一、设计目的及意义

由人类活动造成的环境污染日益严重，造成全球气候恶劣等影响。其中，汽车尾气排放是空气污染的一个重要原因。由此，排放较低、污染小的电动汽车应运而生，提高电动汽车安全性成为汽车行业面临的又一个新的问题^[1]。

参照传统燃油汽车在交通事故，电动汽车安全性重要考虑碰撞安全性^[2]。对于电动汽车，在满足传统汽车安全性要求的基础上，要达到电池动力系统的安全性能要求。电池箱作为动力系统的重要部件，在碰撞事故中经常出现电池箱体变形导致的短路现象，甚至引起爆炸；另一方面，可能造成乘员触点危险^[3]。其次，目前很多车企推出的电动车型是根据传统燃油车改造的^[4]，有很多设计上的不足，改型之后在碰撞安全上又面临一些新的问题。因此，探究汽车碰撞过程中电池安全性对电动汽车的安全性能十分重要。

根据汽车碰撞测试标准，建立汽车正面碰撞模型，对选定电动汽车进行正面碰撞仿真分析。针对仿真结果，分析在碰撞中造成电池安全问题的影响因素，地板变形、电池包变形^[5]等，并提出优化方案，以提高电动汽车正面碰撞中的电池安全性。

国内外研究现状

针对电池的布置、安装，改型后车身增重而影响的车辆碰撞安全性、能量消耗、和车身结构问题^[6]，以及发动机舱是否充分利用几个方面的问题，我国学者有较多的相关研究。湖南大学的陈超提出，对于纯电动汽车，直接使用传统汽车车身结构并不有利，他分析了布置在地板的电池对汽车结构的影响，分析了改型后白车身的刚度和强度、侧面碰撞性能等。最后优化了地板新结构的耐撞性^[7]。

浙江工业大学的葛东东研究了电动汽车正面耐撞结构及优化设计，通过实车与仿真碰撞对比，改进了前纵梁，利用两种新型收缩型吸能梁获得了较好的结果^[8]。哈尔滨工业大学的任正华分析了蓄电池在碰撞事故中的安全性。他首先利用某微型纯电动汽车正面碰撞分析与优化试验结果对比仿真结果，验证了仿真的可信性，针对发现的问题重新设计了蓄电池架的结构。将热成型钢应用于前纵梁，使得前纵梁变形更加合理。在电池架增加了斜向的钢制结构，提高了蓄电池的安全性能^[9]。

国外对电动汽车的研究更早一些。Hong等人发现，铝车架前端结构的设计是电动汽车正面碰撞性能的重要影响因素，同时以车辆正面碰撞的平均加速度为目标对电动汽车前端结构进行了优化设计^[10]。

Maye等学者利用有限元模型研究了正面碰撞中发动机盖、保险杠的潜在优点，把A柱变形结果和车身加速度峰值作为主要的性能指标^[11]。