一种电池包组件动态挤压测试装置及方法

技术领域

本发明创造属于新能源汽车技术领域，尤其是涉及一种电池包组件动态挤压测试装置及方法。

背景技术

动力电池的安全性关乎整个新能源汽车的安全。动力电池的安全性能是否良好，直接关系到汽车的行车安全。随着汽车速度的不断提高和对安全性要求的增强，对动力电池安全性的要求也越来越高。如果强度不够，电池可能会在撞击或者颠簸中刺破内部电池单体，造成不可预期的安全事故。此外，在发生碰撞等事故时，电池挤压后的失控现象，会造成乘员伤害。因此研究动力电池的安全性就显得非常有应用价值和现实意义。GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池-安全要求及试验方法》、GB/T 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分：安全性要求与测试方法》均对动力电池的静态挤压规定了详细的试验方法和安全要求。但是由于在实际事故情况中电池是被动态撞击而被动挤压，为更好模拟实际情况，需要保证试验过程中挤压装置有一定速度并撞击到指定位置，要求试验装置能调节撞击速度、撞击头的形状及撞击能量等。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种电池包组件动态挤压测试装置及方法，可以实现实际撞击情况下撞击能量，撞击深度，撞击速度等不同条件的准确控制，实现对动态挤压真实情况的模拟复现，提高试验的真实性和完整性，能够实现对动力电池单体、模块、电池包、结构梁等关键部件进行动态挤压测试。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种电池包组件动态挤压测试装置，包括支撑架，支撑架的顶部从固定端向冲击端方向倾斜，支撑架的顶部可移动连接有冲击小车，冲击小车靠近冲击端的一侧设有用以冲击待测电池包组件的冲击头。

进一步的，还包括固定机构，固定机构固定于所述支撑架的冲击端，固定机构包括固定板，固定板靠近所述冲击小车的一端间隔设置有第一限位板、第二限位板，第一限位板与第二限位板之间有放置待测电池包组件的夹口。

进一步的，所述第一限位板、第二限位板顶部之间的水平距离小于所述冲击小车的宽度。

进一步的，所述上连接板的顶部设有压力传感器，可以实现撞击力的采集和测量

进一步的，所述固定板靠近所述冲击小车的一端还间隔设置有上连接板、下支撑板，所述上连接板与所述第一限位板、第二限位板的顶部均可拆卸连接，所述下支撑板与所述第一限位板、第二限位板的底部均可拆卸连接。

进一步的，所述冲击小车远离所述冲击端的一侧设有牵引环，牵引绳的一端通过脱钩器与牵引环连接，牵引绳的另一端与牵引电机连接。

进一步的，所述脱钩器优选为使用3T脱钩器，脱钩器采用电磁阀控制，通过电磁阀拉动脱钩器，实施脱钩。脱钩器的结构及使用为行业内的公知常识，在此不做赘述。

进一步的，所述牵引电机优选为伺服电机，采用伺服电机带动冲击小车，通过位移传感器来控制小车的位移值，进而调整小车在导轨上的位置，当电机带动冲击小车到达指定位移值时通过限位开关停止电机。

进一步的，所述位移传感器优选为米朗激光位移传感器，型号：CT3105。

进一步的，所述冲击小车内放置有重量可调的若干配重块。

进一步的，所述冲击小车上设有加速度传感器，可以实现加速度的采集和测量

进一步的，所述加速度传感器优选为采用压电式ICP/IEPE加速度传感器，型号CT10000L，灵敏度系数4.7mv/g，量程1000g。

进一步的，所述支撑架的顶部设有导轨，所述冲击小车的底部设有滚轮，冲击小车通过滚轮与支撑架顶部的导轨滚动连接。

一种使用电池包组件动态挤压测试装置的方法，包括如下步骤：

S1、根据测试需求的撞击速度调整冲击小车位于导轨上的位置；

S2、根据测试需求的撞击重量调整冲击小车内配重块的重量；

S3、根据测试需求的撞击深度调整第一限位板、第二限位板伸出固定板的距离；

S4、打开脱钩器使冲击小车沿着导轨自由向下冲击，直至冲击头与待测电池包组件撞击，当冲击小车被第一限位板、第二限位板阻挡后停止撞击。

相对于现有技术，本发明创造所述的电池包组件动态挤压测试装置及方法具有以下优势：

(1)本发明所述的电池包组件动态挤压测试装置及方法，可以实现实际撞击情况下撞击能量，撞击深度，撞击速度等不同条件的准确控制，实现对动态挤压真实情况的模拟复现，提高试验的真实性和完整性，能够实现对动力电池单体、模块、电池包、结构梁等关键部件进行动态挤压测试。

(2)本发明所述的电池包组件动态挤压测试装置及方法，可以在进行电池动态挤压试验时，保证加载方向始终与撞击面垂直，减少因试验装置产生的误差，提高试验精度。

(3)本发明所述的电池包组件动态挤压测试装置及方法，通过调节小车的起始位置，可以获得小车准确的撞击速度，保证安装精度，提高试验效率。

(4)本发明所述的电池包组件动态挤压测试装置及方法，可以替代传统而且昂贵的牵引式碰撞测试系统，极大的降低新能源汽车零部件结构可靠性测试的成本，并且更加接近实际情况下动力电池撞击挤压试验的检测。

(5)本发明所述的电池包组件动态挤压测试装置及方法，通过调整第一限位板、第二限位板的安装位置，可以实现不同撞击深度的测试。测试范围更加广泛。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的动态挤压测试装置示意图；

图2为本发明创造实施例所述的动态挤压测试装置侧视图；

图3为本发明创造实施例所述的冲击小车冲击时的示意图；

图4为本发明创造实施例所述的脱钩器示意图。

附图标记说明：

1-支撑架；11-固定端；12-导轨；13-冲击端；2-冲击小车；21-牵引环；22-滚轮；23-冲击板；24-冲击头；3-固定机构；31-固定板；32-压力传感器；33-上连接板；34-第一限位板；35-第二限位板；36-下支撑板；4-牵引机构；41-牵引电机；42-定滑轮；43-牵引绳；44-脱钩器；5-待测电池包组件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。除非另有明确的规定和限定，术语“固定连接”可以是插接、焊接、螺纹连接、螺栓连接等常用的固定连接方式。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种电池包组件动态挤压测试装置，包括支撑架1，支撑架1的顶部从固定端11向冲击端13方向倾斜，支撑架1的顶部可移动连接有冲击小车2，冲击小车2靠近冲击端13的一侧设有用以冲击待测电池包组件5的冲击头24。

本测试装置可以实现实际撞击情况下撞击能量，撞击深度，撞击速度等不同条件的准确控制，实现对动态挤压真实情况的模拟复现，提高试验的真实性和完整性，能够实现对动力电池单体、模块、电池包、结构梁等关键部件进行动态挤压测试。

可以在进行电池动态挤压试验时，保证加载方向始终与撞击面垂直，减少因试验装置产生的误差，提高试验精度。

还包括固定机构3，固定机构3固定于所述支撑架1的冲击端13，固定机构3包括固定板31，固定板31靠近所述冲击小车2的一端间隔设置有第一限位板34、第二限位板35，第一限位板34与第二限位板35之间有放置待测电池包组件5的夹口。

所述第一限位板34、第二限位板35顶部之间的水平距离小于所述冲击小车2的宽度。

第一限位板34、第二限位板35之间的水平距离小于所述冲击小车2的宽度，使得冲击小车2可以被第一限位板34、第二限位板35挡住，进而拦阻其进一步撞击待测电池组件。这样可以通过调整第一限位板34、第二限位板35的伸出长度来控制冲击小车2的撞击深度。

所述上连接板33的顶部设有压力传感器32，可以实现撞击力的采集和测量。

所述固定板31靠近所述冲击小车2的一端还间隔设置有上连接板33、下支撑板36，所述上连接板33与所述第一限位板34、第二限位板35的顶部均可拆卸连接，所述下支撑板36与所述第一限位板34、第二限位板35的底部均可拆卸连接。

第一限位板34、第二限位板35与上连接板33、下支撑板36均为可拆卸连接，优选为螺栓连接，这样使得第一限位板34、第二限位板35的安装位置可以随时根据测试条件而调整。

通过调整第一限位板34、第二限位板35的安装位置，可以实现不同撞击深度的测试。测试范围更加广泛。

所述冲击小车2远离所述冲击端13的一侧设有牵引环，牵引绳43的一端通过脱钩器44与牵引环连接，牵引绳43的另一端与牵引电机41连接。

所述脱钩器44优选为使用3T脱钩器44，脱钩器采用电磁阀控制，通过电磁阀拉动脱钩器，实施脱钩。脱钩器44的结构及使用为行业内的公知常识，在此不做赘述。

使用时，电磁阀控制脱钩器44打开，使冲击小车2沿着导轨12自由向下冲击，直至冲击头24与待测电池包组件5撞击，当冲击小车2被第一限位板34、第二限位板35阻挡后停止撞击。

所述牵引电机41优选为伺服电机，采用伺服电机带动冲击小车2，通过位移传感器来控制小车的位移值，进而调整小车在导轨12上的位置，当电机带动冲击小车2到达指定位移值时通过限位开关停止电机。

所述位移传感器优选为米朗激光位移传感器，型号：CT3105。

通过改变冲击小车2起始的高度，从而调节小车撞击的速度。调节高度范围为0.5-5m(通常支撑架1最高的高度设定为5m，这个高度足以满足实际撞击测试的需要),可以实现0-9m/s的撞击速度。

通过调节小车的起始位置，可以获得小车准确的撞击速度，保证安装精度，提高试验效率。

所述冲击小车2内放置有重量可调的若干配重块。

通过调整配重块的重量来调整整个撞击的重量，通过重量的改变实现撞击能量的控制。

通过调节小车安装配重数量，从而调节小车重量，调节撞击质量可以实现150-300kg的撞击质量，根据质能方程：,可以进一步确定撞击的能量。

所述冲击小车2上设有加速度传感器，可以实现加速度的采集和测量

所述加速度传感器优选为采用压电式ICP/IEPE加速度传感器，型号CT10000L，灵敏度系数4.7mv/g，量程1000g。

所述支撑架1的顶部设有导轨12，所述冲击小车2的底部设有滚轮22，冲击小车2通过滚轮22与支撑架1顶部的导轨12滚动连接。

一种使用电池包组件动态挤压测试装置的方法，包括如下步骤：

S1、根据测试需求的撞击速度调整冲击小车2位于导轨12上的位置；

S2、根据测试需求的撞击重量调整冲击小车2内配重块的重量；

S3、根据测试需求的撞击深度调整第一限位板34、第二限位板35伸出固定板31的距离；

S4、打开脱钩器44使冲击小车2沿着导轨12自由向下冲击，直至冲击头24与待测电池包组件5撞击，当冲击小车2被第一限位板34、第二限位板35阻挡后停止撞击。

实施例1：撞击速度可控的动态挤压测试

试验要求：使重量150kg的撞击头以7m/s的速度撞击被测物，测试并记录测试过程中的撞击加速度、撞击力。

测试步骤如下：

S1、打开加速度传感器，压力传感器32，调试数据采集系统，确认采集系统处于工作状态；

S2、根据测试需求的撞击速度7m/s调整冲击小车2位于导轨12上的位置；

按照h＝0.09v

S3、根据测试需求的撞击重量150kg调整冲击小车2内配重块的重量，使小车整体重量达到150kg；

S4、根据测试需求的撞击深度调整第一限位板34、第二限位板35伸出固定板31的距离(如果不需要控制形变量，则跳过此步骤)；

S5、开始试验，电磁阀控制脱钩器44打开，使冲击小车2沿着导轨12自由向下冲击，直至冲击头24与待测电池包组件5撞击，当冲击小车2被第一限位板34、第二限位板35阻挡后停止继续撞击。

S6、数据采集系统将根据设置的条件自动工作并存储数据，试验结束，导出测试数据。

实施例2：撞击能量可控的动态挤压测试

试验要求：使用3.675kJ能量撞击被测物，测试并记录测试过程中的撞击加速度、撞击力。

测试步骤如下：

S1、打开加速度传感器，压力传感器32，调试数据采集系统，确认采集系统处于工作状态；

S2、根据测试需求的撞击能量调整冲击小车2位于导轨12上的位置；

按照h＝0.18×E/m，如果撞击能量为3.675kJ，则试验高度为4.41m，通过牵引电机41及牵引绳43调节冲击小车2位于导轨12上的位置，使小车的垂直高度达到4.41m；

S3、根据测试需求的撞击重量150kg调整冲击小车2内配重块的重量，使小车整体重量达到150kg；

S4、根据测试需求的撞击深度调整第一限位板34、第二限位板35伸出固定板31的距离(如果不需要控制形变量，则跳过此步骤)；

S5、开始试验，电磁阀控制脱钩器44打开，使冲击小车2沿着导轨12自由向下冲击，直至冲击头24与待测电池包组件5撞击，当冲击小车2被第一限位板34、第二限位板35阻挡后停止继续撞击。

S6、数据采集系统将根据设置的条件自动工作并存储数据，试验结束，导出测试数据。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。