电池壳体，还有空间可挖

“每一寸被结构吃掉的空间，最后都要从续航里扣除。”

在麦格纳近日的“黑科技来了”线上技术分享中，麦格纳研发工程师董晓轩在谈及电池壳体设计时如此表示。

电池壳体要装电芯、保护电芯、防水防尘，还得在有限尺寸里给续航腾地方，把成本控住。几样要求凑在一起，同时满足并不容易。

这层壳，还有没有优化空间？

现有方案，不够用了

“电池壳体，说白了就是电池包的‘外壳加骨架’:既要装得下电芯，碰撞的时候要能护住电芯，平时还得防水防尘。”董晓轩在分享中说。

这几样是基本功。可电动车的要求，远比这苛刻。

续航要长，同样尺寸里得多塞电芯。密封和碰撞安全直接关系到电池包的安全底线，电池包必须密封，水汽一旦进去就是安全问题，碰撞时壳体还得能护住电芯。成本也不能太高，高额的成本会制约规模量产。

再看现在市面上的方案，主要集中在两条技术路线。

一条是铝挤压型材。把铝型材焊接成框架，重量轻，耐腐蚀性能好，型材可以提供截面的灵活变化以适应不同的性能目标，但铝合金成本略高，高额的成本制约其规模量产。

另一条是高强钢辊压。由高强度钢辊压横纵梁焊接再和水冷板连接，抗冲击强度高，辊压件成本相比铝合金更低，工艺也更成熟，但较高的重量不利于电池包减重。

“一个轻但贵，一个便宜但重。”董晓轩总结道。

两条路线看着分道扬镳，其实卡在同一个地方。两条路线面临着同样的技术瓶颈——零件太多，继而导致电池壳体面临焊缝多、热变形大、密封性依赖焊缝质量三大缺陷。

“一个电池壳体通常由四根梁拼成一个框架，每个拼接点都会由多条焊缝拼接完成，而每一条焊缝都是一个潜在的风险点。”董晓轩表示。

另外，焊接意味着要往零件上输入热量，热量一进去，零件就会变形，密封面尺寸的稳定性就受影响。

电池包必须密封，而密封靠的是每一条焊缝都焊得好，只要有一条出问题，就有泄漏风险。再算上整车生命周期里的长期振动、材料老化，连接点越多，后期出现密封问题的风险越高。

于是冲压方案进入视野。

用一整块钢板直接冲压成托盘，内部配上加强结构，焊缝少了，热变形小了，密封由一体化电池托盘本身来保证，而不是靠一条条焊缝。冲压工艺在汽车行业用了几十年，适配大批量生产。

但传统冲压也有自己的短板。

董晓轩指出，问题出在成形能力上。把一块平板钢拉延成一个又深又大的壳体，是非常难的工艺。为了保证不开裂，传统冲压必须做两件事:留较大的拔模角，也就是侧壁得往外斜；留大的圆角半径，四个角不能做得太利落。

他表示:“这两件事听起来很工程，但后果非常现实:壳体的外框尺寸没变，里面能装电芯的空间却变小了。侧壁一斜，四个角一圆，空间就被结构吃掉了。”

而对于今天的电动车来说，空间就是续航。

铝和钢两条路都卡在零件多，传统冲压又卡在成形能力，绕了一圈，问题不在铝还是钢。正如董晓轩所言，未来电池壳体这个赛道拼的，已经不只是“你用铝还是用钢”这么简单了。

行业期待的方向很明确:用更少的零件实现更多的功能，用更简单的结构满足更高的性能，用更成熟的工艺支撑更大规模的量产。

一体成型，挤出10%电池容量

需求摆在那里，技术路线的竞争就变成了成形能力的较量。

电池壳体尺寸大，动辄两米多长，拉延深、精度要求高，能在工程上落地，靠的是材料、设计、工艺、仿真四件事拧成一股绳，不是单靠某一道工序。

麦格纳在这次分享中拿出的OptiForm?一体成型电池壳体，有几个数据值得细看:拔模角1.5°，底部圆角4mm，投影圆角75mm，投影尺寸2.8米×1.5米，拉延深度160毫米，料厚覆盖0.9-1.8mm。极致的拉延深度，足以匹配更大的电芯容量需求，适配多种车身设计。

1.5°是什么概念？侧壁几乎垂直。4mm的底部圆角，意味着四角几乎是“利落”的。传统冲压因斜壁和大圆角丢掉的空间，被挤回来了。

麦格纳透露，其OptiForm?电池壳体最多可以额外增加10%的电池容量。

不过，麦格纳高级工程经理徐子卿指出，它的核心不是直接承诺增加多少电量或提升多少续航，最终能转化多少，取决于整车平台和电池系统怎么设计。

但在车身尺寸不变的前提下，多出来的空间是实实在在的自由度:可以用于布置更多电芯，也可以在续航目标不变的情况下，为系统减重或者降本提供空间。

一体成型的收益不止空间。焊缝少了，泄漏路径就少了，密封从“赌每条焊缝的质量”变成“结构本身保证”。零件少、工序少、装配少，成本跟着降。而且用的是成熟的冲压工艺，现有产线就能做，不用另起炉灶。

不仅如此，近乎垂直的拔模角和小圆角让它能在不改变外尺寸的前提下，直接替代现有辊压和型材方案，对客户产线几乎没有影响。

“这些不是PPT上的概念。”据董晓轩介绍，OptiForm?电池壳体样件已经下线，2.8米×1.5米的投影尺寸几乎可以覆盖主流纯电电池包尺寸，可以支持客户开展装包验证。

但更值得琢磨的是思路的变化。OptiForm?不是绑定某一种材料或某一道工序，而是一套系统能力。

“从材料怎么选，到结构怎么设计，到成形工艺怎么做，再到仿真怎么优化，是这四件事合在一起的整体方案。”董晓轩解释道。

材料根据项目目标选择，在成形性、强度、重量、耐腐蚀、连接方式和成本之间平衡；结构设计和连接工艺、涂装防腐、热管理方案以及验证要求一起统筹评估。用董晓轩的话说，不绑定某一种材料，看项目更看重什么，做系统权衡。

落地，要过几道关？

技术再好，得在整车上落地。一体成型壳体首先要回答一个问题:不同碰撞架构下，它怎么适配？

正如董晓轩在分享中提到的，随着车身电池一体化概念和高度集成化平台的发展，越来越多主机厂开始重新思考电池包是否一定要承担碰撞功能。壳体要承担的角色在分化，工艺也得跟上这种变化。

麦格纳围绕OptiForm?构思了两种典型落地场景。

一种是“非常规碰撞结构”。随着车身电池一体化设计，侧碰力直接由门槛传到车身地板横梁，电池包无需承担碰撞载荷。用董晓轩的话说，“碰撞载荷交给车身，电池壳体回归它的本职工作:保护、密封、热管理。”

结构上由一体成型上盖、高强钢横梁、水冷板和电池托盘四件组成，冗余的碰撞结构去掉，只剩一个密封面，焊缝少、空间大。

这其实是重新分工。但前提是主机厂在整车平台开发早期就协同定义，包括门槛结构、下车体横纵梁、电池包安装点、载荷传递路径以及碰撞后电池安全边界，不能车身和电池各做各的。

另一种是目前更为主流的常规碰撞结构:电池包仍承担部分碰撞载荷。

一体成型托盘加热成型加强横梁、水冷板、灌胶层、内外补强结构，材料可选用热成型高强钢或软钢，侧面用冲压补片加强，底部因为高强钢和热成型托盘的使用，底护板有望取消。“对主机厂来说，现有架构不用推倒重来。”董晓轩说。

两种方案并存，说明一体成型不是唯一选择。在徐子卿看来，未来铝型材、辊压钢和深拉延更可能是互补关系，“客户可以根据车型定位、轻量化目标、成本目标等，选择更合适的技术路线”。

两种架构都有了解法，但主机厂还要算一笔账:切换过来，代价有多大？

徐子卿表示，一体成型减了零件、减了焊接、减了密封工序、减了质量控制点，节拍也快了，但前期模具和开发投入不小。

“OptiForm?的成本优势通常不是单纯看单个零件价格，而是看系统成本。”他认为，这类方案更适合有一定产量规模、平台生命周期较长，或者多个车型可以共享包络和工艺路线的项目。

徐子卿提醒，主机厂最好在概念设计或平台开发早期就介入。“切换方案最大的风险通常不是单一技术点，而是开发节奏和系统边界定义。”如果后期才切换方案，包络、安装点、碰撞路径、热管理和制造投资都可能受到影响，进而带来开发周期和验证成本的增加。

好在产线不用大改，这类方案用现有冲压设备就能完成，不用升级改造。难的是前期工艺分析和模具调试，比如小圆角怎么成形、反弧面怎么控制、复杂曲面怎么不起皱，这些靠的是长年累月的车身件经验。对主机厂来说，切换的主要工作量不在产线，而在整车级重新验证。

一体成型不会是电池壳体的唯一答案，但它指明了一个方向:用更少的零件，把空间还给电芯，让制造更简单。

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