安全測(cè)試：電動(dòng)汽車碰撞和電池安全

2017-10-25 15:13:58 電動(dòng)汽車資源網(wǎng) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

沃爾沃曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)整車后碰實(shí)驗(yàn)，電池位于后備箱(下圖)：安裝在后背箱的電池并沒(méi)有像想象中的那樣受到垂直碰撞而發(fā)生嚴(yán)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(yán)重的變形，把電池拱了起來(lái)(下圖)：這在

沃爾沃曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)整車后碰實(shí)驗(yàn)，電池位于后備箱(下圖)：

安裝在后背箱的電池并沒(méi)有像想象中的那樣受到垂直碰撞而發(fā)生嚴(yán)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(yán)重的變形，把電池拱了起來(lái)(下圖)：

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(guò)程中并沒(méi)有受到類似下圖所示的嚴(yán)重?cái)D壓變形，這說(shuō)明車身結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)也可以在一定程度上減小了電池受到碰撞擠壓的風(fēng)險(xiǎn)。

聯(lián)想到在GB/T31467.3-2015的7.6節(jié)擠壓實(shí)驗(yàn)要求制定過(guò)程中，在200kN的擠壓力要求上發(fā)生過(guò)較大的爭(zhēng)議，很多企業(yè)反映該擠壓力要求過(guò)大，不符合實(shí)際整車設(shè)計(jì)情況。在該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施一段時(shí)間后，又發(fā)布了GB/T31467.3-2015第一號(hào)修改單，標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)這次接受的企業(yè)的反饋，考慮了車身結(jié)構(gòu)對(duì)于電池的保護(hù)作用，將200kN的要求調(diào)低到100kN，這也與國(guó)際上現(xiàn)行的ECE R100和ISO12405-3的要求保持了一致。

在整車級(jí)別的碰撞測(cè)試中，針對(duì)電池碰撞安全比較經(jīng)典的測(cè)試法規(guī)要求是美國(guó)的FMVSS305(FederalMotor Vehicle Safety Standard No.305)，它要求在碰撞測(cè)試中：

*儲(chǔ)能系統(tǒng)不侵入乘客倉(cāng)內(nèi)，能夠保持在原來(lái)位置

*儲(chǔ)能系統(tǒng)的絕緣等級(jí)不小于500歐姆/伏

*泄露的電解液不能進(jìn)入乘客倉(cāng)，并且乘客倉(cāng)外泄露的電解液不能超過(guò)5L

由于動(dòng)力電池自身帶有能量，所以在進(jìn)行電動(dòng)汽車碰撞測(cè)試時(shí)，除了傳統(tǒng)汽車碰撞需要的安全準(zhǔn)備之外，IIHS還針對(duì)電動(dòng)汽車推薦了其他需要確認(rèn)的安全事宜，例如:

*手動(dòng)維修開(kāi)關(guān)的位置

*儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝位置和高壓線束

*檢測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)絕緣電阻測(cè)試電路的連接位置

*儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電方法

*電池冷卻液的化學(xué)屬性

*電池及其組件的MSDS

*針對(duì)測(cè)試電動(dòng)車儲(chǔ)能系統(tǒng)的特殊危害信息

IIHS在1992年開(kāi)設(shè)了汽車研究中心(Vehicle Research Center，VRC)，通過(guò)評(píng)定車輛的防撞性能，幫助消費(fèi)者選擇更加安全的汽車，同時(shí)也幫助汽車制造商改進(jìn)汽車安全設(shè)計(jì)。2004年開(kāi)始，美國(guó)IIHS和澳大利亞ANCAP(Australasian New CarAssessment Program)對(duì)混合電動(dòng)車和電動(dòng)車展開(kāi)了防撞測(cè)試(crashworthinesstest)研究，測(cè)試項(xiàng)目主要包括:

25%重疊率正面偏置碰撞Small overlap frontal，時(shí)速64km/h

40%重疊率正面偏置碰撞Moderate overlap frontal，時(shí)速64km/h(圖2)

側(cè)面碰撞Side，時(shí)速50km/h

車頂強(qiáng)度Roof strength

這些測(cè)試項(xiàng)目與汽油車的防撞測(cè)試基本類似，但是電動(dòng)汽車的測(cè)試更關(guān)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(lái)的潛在危險(xiǎn):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(xué)反應(yīng)的快慢程度，電池造成的危害有時(shí)候可以直接表現(xiàn)出來(lái)，有時(shí)候卻不能直接表現(xiàn)出來(lái)，這也給我們處理這類碰撞車輛時(shí)帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。這里我們回顧幾個(gè)電動(dòng)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(dòng)車在位于威斯康星的MGA Research進(jìn)行了18英里/小時(shí)的側(cè)面碰撞測(cè)試。三個(gè)星期之后，Volt的鋰離子電池才開(kāi)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(dāng)時(shí)做完碰撞測(cè)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(guó)新澤西的颶風(fēng)Sandy造成了港口的16輛Fisker Karma電動(dòng)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(dòng)車的鋰離子電池的熱失控和著火，大火蔓延開(kāi)來(lái)后點(diǎn)燃了鄰近的15輛電動(dòng)車(該案例可能與碰撞的相關(guān)性不大，因?yàn)檎{(diào)查結(jié)果沒(méi)有談到颶風(fēng)是否造成了車輛的碰撞等外部機(jī)械沖擊)。

2013年，兩輛特斯拉ModelS發(fā)生著火:第一輛車是在華盛頓的路上行駛時(shí)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(gè)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(pán)和電池包，造成了電池失效和熱失控。特斯拉后來(lái)在底盤(pán)上加裝了防護(hù)板用于保護(hù)電池。2014年，一位偷車賊在駕駛偷來(lái)的特斯拉電動(dòng)車時(shí)，電動(dòng)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(gè)案例(除了第二個(gè)沒(méi)有直接證據(jù)顯示跟碰撞有關(guān))都對(duì)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(shè)計(jì)驗(yàn)證階段就需要考慮到各種可能碰撞安全隱患，從而設(shè)定相應(yīng)的解決方案。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的積累，針對(duì)這些電池的安全性隱患/問(wèn)題，已經(jīng)有了很多標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)來(lái)規(guī)范它的安全性。例如，SAEJ2464、J2929、J2380，ECER100。我們國(guó)家也制定了相應(yīng)的國(guó)標(biāo)，例如，GB/T18384-2015、31467.3-2015、31498-2015。

這些標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)介紹了各種測(cè)試驗(yàn)證方法，用于模擬不同環(huán)境下電池系統(tǒng)可能遇到的機(jī)械、電氣危害，并且在每項(xiàng)測(cè)試中，標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)目要求絕緣電阻要大于100歐姆/伏或更高。

原標(biāo)題:電動(dòng)車碰撞和電池安全

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