隨著傳統(tǒng)動力的乘用車日益電子化，需要更大的電池來運行車載系統(tǒng)，這使得在發(fā)生嚴重的撞車事故中保護電池變得更加困難。
雖然電池周圍的結構已經很強大，能為正常碰撞提供足夠的保護，但在嚴重的撞車事故中，保護結構本身會發(fā)生變形并可能刺穿電池，使電池無法工作。
這種情況下，需要對電池進行額外的保護。
理想的做法是，以不犧牲設計或其他安全功能、不增加更多的重量或成本以及在汽車使用壽命期間不妨礙電池的維修或更換為前提。
為此，一個名為“電池碰撞保護”的新部件被開發(fā)出來，它可以在嚴重的碰撞事故中保護較大的12V電池——這是復合材料的一個正在成長的應用領域。
嚴格的測試變得更加嚴格
12V電池防碰撞保護的設計方案
本已非常嚴格的美國聯邦機動車輛安全標準（簡稱“FMVSS”）208，現在要求汽車制造商在正面障礙物測試期間，在30°偏移位置進行測試。
該測試用的沖擊器被設計成完全錯過框架軌道，這樣，就能在被推入發(fā)動機艙之前，使保險杠的一角受到重擊。
此測試模擬的嚴重碰撞載荷，已促使通用汽車公司增強了電池盒，并開發(fā)了電池防碰撞護罩，它可將碰撞載荷分布在更大的面積上，以在汽車前端遭受撞擊時，防止電池長時間被周圍的部件刺穿而發(fā)生短路。
這為在電池停止工作之前，由車載診斷來檢測碰撞并向第一響應者發(fā)出“離機”安全呼叫提供了足夠的時間——當乘客失去知覺或被束縛而無法撥打電話時，這一功能可以拯救生命。
這些防護罩被設計安裝在金屬的電池盒上，以將最靠近發(fā)動機艙部件的電池部分包起來。
碰撞模擬表明，這些發(fā)動機艙部件最有可能在嚴重的碰撞中損壞電池。
使用中，控制模塊和與蓄電池連接的其他部件懸掛在護罩上并固定到位，這樣就不會出現NVH問題。
在維護或更換電池期間，只需簡單地將護罩移開即可，之后再放回去。
通用汽車公司正在開發(fā)新的、更強的電池盒和電池防碰撞護罩，以將碰撞載荷分布到更大的面積上（圖片來自通用汽車公司）
研究2018 款Buick Enclave運動型多用途汽車（SUV）的團隊在開發(fā)后期發(fā)現， 為保護汽車的12V電池而設計的鋼護罩不能通過規(guī)定的碰撞測試。
在經過屏障和落料倉測試后進行的廣泛的計算機輔助工程分析（CAE），促使工程師們?yōu)椴考贫司哂刑魬?zhàn)性的性能要求。
為防止成本高昂的生產啟動被延遲，他們請來了通用汽車公司的先進材料與開發(fā)團隊，以便快速找到一種替代技術。
碰撞測試過程
那是12月初，在假期前又安排了一次汽車碰撞測試，這對于SUV的認證非常必要，該車將在3個月之內被推出。
在對汽車作最后的碰撞測試之前，必須對新的防護罩設計、材料和模具等進行創(chuàng)建和驗證。
通用汽車公司的工程師們審查了早期的碰撞試驗結果，并計算了金屬設計所經受的荷載和沖擊力。
他們針對額外的負載情況，還評估了幾個額外的CAE模型，輸入后用于6? Pugh矩陣分析，以為材料評估制定關鍵指標。
新的候選方案需要符合或超越所有的聯邦安全法規(guī)要求，包括阻燃要求（FMVSS 302），同時還要達到通用汽車公司的總體系統(tǒng)成本目標。
考慮到時間緊迫，研究人員篩選出了6種采用短玻纖增強的商用結構SMC級別，纖維在乙烯基酯樹脂/不飽和聚酯樹脂基體中的重量百分比是42%～49%，比重為1.5～1.9。
購買材料后，成型出一些牌匾，將其切割成標準的試樣，然后測試材料。
考慮到30°偏離屏障測試的嚴重性，在儀表（Dynatup）沖擊試驗中表現出高沖擊強度和抗穿刺性的材料被優(yōu)先選用。
在沖擊試驗期間，沖擊器以6.6m/s的速度下落，試驗在-40°、23°和125°C下完成。
結構SMC級別中高的玻纖含量很難保持良好的潤濕性。
當研究人員用顯微鏡檢查破碎的樣品時，他們發(fā)現，有明顯的玻璃纖維從基體中脫離，但沒有折斷。
3?數據傳播的特點是噪聲大，不能提供所需的安全邊際量。
由于沒有時間重新規(guī)劃，研究人員轉向采用不同的技術——玻璃纖維氈熱塑性復合材料（GMT）。
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