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電動汽車碰撞有何危害?怎樣對動力電池進行防護?

鉅大LARGE  |  點擊量:5687次  |  2019年12月24日  

概述


在純電動汽車的碰撞事故中,動力電池受到撞擊和擠壓引起變形,電池芯體有可能發生熱失控起火;電池包內部其它部件在碰撞中也可能會受到擠壓和沖擊,有發生短路甚至起火爆炸的危險;電池包內部高壓線纜和高壓器件在碰撞時容易被刮破或者扯斷,有可能短路起火,也有可能造成電擊傷害。


為提升續駛里程,當前的純電動車大都將動力電池布置在地板下方,電池面積很大,幾乎覆蓋整個地板,其周邊到車身邊緣的距離通常不會很大,在碰撞或托底時容易被擠壓;近年來電池單體的能量密度突飛猛進,高能量密度伴隨著電芯穩定性的降低,在機械載荷下發生熱失控的風險加大。因為補貼政策有動力電池系統能量密度的要求,為提升整包能量密度,國內的純電動汽車傾向于將電池包殼體結構做的盡量輕巧,導致對內部模組和高壓器件的防護不足。


2、動力電池防護策略


碰撞時的加速度理論上會造成電池芯體沖擊過載,在電池芯體不發生明顯變形的情況下也有熱失控的可能。但實際上絕大多數動力電池碰撞起火事故都不是由碰撞加速度峰值導致,而是因為碰撞導致電池包結構變形,使內部電芯或者高壓器件受到擠壓或穿刺,造成短路和破裂,最后引起著火。


對于動力電池包的碰撞安全防護,我們應該從三個層級來考慮。


第一個層級是整車結構防護。要求車體結構本身對電池包形成良好的防護。能夠保證在一般的碰撞工況和刮底工況下,碰撞載荷幾乎全部由整車結構承擔。電池包殼體結構無可見變形,內部無任何損傷,功能正常,可以繼續使用。


第二個層級是電池包殼體結構防護。電池包的殼體和支架要形成完整的框架結構能力,側邊和底部都要具有一定的承載能力。在高速碰撞和惡劣的托底工況下,車體結構無法承擔全部碰撞載荷,一部分載荷需要由電池包殼體承擔。此時電池包殼體允許發生一定量永久變形,但變形量必須控制在安全范圍,保證內部電池芯體不受到擠壓,高壓線纜和元器件不發生斷裂和短路。


第三個層級是電池單體和其他內部高壓器件本身的結構性能。它們應該具有一定的抗擠壓、沖擊和穿刺能力。


3、整車結構對動力電池的防護


純電動汽車應利用動力電池周邊的結構和空間來實施防護。整車對電池包的結構防護要考慮多個碰撞工況


這些碰撞工況,我們均采用統一的評價標準,即:


動力電池包框架不出現較大變形,保證整個碰撞過程中內部模組不受到撞擊和擠壓。


碰撞過程中和碰撞后電池內外部接插件連接不失效,高壓器件不發生短路。


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