你知道电池包被挤压会发生什么吗?

文章来源:Kimi Auto 发布时间:2021-06-21
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2021版C-NCAP相对于之前的版本,对碰撞这块有了一些区别,新能源车由侧面可移动避障的测试,改为侧柱碰撞验证。当侧面撞击能量只是集中于柱体上时,电池包受到侧面撞击能量挤压的可能性也变得更高了。目前新能源汽车自燃仍然是一个令人谈之色变的问题,电池包在侧面柱碰的条件下,是否还能守护住自己的一亩三分地,不被挤压?电池包能被挤压吗?

2021版C-NCAP相对于之前的版本,对碰撞这块有了一些区别,新能源车由侧面可移动避障的测试,改为侧柱碰撞验证。当侧面撞击能量只是集中于柱体上时,电池包受到侧面撞击能量挤压的可能性也变得更高了。

目前新能源汽车自燃仍然是一个令人谈之色变的问题,电池包在侧面柱碰的条件下,是否还能守护住自己的一亩三分地,不被挤压?

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电池包能被挤压吗?



2021版的C-NCAP碰撞规程关于电动车的碰撞安全规程里是这样定义REESS(车载可充电储能系统)的安全评价。


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新版本的C-NCAP在新能源车电池包安全评价项中,对电池包碰撞后的位置和起火、爆炸都提出了确切的要求。


电池包位置的安全评价:装在车舱内的电池包应该保持稳定,换句话说是就是整个电池包体不能被挤压到,装在乘员舱外的电池包不能被挤压进入到乘员舱内。


目前电池包布置在车内的车型,主要是混动车和氢燃料车,这类车的电池包一般是布置在座椅或者后备箱下方。无论是电池包侧面还是前后方向上,结构空间都能满足要求,在目前的各类碰撞测试中,都比较容易达到安全评价的要求,对车身结构的要求也不高,比如凯迪拉克CT6的PHEV车型电池包就布置在乘员舱后部行李箱中。

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而电池包布置在车外的,目前其实主要是纯电和部分PHEV车型,都是需要大容量电池包的车型,电池包安装在乘员舱的地板下。


2021版C-NCAP的评价标准来看,并将没有规定说电池包不能被挤压,只是要求不能被挤入到乘员舱内。也就是说,从安全规程上解读电池包是可以被挤压的。


不过由于考虑到电芯被挤压时容易起火和爆炸,国内很多车企在做BEV车型的安全设计时,基本都不允许被挤压。




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电池包是否可以碰撞吸能?



2021版C-NCAP只是规定安装在外部的电池包不能挤入到舱内,那么我们是否可以在确保电池包体内部的模组不被挤压以及不能挤入到舱内的前提下,让电池包参与一部分的碰撞传递和吸能呢?


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从理论上分析,结果是肯定的


原因如下:

大多数纯电车型的电池包壳体和模组之间都存在着一部分空间,这部分空间是可以被用来参与碰撞吸能变形。而且电池包的壳体与车身侧之间空间也可以被充分利用,在壳体的两侧(车身Y向)上设计结构来参与吸能、同时将壳体的框架两侧通过横梁链接起来参与传力,这也是目前一些国外车型应对侧面可移动避障碰撞和柱碰的行之有效解决方案。


且看福特的Mach-E,不仅在门槛内设计了一个辊压件来提升侧碰和柱碰性能,还在电池包与车身门槛之间设计了一段挤压成型的铝合金结构来参与碰撞的吸能和传力。


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福特Mach-E


欧洲版的沃尔沃XC40EV,也是类似的结构安全策略,电池包外壳也参与了吸能和能量传递,电池壳体的侧面是挤压成形的合金框架,而且电池包框架在柱碰挤压两侧(车身Y向)还做了特殊强化。


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沃尔沃XC40 电动版


大众MEB平台的侧面碰撞结构策略上,我们一样也看到了类似的结构设计理念,REESS的壳体也同样被允许挤压参与吸能。

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从以上案例可以看出,电池包参与碰撞吸能理论上是可行的,而且已经在一些国外的车型上搭载验证。




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电池包有哪些角色?



从前文可以分析出,电池包不仅要参与吸能和传递,还有着非常重要的角色。

例如福特的策略里,Mach-E的壳体要承受柱碰约31.5%作用的能量,车身地板承受了约51%的能量,这些实际数据也能验证我们的结论。


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为了满足上述要求,从车身结构到电池包壳体材料选择,车底形状设计都下了一番苦功夫。


虽然福特的这种策略不一定适合所有车企的新能源车安全设计,但也说明了电池包在侧面碰撞安全中是能扮演一些其他的角色的。


侧面碰撞安全中,如果仅仅让车体去承受侧面的撞击能量,那么车身的刚度、地板横梁的结构刚度都需要重点设计,尤其是在柱碰中这些容易受到变形的部分,需要充分验证。


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如果只让车身框架去硬抗碰撞,会造成车身结构设计过高,这显然不利于整车的轻量化设计。而不如让电池包的壳体与车身结构协同设计,更容易达到1+1>2的效果。


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结语


综合所述,电池包在侧面撞击安全中只做到保护自己,独善其身结构策略显然是不不可行的。目前国内的很多新能源车的电池包似乎都是采取“独善其身”的策略,甚至作为企业的设计标准去执行。让这种电池包起火“谈之色变”设计理念,让车身承受了不该承受之重。


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