本文来自微信公众号:autocarweekly (ID:autocarweekly),作者:七号-宋,原文标题:《极限碰撞保护策略,有没有可能利用“丢电池包保命”?》,题图来自:视觉中国
新能源汽车碰撞事故一直让大家很揪心,因为动力电池经不起碰撞,很容易发生碰撞起火。就在近期,中国台湾发生了一起特斯拉Model Y严重交通事故,车辆高速撞击出口的石墩,撞击后车辆几乎被撞散,底盘中的电池组完全散架,圆柱型电芯散落一地,好在没有起火自燃。
看到这,有朋友就在调侃了:“既然沃尔沃有丢轮保命来保护碰撞不会对乘员舱造成伤害,汽车有没有可能采用类似的思路,丢电池包保命呢?”
求轻喷,这是一个脑洞讨论。
动力电池碰撞“丢车保帅”可行吗?
丢动力电池保命肯定是非常困难的,因为它至少不能满足以下要求。
1. 没有方便的机械切断装置
沃尔沃之所以能丢轮保命,是采用了一种机械切断装置——SPOC模块。
SPOC模块被装配在车辆两侧防火墙边缘,是一种实心铝块。当遇到碰撞伤害时,就像壁虎断尾一样提供保护。
沃尔沃碰撞试验“丢轮保命”名场面和SPOC模块
具体来说,它能在汽车遭遇危险的正面小角度碰撞时,通过车轮与SPOC模块发生挤压,削掉车轮和车体间的连接部件,让车轮从侧方位飞出,迅速卸力,避免车轮侵入座舱。
但主流的动力电池包是通过多个螺栓等与车身地板紧密连接,很难说通过一个方向的撞击就能把螺栓给切断。这就像剁猪后腿,骨头和肉紧密连接,再好的砍刀也不可能一刀斩断。所以想要碰撞后电池包自动脱落,难度很大。
2. 动力电池的密封性要求很高,所以很难有空间给电芯脱身
如果一整块电池包不能脱落,是不是有可能设计成有故障的电池模组自动脱落呢?
这就像日本动画片《六神合体》,六台机器人可以组合成雷霆王,也可以分体。
在汽车上,设计思路可以像路边的电动车换电模组一样有多个小隔间。
但电池怕水怕灰(灰尘进入后容易引起静电),动力电池包的密封性要求极高。一般企业会要求动力电池包的防尘防水等级达到IP67等级,更高的甚至有IP69K,意味着动力电池包承受高压高温水/水蒸气的清洗后,仍能正常运转。
比如智己LS7电池整包在100bar喷射水压和80℃高温下,依然能得到很好的防护。所以一般动力电池包都会要求电池包的上下壳体要有很好的密封性,碰撞就脱落不可行。
3. 电池一体化车身是大趋势,这种越发不可行
电池一体化车身是指车身、电池和底盘融为一体。因为空间利用率高,能大幅提升电池容量,对整车轻量化也有利。比如马斯克曾表示,采用了CTC电池技术后,配合一体化压铸技术,可以节省370个零部件,为车身减重10%,将每千瓦时的电池成本降低7%。
因为电池包和车身融为一体了,想要再“丢电保车”就不可能。
总之,丢动力电池保命因为种种限制,无法像丢轮保命那样便捷,因此没有可行性。
动力电池碰撞保护有哪些可行的办法?
开头我说拿壁虎断尾来作比喻不太准确,因为想要确保足够安全并且保证维修成本可控,实现“飞出一只前轮而AB柱却纹丝不动”并不是单凭弃车轮就能实现的。
要最大程度保护车内乘员的秘诀,有三个维度。
1. 采用更强材料,比如在小角度碰撞中,防撞梁吸能盒设计(应对低速碰撞)、前纵梁+A柱(应对中高速碰撞)的强度,都非常关键。
就好比打拳得先扎马步练根基,这一级是根本。沃尔沃在A柱、B柱等关键承力结构上采用了高强度硼钢,用料很强。
2. 对整车的传力通道进行梳理,特别是要注意采用“滑出设计”。就好比打拳练好了基本功后,开始要学会借力打力,这一级开始注重巧劲。
3. 除了“滑出”卸力,还可以弃轮卸力。因为车轮位置更靠后,它可以作为“滑出设计”的下一道屏障。常规碰撞吸能路径是防撞梁→吸能盒→纵梁→车轮→A柱及下部防火墙。车轮脱离既可以吸收大量的碰撞能量,又避免了车轮堆积最后侵入乘员舱。
虽然丢电池包保命不可行,但动力电池包安全防护其实也早就练就了一套绝学。关于动力电池受到撞击后常见的保护方法也是有三步:
1. 快速高压下电
电动汽车一旦发生事故,受损的高压线束可能漏电,对车内人员、救援人员和急救人员构成威胁。比如大众ID.系列使用的是响应极快的主动切断保险丝,能在2ms响应,0.8s下降到43V,这一要求要高于国标的“5s~60s内降到60V安全电压范围内”。
2. 通过各种隔热手段避免引发连锁反应
云母片是天然的无机防火材料,具有很好的耐热性,可以将云母材料作为插片安装于模组之间。又或者使用气凝胶隔热垫,这种常使用在太空出舱服中的气凝胶材质,具备了阻燃抗老化、导热系数低,重量轻的特点,目前常用来作为电芯间隔热材料,模组和电芯都有隔热材料,可以最大程度避免连锁反应。
气凝胶隔热垫安装位置示意图
3. 设计排气通道,将热量快速排出,避免窝火
遇到极端情况,实在保不住,也不能让热量存积于电池包内部。人生气了要有发泄口,电池包窝火了也得赶紧发泄。现在的动力电池包会设计有排气泄压阀,目的就在此。像凯迪拉克LYRIQ使用的wBMS无线电池管理系统,因为减少了线束,排气通道更宽更平整,排气效果也得到了提升。
因为动力电池的固有特性使然,依然无法从根儿上解决碰撞后电池容易起火的问题,所以安全防护不可少。
因为种种原因,“丢电池包保命”策略不可行。好在工程师想出了多重保护方法,有效提升了动力电池包的碰撞安全水平。
当然了,行车安全的主动权在驾驶员手里,电池防护设计只是保险,大家都要小心开车哦~
本文来自微信公众号:autocarweekly (ID:autocarweekly),作者:七号-宋