动力电池如何防护？这里你可能不知道！

在纯电动汽车的碰撞事故中，动力电池受到撞击和挤压引起变形，电池芯体有可能发生热失控起火；电池包内部其它部件在碰撞中也可能会受到挤压和冲击，有发生短路甚至起火爆炸的危险；电池包内部高压线缆和高压器件在碰撞时容易被刮破或者扯断，有可能短路起火，也有可能造成电击伤害。

为提升续驶里程，当前的纯电动车大都将动力电池布置在地板下方，电池面积很大，几乎覆盖整个地板，其周边到车身边缘的距离通常不会很大，在碰撞或托底时容易被挤压；近年来电池单体的能量密度突飞猛进，高能量密度伴随着电芯稳定性的降低，在机械载荷下发生热失控的风险加大。因为补贴政策有动力电池系统能量密度的要求，为提升整包能量密度，国内的纯电动汽车倾向于将电池包壳体结构做的尽量轻巧，导致对内部模组和高压器件的防护不足。

最近几年发生过多起电动车起火事故，相当大一部分是碰撞导致的动力电池包起火，其中特斯拉就已经发生了数十起电池包起火事故。动力电池的碰撞安全防护已经成为亟待解决的问题。

对于布置在地板下的动力电池，其四周或多或少都会受到车身和底盘结构的保护，唯独底面缺少防护，所以电池底部是最薄弱的环节。我们在设计电池包碰撞安全防护策略时，不仅要考虑传统车的正碰、偏置碰、侧碰、追尾等工况，还应考虑整车托底工况。

2、动力电池防护策略

碰撞时的加速度理论上会造成电池芯体冲击过载，在电池芯体不发生明显变形的情况下也有热失控的可能。但实际上绝大多数动力电池碰撞起火事故都不是由碰撞加速度峰值导致，而是因为碰撞导致电池包结构变形，使内部电芯或者高压器件受到挤压或穿刺，造成短路和破裂，最后引起着火。

所以动力电池碰撞防护的关键在于控制碰撞时电池包壳体结构的变形，尽量避免内部元件受到撞击和挤压，另外电池芯体和高压元器件自身也应具备一定的耐挤压耐穿刺能力。近年来有一些研究者在研究一些缓冲结构，在碰撞时能够吸收部分撞击能量，以缓和电池包所受的加速度冲击。这样做对于电池包的耐久性或许有积极作用，但对于电池包碰撞防护的意义并不大。

对于动力电池包的碰撞安全防护，我们应该从三个层级来考虑。

第一个层级是整车结构防护。要求车体结构本身对电池包形成良好的防护。能够保证在一般的碰撞工况和刮底工况下，碰撞载荷几乎全部由整车结构承担。电池包壳体结构无可见变形，内部无任何损伤，功能正常，可以继续使用。

第二个层级是电池包壳体结构防护。电池包的壳体和支架要形成完整的框架结构能力，侧边和底部都要具有一定的承载能力。

在高速碰撞和恶劣的托底工况下，车体结构无法承担全部碰撞载荷，一部分载荷需要由电池包壳体承担。此时电池包壳体允许发生一定量永久变形，但变形量必须控制在安全范围，保证内部电池芯体不受到挤压，高压线缆和元器件不发生断裂和短路。

第三个层级是电池单体和其他内部高压器件本身的结构性能。它们应该具有一定的抗挤压、冲击和穿刺能力。某些极端恶劣的工况下，即使车体结构和电池包壳体无法提供充分防护，电池单体和高压元件在承受一定程度的机械载荷后也不应发生起火和爆炸。