電池布局如何影響整車碰撞安全性能

　　電池是電動(dòng)車的能量存儲(chǔ)裝置，其在碰撞過程中可能出現(xiàn)破損或內(nèi)部短路，造成局部溫度升高，從而有發(fā)生著火甚至爆炸等極危險(xiǎn)的事故的風(fēng)險(xiǎn)。國家制定了對(duì)動(dòng)力電池的各種測試標(biāo)準(zhǔn)，以保證動(dòng)力電池在汽車行駛過程中能夠正常安全的工作。然而，除了電池本身的安全性之外，電池的布置也會(huì)影響電動(dòng)車的碰撞安全性，尤其是小型輕量化的電動(dòng)車，這是為什么呢？

　　動(dòng)力電池是電動(dòng)車上最重的部件

　　對(duì)于傳統(tǒng)的以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車來說，發(fā)動(dòng)機(jī)是整車中最重的部件，重達(dá)100~400kg。而對(duì)于電動(dòng)汽車來說，用以提供動(dòng)力的電機(jī)質(zhì)量和體積都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)燃機(jī)車中的發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力電池組才是電動(dòng)車上最重的部件，這是因?yàn)槟壳半姵啬芰棵芏群凸β拭芏容^低，需要較多的電池才能滿足電動(dòng)車的行駛里程，例如在900kg的Smart Fortwo ED中，電池部件重達(dá)200kg，約占總重量的20%，而市場上一般的電動(dòng)車上電池部件會(huì)更重，Tesla Model S 上電池組件重達(dá)550 kg，約占總重量的26%。

　　動(dòng)力電池布置如何影響整車的碰撞安全性

　　大質(zhì)量部件會(huì)影響整車質(zhì)心位置，且在碰撞過程中具有較大的慣性力，因此像動(dòng)力電池這樣的大質(zhì)量部件的布置方式會(huì)很大程度上影響汽車的碰撞安全性。電池在電動(dòng)車中常見的布置方式包括T型布置，底板平鋪布置以及后備箱布置。

　　那么，具體來講，動(dòng)力電池的這些不同布置方式究竟如何能夠影響整車的碰撞安全性呢？

　　在碰撞過程中，汽車的運(yùn)動(dòng)是十分復(fù)雜的，并非只是沿x軸（坐標(biāo)系參考圖6）平移擠壓前端吸能區(qū)，而是會(huì)有繞x軸的翻轉(zhuǎn)（Roll）、繞y軸的俯仰（Pitch）和繞z軸的橫擺（Yaw）運(yùn)動(dòng)。

　　汽車通用坐標(biāo)系

　　電池的不同布置方式會(huì)影響整車質(zhì)心位置，對(duì)于三種常見的布置方式，底板平鋪布置方式質(zhì)心位置最低，而后軸布置方式質(zhì)心位置最高。在正面全寬碰撞過程中，質(zhì)心越高，整車的俯仰運(yùn)動(dòng)越大（由于慣性力作用），如下圖所示。而整車的俯仰會(huì)使得質(zhì)心升高，會(huì)使得部分碰撞初始動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能，從而降低前端碰撞吸能區(qū)所需要吸收的能量。從本文作者的仿真結(jié)果來看，質(zhì)心越高，整車俯仰運(yùn)動(dòng)越大，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能的部分就越多，整車正面全寬碰撞波形就越好。而在偏置碰撞過程中，整車會(huì)有較大的橫擺運(yùn)動(dòng)，質(zhì)心較低時(shí)后輪對(duì)地面的壓力較高，從而橫擺運(yùn)動(dòng)過程中輪胎和地面的摩擦力較大，會(huì)消耗一部分動(dòng)能。從仿真結(jié)果來看，質(zhì)心越低，后輪正壓力越大，碰撞過程中摩擦耗能越大，偏置碰撞波形就越好。

　　電池的布置對(duì)整車的碰撞響應(yīng)波形會(huì)有很大影響，而碰撞波形又會(huì)進(jìn)而影響乘員約束系統(tǒng)設(shè)計(jì)及乘員在碰撞過程中的運(yùn)動(dòng)和損傷響應(yīng)。但是，并沒有哪種電池布置在所有碰撞工況下都有最好的碰撞波形。同時(shí)，由于動(dòng)力電池可以分開布置，故未來電動(dòng)車上電池布置可能會(huì)有更多的形式，如分塊布置等，可以更自由的調(diào)整整車質(zhì)心。