電池布局如何影響整車碰撞安全性能

　　電池是電動車的能量存儲裝置，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的事故的風(fēng)險。國家制定了對動力電池的各種測試標(biāo)準(zhǔn)，以保證動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，電池的布置也會影響電動車的碰撞安全性，尤其是小型輕量化的電動車，這是為什么呢？

　　動力電池是電動車上最重的部件

　　對于傳統(tǒng)的以內(nèi)燃機(jī)為動力的汽車來說，發(fā)動機(jī)是整車中最重的部件，重達(dá)100~400kg。而對于電動汽車來說，用以提供動力的電機(jī)質(zhì)量和體積都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)燃機(jī)車中的發(fā)動機(jī)，動力電池組才是電動車上最重的部件，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車上電池部件會更重，Tesla Model S 上電池組件重達(dá)550 kg，約占總重量的26%。

　　動力電池布置如何影響整車的碰撞安全性

　　大質(zhì)量部件會影響整車質(zhì)心位置，且在碰撞過程中具有較大的慣性力，因此像動力電池這樣的大質(zhì)量部件的布置方式會很大程度上影響汽車的碰撞安全性。電池在電動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。

　　汽車通用坐標(biāo)系

　　電池的不同布置方式會影響整車質(zhì)心位置，對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)動越大（由于慣性力作用），如下圖所示。而整車的俯仰會使得質(zhì)心升高，會使得部分碰撞初始動能轉(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)動越大，動能轉(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，整車會有較大的橫擺運(yùn)動，質(zhì)心較低時后輪對地面的壓力較高，從而橫擺運(yùn)動過程中輪胎和地面的摩擦力較大，會消耗一部分動能。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。

　　電池的布置對整車的碰撞響應(yīng)波形會有很大影響，而碰撞波形又會進(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，由于動力電池可以分開布置，故未來電動車上電池布置可能會有更多的形式，如分塊布置等，可以更自由的調(diào)整整車質(zhì)心。