在電動汽車的碰撞事故中，電池有可能發(fā)生損壞，電池破壞可能導(dǎo)致熱失控甚至著火。研究電池碰撞損傷、建立電池模型及研發(fā)保護方法都需要進行實驗，針對電動車電池碰撞安全性也需要出臺試驗評測方法。試驗評測是不是就必須進行整車的帶電碰撞試驗?zāi)�？事實上，我認為整車或整個電池包層級的帶電碰撞試驗不是必要的，因為從碰撞安全保護設(shè)計的角度，我們并不是要評估碰撞后著火有多么劇烈，而是要評估碰撞是否引發(fā)了著火的前提條件。

　　在電池不充電狀態(tài)下進行碰撞試驗，可以評估結(jié)構(gòu)和材料的破壞，也可以評估各電池組是否發(fā)生了短路。在碰撞下，電池發(fā)生短路是發(fā)生熱失控或著火的必要條件。我這里強調(diào)的是，“在碰撞下”發(fā)生短路是發(fā)生熱失控的必要條件。在其他情況下，如在電動車的正常行駛或停置（包括充電）時，電池發(fā)生熱失控則可能存在其他原因。

　　采用不帶電或帶很低電量的碰撞試驗，完全可以檢測出因碰撞破壞導(dǎo)致的短路或其他熱失控的指征，是因為即使充電量（State of Charge or SOC）為0或者很低，電池或電池組的電壓、電阻、電阻抗等參數(shù)都會有明顯的響應(yīng)，都能明確指征短路是否發(fā)生了。這樣來評測電動車電池的碰撞安全性比較合適，既不保守，也不激進。偏保守的要求是，在給定的碰撞工況下，不允許電池包或電池發(fā)生變形破壞，這會導(dǎo)致保護結(jié)構(gòu)比較重。比較激進的做法是，不僅允許電池發(fā)生變形破壞，也允許發(fā)生短路，只是不允許發(fā)生熱失控，但這樣對測試對象和試驗測量都比較敏感，不容易給出可靠的評測方法或評測結(jié)果。我們認為，比較適中的評測要求是，允許電池發(fā)生變形，但不允許發(fā)生短路，以是否發(fā)生短路為危險指標。

　　帶不帶電以及帶電量多少對電池及組分材料的力學性能可能有影響，因此，如果以研究電池碰撞失效和短路發(fā)生機理為目的，是需要進行電池的帶電碰撞實驗的。盡管帶電量在整車層面也有影響，但并不意味整車層級的電池碰撞安全性評測試驗需要帶電。我們的研究表明，電池帶電或SOC高的狀態(tài)一般更危險，那不帶電試驗就是一個偏保守的試驗。在有多個代表性工況的情況下，可選擇偏保守的工況進行測試。

　　在電動車整車或者整個電池包的碰撞安全評測中不上電，還有助于保證實驗室安全并提高試驗工作效率。如果采用電池包或電池模組帶較多電量進行碰撞試驗，盡管不是每次試驗都發(fā)生著火，但一旦發(fā)生大面積熱失控或劇烈著火，增加了清理時間，影響工作效率。此外，碰撞試驗已經(jīng)導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)和材料破壞，如果再伴隨有著火，則很難對試驗后的電池進行觀察和分析。

　　汽車碰撞安全評測試驗中一個可以類比的例子是，燃油車針對油箱的碰撞安全性評測試驗是通過注入不可燃液體替代燃油進行整車碰撞試驗的，評測指標是碰撞后油箱是否有液體泄漏，不是油箱是否變形，也不是是否著火。要求碰撞后油箱不泄漏也是一個適中的準則，而要求碰撞后油箱不泄漏且不變形就是一個偏保守的準則，允許泄漏但要求不著火則是一個偏激進的指標。

　　如果碰撞事故導(dǎo)致著火的話，電池包帶多少電與發(fā)生事故后著火的劇烈程度有關(guān)，是消防和救援層面需要評估的問題。電池著火后的危害程度當然也需要研究，但可以設(shè)計專門的試驗來評估，通過整車或電池包的碰撞試驗并不是最好的方法，況且碰撞試驗不一定會引發(fā)著火，電池著火也還有碰撞以外的誘因。因此建議，不要通過碰撞，而是通過其他方法誘發(fā)熱失控，研究或評估不同數(shù)量的電池堆積以及不同的帶電量下熱失控的擴散程度以及著火的劇烈程度。

　　以研究電池碰撞失效和短路發(fā)生機理為目的，我們搭建了能確保實驗安全的臺架，并于2015年底首次進行了電池和電池模組的帶電碰撞實驗（見下面的視頻），后來也做過整個電池包不上電的碰撞測試。在電池單體靜態(tài)擠壓或碰撞變形實驗中，材料破壞一般都引發(fā)內(nèi)短路，但不一定發(fā)生熱失控，也有一些實驗確實發(fā)生了熱失控，產(chǎn)生煙霧、火花、甚至燃燒。電池實驗后一般需要解剖、觀察、分析電池內(nèi)部的材料破壞情況，這也只能針對未發(fā)生燃燒的電池才能進行。

圖2.變形實驗后的電池及破壞

圖3.碰撞燃燒后的電池模組

　　在電池單體層級和電池組分材料力學性能層面，我們通過實驗研究其力學特性和短路發(fā)生與SOC的關(guān)系，建立可靠的電池單體模型，進而輸入考慮SOC影響的電池模型參數(shù)，進行電動車的整車碰撞仿真和高帶電量的電池碰撞仿真來預(yù)測失效，以仿真手段評估SOC的影響。

　　綜上，對電動車電池安全問題的研究和防范應(yīng)區(qū)分層次和目的，相應(yīng)采取不同的實驗手段或與計算機仿真相結(jié)合的手段。針對電池在外部機械載荷（如碰撞）作用下的安全問題及安全保護，應(yīng)以電池變形和破壞是否引發(fā)短路為危險評價準則，不需要進行整車的帶電碰撞試驗來評測。如果需要評估電池發(fā)生熱失控以后著火的劇烈程度，可以采用其他手段引發(fā)電池的熱失控，碰撞并非可靠和可控的手段。只有分層次和目的考察，才方便觀察現(xiàn)象和分析機理，進而建立影響參數(shù)的模型。如果采用整車帶電碰撞來引發(fā)著火，會將多個因素耦合在一起，不易滿足評測試驗的可靠性和可重復(fù)性等要求，無法很好的達到研究或評測的目的，往往還影響實驗研究或試驗評測的工作效率。

　　致謝：邢伯斌、潘哲鑫、祝凌霄、夏勇對本文修改提出了建議，魏新奇協(xié)助搜集圖片和視頻。