1m高处自由落体至地面，最大挠度为240.5MPa，位于中梁上，大于其屈服硬度； 底板、前后侧梁、左右侧梁最大挠度分别为206.5MPa、203.7MPa、182.2MPa，均大于其屈服硬度，满足跌落要求。

大众娱乐(3)挤压分析。 纵向挤压，挤压过程中电池托盘的挤压力-位移曲线如图5(a)所示。 整个挤压过程中，挤压力在7.07mm处达到100kN，满足法规要求（>100kN）。 水平挤压，挤压过程中电池组下壳的挤压力-位移曲线如图5(b)所示。 整个挤压过程中，挤压力在48.87mm处达到100kN，满足法规要求（>100kN）。

大众娱乐(4)顶击分析。 顶球冲击主要是评价车辆行驶过程中电池组顶部受到石块冲击时抵抗变形的能力。 根据电池托盘顶部的结构设计，确定相对薄弱的位置进行仿真分析，各薄弱点的力-位移曲线如图6所示。 ，电池托盘的阻力可达20kN，达到20kN时形成的最大位移为15.26mm。

由上述仿真分析可知：（1）电池托盘在3G载荷下的最大挠度大于材料在360kg载荷下的屈服硬度，满足承载能力要求。 (2)电池托盘跌落时金属托盘，中梁、底板、前后车架的最大挠度分别为240.5MPa、206.5MPa、203.7MPa，均大于材料的屈服硬度并满足跌落要求。 (3)从两个方向挤压电池组金属托盘，纵向挤压和横向挤压均符合规定要求。 (4) 当球撞击电池托盘的各个薄弱点时，当球的反作用力达到20kN时，最大位移为15.26mm。 在模组设计后期，模组底部与底板的距离至少应小于15.26mm，以消除后期实际使用过程中电池托盘的风险。

4 总结

本文根据铝合金本身重量轻、耐冲击等特点，开发设计了一种铝合金液冷电池托盘。 本产品采用液冷式冷却系统。 体积小，有效提高冷却效果； 通过仿真分析可以看出，本文设计的产品满足国家标准的要求，设计方案可行。