CN105444977A - 车用电池模拟碰撞测试***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了车用电池模拟碰撞测试***和方法,包括:防爆箱,所述防爆箱的箱体采用透明、防腐蚀材料;撞击杆,所述防爆箱具有开口,所述撞击杆通过该开口伸入所述防爆箱,所述撞击杆的末端固定有撞击板,所述撞击板位于所述防爆箱内;加速器,所述加速器驱动所述撞击杆移动;挤压板,所述挤压板位于所述防爆箱的底板上,且设置在所述撞击板的行进路线上,被测电池放置在所述挤压板和所述撞击板之间。利用本发明,可以提高车用电池模拟碰撞参数的真实性,降低电解液泄漏导致对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及汽车碰撞测试技术领域,尤其涉及一种车用电池模拟碰撞测试***和方法。
背景技术
能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈,给人们的生活带来巨大影响,直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车,被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势,在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下,有效地提高了燃油经济性,降低了排放,被认为是当前节能和减排的有效路径之一。
对于电动汽车的动力源,目前锂离子电池因其具有能量密度高、功率大、自放电小,循环性能优越,充电效率高且对环境较为“友好”等优点,已经越来越成为车用动力电池的主流,也是各大电池厂发展的主要方向。
锂离子电池作为动力电池,一般是通过串联和并联成组使用的。在实际使用当中,由于汽车速度较快,不可避免的会发生碰撞事故。如果电池被碰撞,可能会发生起火、***等危险。因此了解电池在碰撞过程中的特性变化,及其重要。
在最接近的现有技术中,如中国专利文献号CN201510119741.6公开了一种车用动力电池高速碰撞试验测试装置。该装置主要针对单电池,使用弹珠弹射的方式,模拟碰撞。其它现有技术中,如中国专利文献号CN201320849327.7、以及中国专利文献号CN200720171298.8中公开的使用跌落的方式测试电池碰撞,或其它静态测试的方法。
但是,实际的汽车碰撞过程,是碰撞加挤压两个过程,然而上述现有技术仅仅模拟了碰撞过程,因此现有技术的方案并不能反应真实的碰撞状态,并且上述现有技术的方案也没有针对电池碰撞后出现的电解液泄露实施相应的保护措施,造成电解液对环境的污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种车用电池模拟碰撞测试***和方法,以提高车用电池模拟碰撞参数的真实性,降低电解液泄漏导致对环境的污染。
本发明提供的技术方案包括:
一种车用电池模拟碰撞测试***,该***包括:
防爆箱,所述防爆箱的箱体采用透明、防腐蚀材料;
撞击杆,所述防爆箱具有开口,所述撞击杆通过该开口伸入所述防爆箱,所述撞击杆的末端固定有撞击板,所述撞击板位于所述防爆箱内;
加速器,所述加速器驱动所述撞击杆移动;
挤压板,所述挤压板位于所述防爆箱的底板上,且设置在所述撞击板的行进路线上,被测电池放置在所述挤压板和所述撞击板之间。
在所述***的一种优选的实施例中,
所述挤压板与所述防爆箱的底板的连接方式包括以下方式中的任一种:
所述挤压板与所述防爆箱的底板为完全固定;
所述挤压板与所述防爆箱的底板为具有可旋转角度地部分固定;
所述挤压板与所述防爆箱的底板为可位移地部分固定;
所述挤压板与所述防爆箱的底板为完全不固定。
在所述***的一种优选的实施例中,该***进一步包括:
充放电测试仪,所述充放电测试仪与所述被测电池连接,用于驱动所述被测电池的充放电状态,并测试所述被测电池的特定参数。
在所述***的一种优选的实施例中,
所述充放电测试仪测试所述被测电池的特定参数包括以下参数中的至少一种:
被测电池在碰撞前或碰撞后的电压、电流、温度。
在所述***的一种优选的实施例中,
所述防爆箱具有箱门,所述箱门外侧具有密封圈,在关住箱门后可密封住箱门与箱体之间的缝隙;
所述防爆箱除所述开口和所述箱门外,其余箱体部分为密封结构。
在所述***的一种优选的实施例中,
所述加速器为气压加速器,具体包括气腔、泄压阀和安全锁;
所述气腔具有进气口,由外界的给气装置通过该进气口向所述气腔内充气;
所述安全锁用于将所述撞击杆锁在初始位置,当所述气腔内的气压达到设定的气压时,释放所述安全锁;
所述泄压阀用于在碰撞完成后,释放所述气腔内的压力。
一种车用电池模拟碰撞测试方法,适用于所述的车用电池模拟碰撞测试***,该方法包括:
确定挤压板与防爆箱的底板的连接方式;
将所述被测电池放置于所述挤压板和所述撞击板之间,且位于所述撞击板的行进路线上;
驱动被测电池的充放电状态;
设置所述加速器的目标速度;
启动加速器,驱动撞击杆加速至所述目标速度,撞向被测电池;
测试所述被测电池在发生碰撞前和碰撞后的特定参数。
在所述方法的一种优选的实施例中,所述确定挤压板与防爆箱的底板的连接方式,具体包括以下方式中的任一种:
将所述挤压板与所述防爆箱的底板完全固定;
将所述挤压板与所述防爆箱的底板具有可旋转角度地部分固定;
将所述挤压板与所述防爆箱的底板可位移地部分固定;
将所述挤压板与所述防爆箱的底板完全不固定。
在所述方法的一种优选的实施例中,所述测试所述被测电池在发生碰撞前和碰撞后的特定参数,具体包括:测试所述被测电池在碰撞前或碰撞后的电压、电流、温度。
在所述方法的一种优选的实施例中,测试撞击杆的速度,和/或测试所述撞击板在发生碰撞时所承受的压力。
与现有技术的方案相比,本发明采用了加速器驱动撞击杆的方式来实施碰撞,且所述撞击杆的末端固定有撞击板,撞击板位于防爆箱内部,且具有挤压板位于所述防爆箱的底板上,且所述挤压板设置在所述撞击板的行进路线上,被测电池放置在所述挤压板和所述撞击板之间。当模拟碰撞时,所述加速器驱动所述撞击杆和撞击板碰撞所述被测电池,由于撞击板和挤压板的相互作用,所述被测电池的碰撞过程包括碰撞和挤压两个过程,真实地反应了实际汽车的碰撞过程,从而提高了车用电池模拟碰撞参数的真实性。同时,由于整个碰撞实施过程发生在防爆箱内部,而防爆箱采用透明、防腐蚀材料,因此既可以使测试人员观测到碰撞的状态,又防止电池碰撞后出现的电解液泄露造成对周围环境的污染。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。
图1为本发明所述车用电池模拟碰撞测试***的一种结构组成示意图;
图2a为本发明的挤压板与所述防爆箱的底板具有可旋转角度的部分固定的示意图;
图2b为本发明的挤压板与所述防爆箱的底板可位移的部分固定的示意图;
图3为本发明的一种气压加速器和撞击杆的组成示意图;
图4为本发明的撞击板、被测电池和挤压板的局部示意图。
标号说明:
1----加速器;
2----撞击杆;
3----被测电池;
4----挤压板;
5----防爆箱;
6----充放电测试仪;
11----进气口;
12----固定支撑装置;
13----气腔;
14----泄压阀;
15----安全锁;
21----撞击板;
22----撞击杆臂;
23----活塞;
31----接线柱;
50----开口;
51----箱门。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式,在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中,“示意性”表示“充当实例、例子或说明”,不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁,各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分,而并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。
在本文中,“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”,并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。
在本文中,“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系,而非限定这些相关部分的绝对位置。
图1为本发明所述车用电池模拟碰撞测试***的一种结构组成示意图。参见图1,该车用电池模拟碰撞测试***包括:
防爆箱5,所述防爆箱5的箱体采用透明、防腐蚀材料;
撞击杆2,所述防爆箱5具有开口50,所述撞击杆2通过该开口50伸入所述防爆箱5,所述撞击杆2的末端固定有撞击板21,所述撞击板21位于所述防爆箱5内;
加速器1,所述加速器1驱动所述撞击杆2移动;
挤压板4,所述挤压板4位于所述防爆箱5的底板上,且设置在所述撞击板21的行进路线上,被测电池3放置在所述挤压板4和所述撞击板21之间。
所述防爆箱5的箱体,还具有可以开关的箱门51,用于向防爆箱内放置或取出被测电池,该箱门51外侧具有密封圈,在关住箱门51后可以密封住箱门51与箱体之间的缝隙。除所述开口50和所述箱门51外,所述防爆箱的其余箱体部分为密封结构。
这种采用了密封结构的防爆箱,可以进一步防止由于碰撞导致电池电解液外流时,对周围环境的污染。
在具体的实施例中,所述防爆箱5可以使用防腐蚀、透明、密封的材料,可以是有机玻璃、钢化玻璃、亚克力、透明聚氯乙烯(PVC,PolyVinylChloride)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC,Polycarbonate)等材料。在一种优选的实施例中,可以优选有机玻璃作为防爆箱5的箱体的材料。
在防爆箱5中,可以放置被测电池3,所述被测电池3可以是单个电池,也可以是电池组。所述被测电池3与挤压板4之间的距离、角度、相对位置可根据测试要求任意调节。
所述挤压板4可以选择高强度材质,如锰钢、钛材等金属材料,或者陶瓷、石灰石等非金属材料。在一种优选实施例中所述挤压板4优选钛材料。
所述挤压板4与所述防爆箱5的底板的连接方式(决定连接强度)包括以下方式中的任一种:
A、所述挤压板4与所述防爆箱5的底板为完全固定,即所述挤压板4完全不能移动,这样可以模拟刚性碰撞的效果。
B、所述挤压板4与所述防爆箱5的底板为具有可旋转角度地部分固定,如图2a所示;,可以将所述挤压板4的一端铰接在防爆箱5的底板上,其它部分与底板保持较大的摩擦力,这样在发生碰撞时,可以模拟旋转挤压的效果。
C、所述挤压板4与所述防爆箱5的底板为可位移地部分固定,如图2b所示,可以将所述挤压板4安装在防爆箱5底板的平移轨道上,且挤压板4与底板之间保持较大的摩擦力,这样在发生碰撞时,可以模拟平行挤压的效果。
D、所述挤压板4与所述防爆箱5的底板为完全不固定,即所述挤压板4可以自由移动,这样可以模拟自由碰撞的效果。
通过上述挤压板4与所述防爆箱5的底板的不同的连接强度,可以模拟不同的实际情况,从而使得模拟碰撞的场景更加丰富。
在本发明的进一步的实施例中,该车用电池模拟碰撞测试***进一步包括:
充放电测试仪6,所述充放电测试仪6与所述被测电池3连接,用于驱动所述被测电池3的充放电状态,并测试所述被测电池3的特定参数。
具体的,所述被测电池3的充放电状态具体包括:充电状态、放电状态、待机状态、电池的放电深度(DOD,DepthofDischarge)。所述DOD是一种放电参数,电池在充满的情况下其DOD为0,完全放电完毕其DOD为1,所以,正常情框下面电池的DOD是一个介于0和1之间的数值。
所述充放电测试仪6可以与所述被测电池3的接线柱31连接,以驱动所述被测电池3进行充电、放电、待机等操作。
所述充放电测试仪6测试所述被测电池3的特定参数包括以下参数中的至少一种:
被测电池3在碰撞前或碰撞后的电压、电流、温度等参数。
所述充放电测试仪6具体可以通过被测电池3的接线柱31来获得电压和电流;所述充放电测试仪6具体可以通过与被测电池3的相关信号接脚进行连接,以接收所述被测电池的温度等参数信号。
在具体的实施例中,所述加速器1可使用液压、气压、电力、燃料为动力源。在一种优选的实施例中,可以选用气压作为动力源,即所述加速器1为气压加速器。
图3为本发明的一种气压加速器和撞击杆的组成示意图;图4为本发明的撞击板、被测电池和挤压板的局部示意图;参见图3和图4:
所述气压加速器1具体包括:固定支撑装置12、气腔13、泄压阀14、和安全锁15。
所述固定支撑装置12,起到固定加速器1的作用,同时保证加速器1和防爆箱5在同一水平位置。
所述气腔13具有进气口11,通过该进气口11,可以由外界的给气装置向所述气腔13内充气,直到气腔13内的气压到达设定的压力。所述设定的压力和最终驱动给所述撞击杆2的速度成正相关的关系。本发明可以预先制定一个设定压力与撞击杆2速度的对应关系表,如下表1所示,如果希望所述撞击杆2达到怎样的速度,则对应给气腔内充进对应的设定压力即可。
气腔的设定压力 | 气腔驱动撞击杆所达到的速度 |
P1 | V1 |
P2 | V2 |
P3 | V3 |
表1
所述安全锁15用于将所述撞击杆2锁在初始位置,当所述气腔13内的气压达到设定的气压如P1时,则释放所述安全锁15;所述撞击杆2的活塞23受到气腔13内的压力推压,使得撞击杆2开始加速至速度V1,然后撞击杆2的撞击板21与被测电池3发生碰撞。
所述泄压阀14,用于在碰撞完成后,释放所述泄压阀14,使气腔13压力降为常压,撞击杆2归位到初始位置,锁紧所述安全锁15,重新将所述撞击杆2锁在初始位置。
如图3所示,在一种具体实施例中,所述撞击杆2具有撞击板21、撞击杆臂22、活塞23。为了使撞击板21在防爆箱中平稳位移,减小阻力,还可以进一步在撞击板21下部设置车轮24,所述车轮24在所述防爆箱5的底板上滚动,从而使得撞击板2的位移过程平稳,快速。本发明还可以进一步在所述撞击杆臂22上安装速度传感器,可以连续记录从释放安全锁15到发生碰撞过程中的速度变化。所述撞击板21还可以具有压力传感器,所述压力传感器的受力方向与所述撞击板的行进方向平行或呈指定角度。所述速度传感器和压力传感器的输出信号,可以通过信号线输出到外部测试接收设备,该信号线可以采用常规设计,所以在图3中没有标出。所述装有压力传感器的撞击板21,可以根据测试要求,替换任意大小。发生碰撞时,压力传感器可记录下撞击瞬间的压力变化。
连接于测试电池3的所述充放电测试仪6,可调整被测电池3的状态(如待机,充电,放电),DOD等。在整个碰撞测试过程中,所述充放电测试仪6可以记录被测电池3在碰撞前后的电压,电流,温度等参数的变化情况。
与上述车用电池模拟碰撞测试***对应,本发明还公开了一种车用电池模拟碰撞测试方法,适用于上述任一项实施例所述的车用电池模拟碰撞测试***,该方法包括:
确定挤压板与防爆箱的底板的连接方式;
将所述被测电池放置于所述挤压板和所述撞击板之间,且位于所述撞击板的行进路线上;
驱动被测电池的充放电状态;
设置所述加速器的目标速度;
启动加速器,驱动撞击杆加速至所述目标速度,撞向被测电池;
测试所述被测电池在发生碰撞前和碰撞后的特定参数。
在一种优选实施例中,所述确定挤压板与防爆箱的底板的连接方式,具体包括以下方式中的任一种:
将所述挤压板与所述防爆箱的底板完全固定;
将所述挤压板与所述防爆箱的底板具有可旋转角度地部分固定;
将所述挤压板与所述防爆箱的底板可位移地部分固定;
将所述挤压板与所述防爆箱的底板完全不固定。
在一种优选实施例中,所述测试所述被测电池在发生碰撞前和碰撞后的特定参数,具体包括:测试所述被测电池在碰撞前或碰撞后的电压、电流、温度等参数。
另外,该方法还可以进一步包括:测试撞击杆的速度,以及测试所述撞击板在发生碰撞时所承受的压力。
通过本发明的***和方法,所述加速器1为撞击杆2加速到某一设定的速度,然后撞击到被测电池3,待被测电池碰到挤压板4后停止移动,被测电池3被挤压。测试过程中在密封、抗腐蚀、透明的防爆箱5中进行。所述被测电池3与挤压板4之间的距离和角度任意可调节,挤压板4的固定强度也可以调节。
本发明可以帮助厂家了解电池发生碰撞过程中,电池的特性,指导厂家如何对因碰撞导致的安全问题进行防护。
例如,下面以具体的数值和测试场景为例对所述车用电池模拟碰撞测试方法进一步进行说明。
举例1:
被测电池3选用30V电池组,状态为待机。碰撞速度V1定义为10km/h,被测电池3与挤压板4平行放置,距离20cm。挤压板4与防爆箱5的底板完全固定。
举例2:
被测电池3选用30V电池组,状态为放电。碰撞速度V1定义为30km/h,被测电池3与挤压板4贴合放置。挤压板4与防爆箱5的底板完全固定。
本发明至少具有下列优点:
1)本发明可以有效地模拟车用电池发生碰撞时的各种工况,如碰撞压力,碰撞速度等。
2)本发明可以设定被测电池当前的工作状态,如充电状态,放电状态等。可以准确测量电池发生撞击前后的电压,电流温度等重要参数的变化。
3)本发明的防爆箱,使用密封、透明,防腐蚀材料。具有安全防护性和可观察性。方便从外部对电池碰撞时的过程进行观察,拍照或录像。材料防腐蚀,可以有效防止电解液泄漏时的安全。对于有燃烧隐患的测试样品,可以填充保护气体,如氮气,氦气等,进一步提高实验的安全性。这样可以在测试过程中为相关负责人提供了必要的安全防护条件,并且对于测试可全程观察提供了便利条件。避免了在碰撞测试过程中可能出现安全问题的不可控性。并且通过调整挤压板与防爆箱底板的连接强度和角度,更真实的反映被测电池实际的碰撞状态。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,而并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更,如特征的组合、分割或重复,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车用电池模拟碰撞测试***,其特征在于,该***包括:
防爆箱,所述防爆箱的箱体采用透明、防腐蚀材料;
撞击杆,所述防爆箱具有开口,所述撞击杆通过该开口伸入所述防爆箱,所述撞击杆的末端固定有撞击板,所述撞击板位于所述防爆箱内;
加速器,所述加速器驱动所述撞击杆移动;
挤压板,所述挤压板位于所述防爆箱的底板上,且设置在所述撞击板的行进路线上,被测电池放置在所述挤压板和所述撞击板之间。
2.根据权利要求1所述的***,其特征在于,
所述挤压板与所述防爆箱的底板的连接方式包括以下方式中的任一种:
所述挤压板与所述防爆箱的底板为完全固定;
所述挤压板与所述防爆箱的底板为具有可旋转角度地部分固定;
所述挤压板与所述防爆箱的底板为可位移地部分固定;
所述挤压板与所述防爆箱的底板为完全不固定。
3.根据权利要求1所述的***,其特征在于,该***进一步包括:
充放电测试仪,所述充放电测试仪与所述被测电池连接,用于驱动所述被测电池的充放电状态,并测试所述被测电池的特定参数。
4.根据权利要求3所述的***,其特征在于,
所述充放电测试仪测试所述被测电池的特定参数包括以下参数中的至少一种:
被测电池在碰撞前或碰撞后的电压、电流、温度。
5.根据权利要求1所述的***,其特征在于,
所述防爆箱具有箱门,所述箱门外侧具有密封圈,在关住箱门后可密封住箱门与箱体之间的缝隙;
所述防爆箱除所述开口和所述箱门外,其余箱体部分为密封结构。
6.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述加速器为气压加速器,具体包括气腔、泄压阀和安全锁;
所述气腔具有进气口,由外界的给气装置通过该进气口向所述气腔内充气;
所述安全锁用于将所述撞击杆锁在初始位置,当所述气腔内的气压达到设定的气压时,释放所述安全锁;
所述泄压阀用于在碰撞完成后,释放所述气腔内的压力。
7.一种车用电池模拟碰撞测试方法,其特征在于,适用于权利要求1所述的***,该方法包括:
确定挤压板与防爆箱的底板的连接方式;
将所述被测电池放置于所述挤压板和所述撞击板之间,且位于所述撞击板的行进路线上;
驱动被测电池的充放电状态;
设置所述加速器的目标速度;
启动加速器,驱动撞击杆加速至所述目标速度,撞向被测电池;
测试所述被测电池在发生碰撞前和碰撞后的特定参数。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述确定挤压板与防爆箱的底板的连接方式,具体包括以下方式中的任一种:
将所述挤压板与所述防爆箱的底板完全固定;
将所述挤压板与所述防爆箱的底板具有可旋转角度地部分固定;
将所述挤压板与所述防爆箱的底板可位移地部分固定;
将所述挤压板与所述防爆箱的底板完全不固定。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述测试所述被测电池在发生碰撞前和碰撞后的特定参数,具体包括:测试所述被测电池在碰撞前或碰撞后的电压、电流、温度。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,该方法进一步包括:
测试撞击杆的速度,和/或测试所述撞击板在发生碰撞时所承受的压力。
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Denomination of invention: Automotive battery simulation collision test system and method Effective date of registration: 20190513 Granted publication date: 20181116 Pledgee: Suzhou Trust Co., Ltd. Pledgor: BEIJING CHANGCHENG HUAGUAN AUTOMOBILE TECHNOLOGY CO., LTD. Registration number: 2019990000418 |