文章來源：泛亞汽車技術中心有限公司

1提高電池布置效率的必要性

雖然中國純電動汽車近幾年發(fā)展勢頭愈加猛烈，但其銷量還是遠遠落后于燃油車，客戶對于純電動的里程焦慮一直是制約純電動車發(fā)展的重要因素，各個車企對于提高行駛里程也是費勁腦汁。例如特斯拉的超級充電樁，以及蔚來的換電站都是解決里程焦慮的有效措施。但無論是超級充電樁還是換電站都需要一個發(fā)展過程以及相關基礎設施的普及。對于車企而言，成本最低、首先要考慮的就是在有限的空間內提高電池布置效率，增加續(xù)航里程。
早期的純電動車動力電池有“土”字形、“T”字形、“平板”形等。但隨著近幾年電動汽車以及動力電池的飛速發(fā)展，開始向平板電池、模塊化發(fā)展。電池組布置在車底，不僅可以盡量釋放更多空間給乘客艙，還可以盡量降低整車重心，讓車輛在同等情況下?lián)碛懈玫母咚俜€(wěn)定性。因此，本文討論的重點就以如何提高平板電池布置效率為主要內容。

2影響電池布置物理因素

2.1長度方向

從純電動汽車底盤布置圖可以看出，動力電池絕大部分都布置在前后輪之間，因為現(xiàn)有電動車一般都會保護四驅配置，前后輪心位置會留給前后電機，因此，電池組可以布置的長度空間與車型軸距有著直接的關系，軸距越大，留給電池的空間就越大。在一定的軸距條件下，可以看到電池前端被前副車架限制，電池后端被后懸架限制，如何在一定的軸距條件下布置盡量長的電池，需要重點關注。
選取市場上幾款主流電動車，繪制整車軸距與電池長度關系，如圖1所示。可以發(fā)現(xiàn)，雖然整車軸距對于電池長度有著至關重要作用，但是對于軸距空間的利用，每個車型大小有很大區(qū)別。在擬合曲線之上的車型軸距利用率較高，而在擬合曲線之下的車型軸距利用率較低。為了更好地找到影響軸距利用率的因素，選取前輪心—前副車架后端a和后輪心到后副車架前端b兩個指標來研究布置效率。

1.電池前端

前副車架的設計不僅起到支撐動力總成的作用還提供前懸架的安裝點。從圖2可以看出前懸架的安裝點位置對于副車架的后邊界位置有著決定作用，首先研究前懸架不同類型對于副車架后邊界設計有無影響。目前乘用車主流前懸架分為麥弗遜和雙叉臂兩種類型，針對不同車型的前懸架后襯套邊緣到輪心的距離p為研究對象，發(fā)現(xiàn)前麥弗遜懸架p值基本都穩(wěn)定在325mm～335mm，q的主要因素在于副車架后安裝點和懸架安裝點的排列方式，傳統(tǒng)車型兩個安裝點都是前后排列，為了縮小X向的距離，可以采用Y向排列，如圖2中的圓圈所示。這種排列方式可以釋放副車架襯套所占用的長度方向空間。圖3為寬窄電池車身Y向界面圖。

2.電池后端

后副車架的設計與前懸架不同，主要是由于后懸架類型諸多，如扭桿梁、三連桿、四連桿和五連桿。每種懸架在X向尺寸差異巨大，且它們側重點不同。因此，對于電池布置的影響很大。研究發(fā)現(xiàn)，寬電池包和窄電池包對于不同后懸架影響不同。

對于寬電池包來說，其寬度基本已經(jīng)到達門檻板，因此，限制寬電池包長度有兩大因素：（1）輪胎大?。唬?）懸架類型。

若輪胎前端面已經(jīng)超過懸架或副車架最前端，則輪胎大小直接決定電池長度，五連桿和扭桿梁的X尺寸較小，就屬于這種情況。

若輪胎前端面沒有超過懸架或副車架最前端，則懸架類型決定了電池長度，三連桿或四連桿懸架由于縱向連桿（拖曳臂）的存在，懸架限制電池長度。

統(tǒng)計了不同懸架類型在X向的空間尺寸，如圖4所示。可容納電池長度：五連桿－扭桿梁>三連桿>四連桿。這是由于三連桿或四連桿自身結構存在縱向連桿，能支持側向力，占用了大量X向尺寸。

對于窄電池包，寬度較小，電池可以布置在懸架縱梁連桿以內，從而增加電池的長度布置空間，因此，影響窄電池長度方向尺寸的主要因素是懸架類型。

分別統(tǒng)計了不同懸架類型在X向的空間尺寸，可知三連桿>四連桿>五連桿～扭桿梁。因此，各個車企可根據(jù)自身需求，選擇適合自己的懸架類型和電池尺寸。

2.2寬度方向從圖3車輛寬度尺寸鏈可以看出，電池寬度主要是由整車寬度決定的，減掉造型發(fā)揮空間，也就是由門檻版的寬度來定的，各個車企需要根據(jù)車輛尺寸定義級別以及造型需求盡量多的利用Y向空間。早期電動車大部分以油改電為主，燃油車架構的特點使得窄電池更容易滿足側碰的要求，且需車身提供內縱梁來固定，寬電池可以充分利用Y向空間，電池可以直接固定在門檻版上，目前的主流純電動汽車平臺都是采用此類做法發(fā)揮Y向空間最大化。

3影響電池布置的性能因素

3.1電池布置對車身拓撲優(yōu)化的影響動力電池尺寸大，幾乎平鋪整個底盤，對整車拓撲分析、傳力路徑以及安全碰撞保護設計起著尤為重要的作用。因此,動力電池的布置與性能相關影響相輔相成、密不可分。根據(jù)上文闡述，寬平板電池和窄平板電池在拓撲分析、車身結構設計上有著很大的區(qū)別。寬電池傳力路徑：縱梁—車身門檻。窄電池傳力路徑：縱梁—車身地板縱梁。

3.2動力電池對安全性能的影響整車安全對電池保護的要求：整車完整的電路系統(tǒng)要求在各種國家規(guī)定的碰撞工況下均不可以與周邊零件產生斷裂應變的直接接觸損傷，不允許有任何短路或者斷路的風險。
X向：考慮到前碰各個前碰工況（RGB\ODB\SOF）下對電池的沖擊，一般電池前端避免布置尖銳的硬性零件，電池離前輪心越遠越好，但考慮到實際情況下，為了增大電量，在布置允許情況下會盡量將電池前置。這就對前艙零件布置提出了更高的挑戰(zhàn)，轉向前置可以避免轉向電機對電池前端模塊的沖擊，這也是市場上大多數(shù)電動車采用的主要方法之一。
Y向：從整車安全角度，窄電池會更容易滿足電路完整性保護的要求。但同樣與整車增加電量的需求矛盾，因此，各車企也是費勁腦汁解決電池側碰柱碰的問題。加大門檻板截面積以及內部填充各種支撐都是方法，但各有利弊，需要綜合權衡。并且動力電池內部或外部框架需增加Y向承載縱梁。最后，對于電池周邊零件，需要避免在碰撞路徑上鈑金尖銳邊正對電池或者其他需要保護的連接電路系統(tǒng)，以免引起短路或者斷路風險。
Z向：根據(jù)車型不同，電池厚度設計差異性很大。一般情況下，運動型多用途汽車（SportUtilityVehicle,SUV）車型有更高的車高，更高的離地間隙，可以支持更大Z向尺寸的電池，因此，SUV的電池厚度一般在140mm～160mm。而對于轎車，有車高和離地間隙的限制，減去乘客艙人的空間，可支持電池的厚度有限，目前大部分的轎車的電池厚度都在110mm～130mm。

3.3動力電池對制造的影響動力電池對制造的影響主要分兩種，一種在油改電電動車，為減少車間改造帶來的巨額投資，一般會與現(xiàn)有燃油車共線生產，其弊端是車身定位孔的保留會對電池的設計產生很大限制，比如電池要避開總裝吊具，而原有產線前后吊具的距離也直接影響了電池長度；另一種是純電動平臺電動車，這種一般是全新產線，吊具前后定位孔的相對位置以及整車各個零件的裝配順序都可以重新設計，在保證電池電量的前提下去設計全新產線是相對容易的。

4結束語
通過以上分析可知，影響電池布置的因素諸多，要把所有因素考慮在內，再加上底盤一系列管路的布置，提高電池續(xù)航是對整車集成的一種挑戰(zhàn)。當然，各個電池廠也在積極研究CTC、CTP等電池集成方案，或許在不久的將來，隨著大家對諸多因素的整合、摸索，可以形成電池的標準化，對國家基礎設施的建設無疑是巨大的貢獻。