随着环境及能源问题的不断恶化,电动汽车成为汽车工业未来发展的重要趋势。但随着近年来电动汽车保有量的持续增长,电动汽车碰撞后发生起火甚至爆炸的事故也逐渐增加,给其推广普及带来了一定负面影响,制约了其正常发展。因此,电动汽车的碰撞安全性研究对其行业发展意义重大。动力电池作为电动汽车的核心元件,其在碰撞中的安全性至关重要。目前国外学者关于动力电池力学性能和机械短路的研究已较为成熟,而国内学者在进行电动汽车碰撞研究时大多采用集中质量点或刚体模拟动力电池及模组,鲜有考虑其碰撞短路失效;另外关于电动汽车电池系统和车身结构优化方面的研究主要集中于静动态刚度、正碰、追尾和侧碰,侧面柱碰撞方面的研究较少,有关此恶劣碰撞形式的研究更多集中于传统燃油车型。针对以上问题,本文将动力电池短路失效分析引入某电动汽车碰撞研究中,利用拓扑优化及正交实验方法针对电动汽车各碰撞工条件尤其是侧面柱碰撞工况将该电动汽车的电池系统骨架结构进行了重新设计。本文首先建立了动力电池机械短路预测模型并将其应用于某电动汽车正碰、偏置碰、侧碰及侧面柱碰撞中以研究电池在碰撞中的变形和短路状态。碰撞结果表明该电动汽车侧面柱碰撞后电池系统结构变形恶劣,动力电池大量失效,其它工况下电池系统结构变形较小。因此利用动态拓扑优化及正交试验方法主要针对侧面柱碰撞条件将该电动汽车电池系统结构进行了重新设计,得到了具有更佳承载路径和厚度分布的新型电池系统结构。最后将新型电池系统结构安装至整车中进行各碰撞工况校核及进一步优化,得到了各碰撞条件下均能良好保护动力电池的新型电池系统骨架结构。与原结构相比,新结构在不增加质量的情况下极大减小了电池系统的结构变形和电池短路失效。其中,侧面柱碰撞最薄弱位置电池失效占比由8.56%减少为3.51%,圆柱侵入量由123.1mm减少为35.70mm,其余四个侧面柱碰撞位置电池失效及侵入量也均得到明显减少;正面40%重叠可变形壁障碰撞电池失效占比由1.78%减少为0.68%,侵入量由18.01mm减少为5.12mm;包括正碰、偏置碰、侧面及侧面柱碰撞在内的各碰撞条件下电池系统结构变形都较小,电池碰撞失效占比均未超过4%,发生短路甚至起火的概率较小。