人們一想到電動汽車碰撞，通常就會想到電池是否會爆炸起火。其實未必如此，汽車碰撞考察的項目很多，電池安全只是其中一部分內(nèi)容。
例如，在今年2月初IIHS(Insurance Institute for Highway Safety)的碰撞測試評估中，純電動汽車Tesla Model S和BMW i3都沒能拿到最高評分，而插電式混合電動車Chevrolet Volt、Toyota Prius Prime都得到了最高評級TOP SAFETY PICK+。在這四種車型的測試中，電池本身在測試過程中都沒有什么問題，Tesla和BMW的失分項目主要是在其他項目。例如，BMW 在Head restraints & seats和Headlights兩個項目上都是A等級，而Tesla在Small overlap front上得到了A，在Headlights項只有P(圖1)，這些失分項目并沒有直接與電池相關的。
圖1 2017 IIHS 電動汽車評定等級
IIHS在1992年開設了汽車研究中心(Vehicle Research Center ，VRC)，通過評定車輛的防撞性能，幫助消費者選擇更加安全的汽車，同時也幫助汽車制造商改進汽車安全設計。2004年開始，美國IIHS和澳大利亞ANCAP(Australasian New Car Assessment Program)對混合電動車和電動車展開了防撞測試(crashworthiness test)研究，測試項目主要包括：
· 25%重疊率正面偏置碰撞 Small overlap frontal，時速64km/h
· 40%重疊率正面偏置碰撞 Moderate overlap frontal，時速64km/h(圖2)
· 側(cè)面碰撞Side，時速50km/h
· 車頂強度 Roof strength
圖2 Moderate和Small overlap frontal crash的區(qū)別
這些測試項目與汽油車的防撞測試基本類似，但是電動汽車的測試更關注于高壓電氣系統(tǒng)的危害，尤其是高壓電池在碰撞后可能帶來的潛在危險：高壓漏電、電池電解液泄露、著火。根據(jù)電池的受損程度和電池內(nèi)部化學反應的快慢程度，電池造成的危害有時候可以直接表現(xiàn)出來，有時候卻不能直接表現(xiàn)出來，這也給我們處理這類碰撞車輛時帶來了一定的挑戰(zhàn)。這里我們回顧幾個電動汽車發(fā)生著火的經(jīng)典案例，分別展示了三種不同的電池失效模型。
2011年，通用汽車的Volt電動車在位于威斯康星的MGA Research進行了18英里/小時的側(cè)面碰撞測試。三個星期之后，Volt的鋰離子電池才開始著火了，大火迅速蔓延到鄰近的三輛車子。事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當時做完碰撞測試之后，有少量的電池冷卻液滲透到電池箱內(nèi)，造成了電池內(nèi)部短路，最后發(fā)展成電池的熱失控。
2012年，美國新澤西的颶風Sandy造成了港口的16輛Fisker Karma電動車的泡水、著火。事故后的分析顯示，泡水造成了其中一輛Karma電動車的鋰離子電池的熱失控和著火，大火蔓延開來后點燃了鄰近的15輛電動車(該案例可能與碰撞的相關性不大，因為調(diào)查結(jié)果沒有談到颶風是否造成了車輛的碰撞等外部機械沖擊)。
2013年，兩輛特斯拉Model S發(fā)生著火：第一輛車是在華盛頓的路上行駛時撞到了地面的金屬物，第二輛是在田納西州撞到了橫在路上的拖車拴鉤(trailer hitch)。這兩個事故都是由于道路上的碎片或雜物在汽車高速行駛中刺穿車輛底盤和電池包，造成了電池失效和熱失控。特斯拉后來在底盤上加裝了防護板用于保護電池。2014年，一位偷車賊在駕駛偷來的特斯拉電動車時，電動車發(fā)生碰撞后被解體成兩半，電池包被甩出車子并且起火。
這幾個案例(除了第二個沒有直接證據(jù)顯示跟碰撞有關)都對電池的防撞安全性能提出了挑戰(zhàn)，迫使電池制造商或者整車制造商在電池產(chǎn)品設計驗證階段就需要考慮到各種可能碰撞安全隱患，從而設定相應的解決方案。隨著技術的進步和經(jīng)驗的積累，針對這些電池的安全性隱患/問題，已經(jīng)有了很多標準法規(guī)來規(guī)范它的安全性。例如，SAE J2464、J2929、J2380，ECER100。我們國家也制定了相應的國標，例如，GB/T 18384-2015、31467.3-2015、31498-2015。這些標準法規(guī)介紹了各種測試驗證方法，用于模擬不同環(huán)境下電池系統(tǒng)可能遇到的機械、電氣危害，并且在每項測試中，標準法規(guī)通常要求電池不發(fā)生漏液、破裂、著火和爆炸，還有些項目要求絕緣電阻要大于100歐姆/伏或更高。
常見的安全測試包括：
·振動
·熱沖擊
·機械沖擊、碰撞
·防火
·外部短路
·過充保護
·過溫保護
在整車級別的碰撞測試中，針對電池碰撞安全比較經(jīng)典的測試法規(guī)要求是美國的FMVSS 305 (Federal Motor Vehicle Safety Standard No.305)，它要求在碰撞測試中：
·儲能系統(tǒng)不侵入乘客倉內(nèi)，能夠保持在原來位置
·儲能系統(tǒng)的絕緣等級不小于500歐姆/伏
·泄露的電解液不能進入乘客倉，并且乘客倉外泄露的電解液不能超過5L
由于動力電池自身帶有能量，所以在進行電動汽車碰撞測試時，除了傳統(tǒng)汽車碰撞需要的安全準備之外，IIHS還針對電動汽車推薦了其他需要確認的安全事宜，例如：
·手動維修開關的位置
·儲能系統(tǒng)的安裝位置和高壓線束
·檢測儲能系統(tǒng)絕緣電阻測試電路的連接位置
·儲能系統(tǒng)的充放電方法
·電池冷卻液的化學屬性
·電池及其組件的MSDS
·針對測試電動車儲能系統(tǒng)的特殊危害信息
沃爾沃曾經(jīng)做過一個整車后碰實驗(圖3)，安裝在后背箱的電池并沒有像想象中的那樣受到垂直碰撞而發(fā)生嚴重形變，而是與電池安裝連接部分的車身結(jié)構(gòu)發(fā)生了嚴重的變形，把電池拱了起來，這在一定程度上減小了電池受到的擠壓力，使得電池在碰撞過程中并沒有受到類似圖4所示的嚴重擠壓變形，這說明車身結(jié)構(gòu)的合理設計也可以在一定程度上減小了電池受到碰撞擠壓的風險。聯(lián)想到在GB/T 31467.3-2015的7.6節(jié)擠壓實驗要求制定過程中，在200kN的擠壓力要求上發(fā)生過較大的爭議，很多企業(yè)反映該擠壓力要求過大，不符合實際整車設計情況。在該標準實施一段時間后，又發(fā)布了GB/T 31467.3-2015第一號修改單，標準制定機構(gòu)這次接受的企業(yè)的反饋，考慮了車身結(jié)構(gòu)對于電池的保護作用，將200kN的要求調(diào)低到100kN，這也與國際上現(xiàn)行的ECE R100和ISO12405-3的要求保持了一致，同樣這也體現(xiàn)了國標在動力電池法規(guī)要求上的進步。
圖3 安裝在后背箱的電池
圖4 物體垂直受力擠壓變形
