概述
纯电动汽车的前舱应采⽤双层布置⽅案，电⽓⽀架和悬置⽀架等紧凑设计，尽量腾出吸能空
间，还要将⾼压元件布置在⾮溃缩吸能区域。
结构，电池的尺⼨应严格控制，不能过宽过长。
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前舱吸能空间要求
因为各种原因，纯电动车前舱吸能空间很难明显优于燃油车，但⾄少要保证与同等级燃油车处
于同⼀⽔平；考虑到偏置碰⼯况，机舱左侧应留出更⼤的碰撞空间。
如图1所⽰，动⼒总成最前端到纵梁前端最外点的X向距离定义为L1；沿X轴正⽅向，移动冷却风
扇电机，直到与动⼒总成等刚体件接触，此刻在X轴⽅向上，冷却风扇电机前端表⾯到动⼒总成
华泰suv宝利格大众速腾报价及图片刚体件最前端的X向距离定义为L2; 沿X轴⽅向，动⼒总成或压缩机等刚体件最后端与转向器前端
X向距离定义为L3, 转向器后端到前壁板的距离定义为L4。
图1 前舱内碰撞吸能空间
前段溃缩距离D1和后段溃缩距离D2的定义如下式：
D1=L1-L2
D2=L3+L4
不同等级车型的吸能空间要求如下表1。
表1 机舱内碰撞吸能空间要求
级别A00/A0A B C
D1(mm)>180>240>240>250
D2(mm)>70>75>80>120
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前舱布置
为腾出碰撞吸能空间，电动车前机舱应采⽤双层布置，如图2。上层布置维修更换频率⾼的部
件，如电机控制器、整车控制器、DC/DC、⾼压电器盒、充电机等部件；下层布置电机减速器
总成和不经常维修的部件，如电动制动真空泵、真空罐、电动空调压缩机、⽔泵等。上层的部
件布置在图3所⽰的机舱电器⽀架上，机舱电器⽀架应尽量设计紧凑，⽽且应避免布置运转部
件。机舱电器⽀架只布置静⽌部件，对模态和动刚度的要求就低，就不需要设计的太过强壮，
有利于前舱溃缩吸能。
图2 前机舱双层布置⽅案
图3 机舱电器⽀架
制动主缸是安装在左侧前壁板上的凸出刚性部件，在碰撞过程中如果受到其它零部件的直接撞
击，将导致前围板侵⼊量⼤幅增加。现在很多中⾼档电动车⽤集成能量回收功能的电制动器
（ebooster/ibooster）代替了传统的制动主缸，其外形更尖锐，结构更加刚硬，受撞击的后果更
为严重。因此我们必须为制动主缸/电制动器预留出充⾜空间：制动主缸/电制动器的最前端中⼼
前移80m，以此点为顶点，半径为180mm的半圆锥⾯内不布置其它零部件，如图4。
图4 制动主缸/电制动器前⽅的空间要求
电动车对悬置系统抗扭性能要求更⾼，所以悬置布置倾向采⽤质⼼布置⽅案，悬置⽀架占⽤的X 向空间偏⼤，在设计时要格外注意，尽量将悬置⽀架设计的紧凑。图5展⽰了⼀款电动车的前动⼒总成悬置⽀架，⽀架长，前后跨度⼤，整个悬置系统的抗扭限位能⼒优秀，但这种设计浪费了⼤量的吸能空间，对碰撞安全不利。
图5 某电动车的动⼒总成悬置⽀架
转向机的布置也需要格外注意。⼤众的MEB平台、特斯拉Model 3和⼀些新兴造车势⼒把转向机布置
到动⼒总成的前⾯，这种做法可以为动⼒电池让出更多的布置空间，但是对碰撞安全是不利的。正⾯碰撞时机舱前部溃缩，会带动转向机向后移动，可能导致⽅向盘后移，加⼤对驾驶员的伤害。另外，前置转向器和转向拉杆占据了动⼒总成前悬置⽀架的布置空间，悬置⽀架很可能需要向前延伸跨过转向机，会占⽤了⼀部分前舱吸能空间，如图6。
图6 悬置⽀架向前跨过转向机
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动⼒电池布置
动⼒电池是电动汽车上最核⼼的部件, 为保证电动汽车的续驶⾥程，动⼒电池通常重量在300Kg 以上，体积庞⼤，对总布置提出了苛刻的要求：需要250 L以上的规整空间；需要具有能够承载电池重量的车⾝安装位置；电池周边需要有充分的结构和空间防护。
动⼒电池的可以布置在⾏李舱、前舱、门槛、中通道和地板下⽅（包括前后座椅下⽅和脚踏下⽅），这⼏种⽅案的对⽐如下：
动⼒电池布置在中通道位置对电池⾼度的限制最⼩，⽽且左右两侧的车体结构能够很好的保护电池，对于碰撞安全⾮常有利。但中通道位置空间不⼤，只适合混动车型，纯电动车型基本⽆法采⽤这种布
置。⽽且还需要车辆⽐较宽，中⼤级以上的车型才能在中通道位置布置下动⼒电池。
动⼒电池布置在⾏李舱位置，不仅影响储物空间，在碰撞时还⾮常危险。正⾯碰撞时⼏⼗G的加速度，安装点的车⾝钣⾦可能⽆法承担，钣⾦撕裂后电池将撞到后排乘员。后⾯碰撞时⾏李舱位置的电池极易受到挤压，容易起⽕爆炸。此外⾏李舱内放置的尖锐物体，例如⾬伞等，在碰撞⼯况下可能刺穿电池包，导致严重后果。
将动⼒电池布置在前舱位置，要求车辆有⾮常长的前舱，且在正⾯碰撞时安全性极差。将动⼒电池布置在左右门槛上，在侧碰时电池极不安全，还严重影响进出便利性。所以前舱和门槛布置⽅案基本没有应⽤价值，仅有少量特别⼩众的跑车使⽤。
将动⼒电池布置在地板下⽅，能够获得较充分的电池空间，可以布置⼤型电池；电池两侧和前后受到车⾝和底盘结构的保护，能够实现良好的安全性能。所以绝⼤部分纯电动车型都是选择了这种布置⽅式。
如果采⽤地板下⽅布置⽅案，应考虑正⾯、侧⾯和后⾯碰撞⼯况下的电池防护，严格控制动⼒电池的尺⼨。电池包不宜过宽过长，应尽量远离车⾝边缘，四周留出防护空间，如图7。
图7 动⼒电池周边的防护空间
电池包布置建议如下：
动⼒电池包本体(去掉法兰边)外侧边缘距离门槛梁外边缘的空间在170mm以上，最好达到
200mm。
4月1日交通新规动⼒电池包前端⾄防⽕墙最前端的距离在100mm以上。
动⼒电池包后缘位于后扭⼒梁或者后摆臂之前，推荐距离为90mm。倒车雷达价格
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特斯拉的动⼒电池布置风险
特斯拉系列车型使⽤了平板型动⼒电池，将单层电芯模组平铺到地板下⽅，能够最⼤限度的获得
可⽤⾯积，从⽽实现了⾼续航⾥程。这种地板下平板电池⽅案具有突出的优点（见拙作《纯电动汽车架构设计（⼆）-电池布局与造型变化》），⽬前国际上发布的⼏⼤电动车电动车专⽤架构都采⽤了这种⽅案，国内互联⽹造车势⼒更是在极⼒模仿特斯拉的动⼒电池布置。
但是，特斯拉Model S和Model X过于激进的应⽤了此⽅案，动⼒电池的尺⼨过⼤，防护空间不⾜，碰
撞安全⽅⾯存在很⼤风险。
⾸先是动⼒电池包过于向前延伸，电池包前端突出部分已经完全在前壁板之前，，如图8。
图8 特斯拉ModelX的动⼒电池包
这种向前延伸的动⼒电池前端不受车⾝结构任何防护，对于后驱车型，前舱没有动⼒总成，⽐较空旷，电池包的安全性尚可。但对于前驱或者四驱车型，在正⾯碰撞时，如果纵梁后段溃缩变形，电池包前端很容易被撞击。所以特斯拉将纵梁后段做成了⼀个⾮常强壮的铸件，如图9，保证在正⾯碰撞⼯况下不发⽣变形。这种⽅案经过优化后能够通过IIHS、NHTSA的测试，但在某些实际⼯况下电池包仍然有受到撞击和挤压的可能，特斯拉近⼏年频繁发⽣起⽕事件与这种电池设计⽅案或许有⼀定关联。特斯拉在Model 3电池包上已经取消了这种前端突出的设计，预计安全性将⼤幅提⾼。
图9 特斯拉ModelX的纵梁后段铸件
其次是电池宽度也过⼤。电池包本体外侧与门槛梁外侧的距离不到140mm，门槛梁采⽤了挤压铝型材，横截⾯内有多条筋来增强。这种设计可以保证50公⾥侧⾯台车碰撞时动⼒电池包不被挤压变形，但对于32公⾥侧⾯柱碰则是⼒有未逮。
根据NHTSA公开的Model S柱碰测试报告，刚性柱的最⼤侵⼊量达到200mm，这意味着电池边框发⽣
北京军车⽐较⼤的变形。图10的柱碰试验照⽚也显⽰碰撞后电池包边框有永久变形，电池包上壳有明显的褶皱，电池模组应该在碰撞过程中受到过挤压。
图10 侧柱碰后Model S的动⼒电池包
Model S在侧⾯柱碰测试后并没有发⽣电池起⽕现象，可能是因为它的圆柱形电芯排列有⼀定间隙，所以更耐挤压，也可能因为所采⽤的正负极材料更稳定，或者只是因为运⽓特别好。但是对于国内的三元锂电芯，⽆论是⽅形电芯、圆柱形电芯还是软包电芯，较⾼速度碰撞时只要芯体受到挤压就有⾮常⼤的起⽕概率。即使碰撞当时未起⽕，受过挤压的电池包在继续使⽤⼀段时间后仍有起⽕的可能。4⽉22西安发⾝的蔚来ES8⾃燃事故，其原因就是数⽇前该车动⼒电池包曾受到过撞击，电池包发⽣了永久变形，电池内部结构在被挤压的状态下经过⼀段时间后形成短路，最终引发⽕情。所以为保证动⼒电池的安全，应该保证侧柱碰⼯况下电池内部模组不受挤压，这就需要将门槛梁加宽到160mm以上，并在在电池侧边框两侧保留⼀定的缓冲区。
特斯拉之所以采⽤如此⼤⾯积的动⼒电池，是因为所采⽤的18650和2170芯体⾼度只有65mm和70mm，这么低的芯体⾼度，要想保证⾜够的续航⾥程，只能尽量增加电池包的宽度和长度。⽽国内采⽤的⽅形或者软包电芯，⾼度⼤概在90-100mm，所以平板电池整包的长度和宽度可以⽐特斯拉少10%-20%，实现本⽂上⼀章所建议的周边布置空间是完全可能的。
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零部件集成化设计
纯电动车零部件可以进⾏⼀定程度集成，⼀⽅⾯节约布置空间，提⾼整车模块化，另⼀⽅⾯可以起到减重降本的作⽤，合理的集成化设计也有助于提升碰撞安全性能。
现在电机、减速器和逆变器三合⼀设计已经成为主流。图11展⽰的三合⼀总成，减速器在中间，电机和逆变器在两侧的设计，布局紧凑，X向占⽤空间少，对碰撞安全性能有利。图12所⽰的另⼀种三合⼀动⼒总成，结构也很紧凑，但在X⽅向占⽤了较多的空间，反⽽不利于碰撞吸能。
青岛本田4s店图11 减速器在中间的三和⼀动⼒总成
图12 另⼀种三合⼀动⼒总成
将⾼压电器件与动⼒电池集成是很好的思路。特斯拉model 3将⼀些⾼压器件从前舱移出，集成
到电池包后部上⽅，如图13所⽰，这种集成化设计充分利⽤了后排座椅下部空间，腾出了前舱吸能空间。⾼压器件放置在此位置，碰撞时有车⾝结构保护，刮底时有电池包壳体保护，安全性明显提升。
图13 特斯拉Model3将部分⾼压器件集成到电池包后部
充电机、DcDc和⾼压配电盒集成也是当前的趋势。这些⾼压部件的集成化设计，不仅减少了体积和重量，⽽且⼤幅减少了⾼压线束、接插件和管路的使⽤量。碰撞时⾼压线束的破损和断裂、接插件的连接失效都有可能造成起⽕或者电击伤害，所以管线和接插件的减少会有效降低安全风险。
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⼩结
1.前舱吸能空间⾄少应保持在与同等级燃油车相当的⽔平。
2.前舱应采⽤双层布置；制动主缸前⾯应预留出充⾜的碰撞空间；动⼒总成悬置⽀架应紧凑设计；应尽量避免转向机在动⼒总成前⾯的布置⽅案。
3.建议将动⼒电池布置在地板下⽅，控制其长度和宽度，四周留出防护空间。
4.合理的零部件集成化设计，能够提升吸能空间，也能够提升电安全性能。
5.不要轻易模仿特斯拉Model S/Model X的动⼒电池布置。
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