CN104251763A - 一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，包括液压泵站、作动缸、道路谱采集器、动力电池模拟器、动力电池包和主控计算机；其中：所述液压泵站通过高压油管与所述作动缸相连接，被测的所述动力电池包通过工装夹具置于所述作动缸上；所述作动缸设有伺服阀，所述道路谱采集器通过作动缸控制器与所述伺服阀相连接；所述动力电池模拟器与被测的所述动力电池包相连接，被测的所述动力电池包通过数据采集系统与所述主控计算机相连接。本发明的测试系统可在动力电池放电状态下包括从而对动力电池壳体的结构耐久性、内部机械结构、动力电池振动下的放电特性、温度场分布等进行试验分析。
Description
技术领域
本发明属于动力电池的性能检测领域，具体涉及一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统。
背景技术
电动汽车由于其环保节能的特点，是当前汽车行业发展的重要趋势。有别于传统汽车，电动汽车增加了动力电池高压系统，动力电池作为其动力源，电池单体和电池包的可靠性是影响整车性能的关键因素之一。
现在国内的电池生产企业，通常只对动力电池的电芯或模组进行性能试验，而不对电池包体进行试验研究；而电动汽车整车厂，也很少对电池包体进行单独的试验研究，通常是把电池包搭载到整车上进行室外的道路试验，但是，由于室外道路试验条件的限制(天气因素、驾驶员驾驶习惯、行驶路线等)，并不能准确地对动力电池包整体在实际道路的工况下振动时所表达出的性能进行有效分析。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，旨在通过模拟道路工况对动力电池包整体的性能加以测试和分析。
本发明采用的技术方案具体为：一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，包括液压泵站、作动缸、道路谱采集器、动力电池模拟器、动力电池包和主控计算机；其中：所述液压泵站通过高压油管与所述作动缸相连接，被测的所述动力电池包通过工装夹具置于所述作动缸上；所述作动缸设有伺服阀，所述道路谱采集器通过作动缸控制器与所述伺服阀相连接；所述动力电池模拟器与被测的所述动力电池包相连接，被测的所述动力电池包通过数据采集系统与所述主控计算机相连接。
所述动力电池模拟器通过高压母线和低压通讯接口与被测的所述动力电池包相连接。
所述动力电池模拟器与所述主控计算机相连接。
被测的所述动力电池包上设有加速度传感器，所述加速度传感器与所述数据采集系统相连接。
所述加速度传感器设于被测的所述动力电池包的边角处，用于反馈所述动力电池包的四个角的加速度。
被测的所述动力电池包的内部设有多个温度传感器，所述温度传感器与所述数据采集系统相连接。
被测的所述动力电池包的壳体上设有多个半桥应变片，所述半桥应变片与所述数据采集系统相连接。
多个所述半桥应变片均匀分布于被测的所述动力电池包的壳体上。
所述工装夹具的一端与设于所述动力电池包的电池包安装点相连接，另一端与设于所述作动缸的作动缸托盘相连接。
本发明产生的有益效果是：
本发明的电动汽车动力电池系统振动测试系统可以实现电池包放电状态下，动力电池在实际道路模拟工况的台架试验，从而可以对动力电池进行如下研究：
1)路面振动对动力电池的放电特性、电池包内阻、电池包内部连接件的影响；
2)路面振动对电池包内部温度场分布的影响；
3)路面振动对动力电池包壳体结构耐久性的影响。
四个作动缸与工装夹具连接驱动动力电池包模拟道路振动，动力电池包与动力电池模拟器相连接，由动力电池模拟器模拟实际道路的负载，使动力电池包进行放电；在试验过程中，通过数据采集软件采集动力电池的CAN信号、电池包壳体上的应变信号以及电池包内部的温度信号，进而对上述研究内容进行分析。
附图说明
当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：
图1为本发明一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统的结构示意图；
图2为图1中动力电池包的加速度传感器和电池包安装点的布置示意图。
图中：1、液压泵站 2、高压油管 3、伺服阀 4、作动缸 5、作动缸控制器 6、道路谱采集器 7、动力电池包 8、动力电池模拟器 9、加速度传感器 10、温度传感器 11、半桥应变片 12、工装夹具 13、高压母线 14、低压通讯接口 15、主控计算机 16、数据采集系统 17、电池包安装点 18、作动缸托盘。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
如图1-2所示的一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，主要包括液压泵站1、伺服阀3、作动缸4、作动缸控制器5、道路谱采集器6、被测的动力电池包7、动力电池模拟器8、工装夹具12、主控计算机15和数据采集系统16，动力电池包7的加速度传感器9、温度传感器10和半桥应变片11；其中：液压泵站1通过高压油管2与四个作动缸4相连接，动力电池包7通过工装夹具12安装到作动缸4上，其中：
工装夹具12根据不同的电池包体进行设计，工装夹具12的一端通过螺栓与电池包安装点17连接(其连接方式与整车相同)，另一端则通过螺栓与作动缸托盘18连接。在保证强度的前提下，工装夹具尽量选择密度小的金属材料，以保证设备迭代的准确性，本发明中，使用铝合金作为工装夹具的材料。
作动缸4设有伺服阀3，道路谱采集器6通过作动缸控制器5与四个伺服阀3相连接；动力电池模拟器8通过高压母线13和低压通讯接口与被测的所述动力电池包7相连接，动力电池包7通过数据采集系统16与主控计算机15相连接。测试系统通过以下途径实现对动力电池包的测试：
1)液压泵站1通过高压油管2给作动缸4提供驱动液压力，在作动缸控制器5的控制下驱动四个作动缸4运动；被测试车辆动力电池包7的四个边角处安装加速度传感器9，用以反馈动力电池包7四个角的加速度。动力电池包7通过工装夹具12安装到作动缸4上。从实际道路上采集到的电池包加速度信号通过道路谱采集器6输入给作动缸控制器5，作动缸控制器5根据实际道路谱数据和系统的频响函数，生成驱动信号，输出给伺服阀3，使其控制作动缸4模拟实际道路上的动力电池包7的振动情况，进而驱动被测的动力电池包7进行振动。被测动力电池包7的振动，引起其四个安装点处产生加速度信号，作动缸控制器5根据反馈的加速度信号与道路谱信号进行对比，进而修正驱动信号使其趋近目标信号，得到的最终驱动信号用作动力电池包7振动试验的激励信号。
2)在被测动力电池包7的壳体上均匀布置的多个(如20个)半桥应变片11，这些应变信号被数据采集系统16采集并输入给主控计算机15，主控计算机15监测并采集这些点的受力变化，通过应变信号数据可以对动力电池包7进行疲劳寿命分析，帮助动力电池包7壳体的设计开发。
3)动力电池模拟器8通过高压母线13(正、负极)和低压通讯接口14与动力电池包7相连接，当动力电池,包7进行振动试验时，动力电池模拟器8作为动力电池包7的负载，通过道路上采集到的动力电池放电特性使动力电池包7进行放电。动力电池内部安装多个(如24个)温度传感器10，用于监测振动及工作状态下电池包内部温度场的变化，通过温度场的分布和变化，可以有助于在对动力电池包7设计中，,对电池包内模组进行合理分布。
4)动力电池模拟器8将采集动力电池包7真实振动状态下的动力电池内部电芯的电压、电流、内阻和温度的变化，并将该数据输入给主控计算机15，从而监测动力电池包7的工作状态。
5)动力电池包振动试验结束后，对动力电池包7进行三坐标测量，分析电池包外壳是否发生开裂或变形；对电池包进行拆解，观察动力电池包7内部电芯之间连接件是否发生松动，从而判断电池包的结构耐久性能。
电动汽车用动力电池振动测试系统可以同时进行电池包结构耐久试验、电池包振动试验、电池包放电特性试验、电池包内温度场分布试验等。通过该试验得到的应变信号，可以输入给相关的CAE仿真软件，对电池包的耐久性进一步的仿真分析；试验得到的温度场信号，电芯的电压、电流和内阻信号，有助于电池性能研究和模组分布研究。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，其特征在于，一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，包括液压泵站、作动缸、道路谱采集器、动力电池模拟器、动力电池包和主控计算机；其中：
所述液压泵站通过高压油管与所述作动缸相连接，被测的所述动力电池包通过工装夹具置于所述作动缸上；
所述作动缸设有伺服阀，所述道路谱采集器通过作动缸控制器与所述伺服阀相连接；
所述动力电池模拟器与被测的所述动力电池包相连接，被测的所述动力电池包通过数据采集系统与所述主控计算机相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，其特征在于，所述动力电池模拟器通过高压母线和低压通讯接口与被测的所述动力电池包相连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，其特征在于，所述动力电池模拟器与所述主控计算机相连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，其特征在于，被测的所述动力电池包上设有加速度传感器，所述加速度传感器与所述数据采集系统相连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，其特征在于，所述加速度传感器设于被测的所述动力电池包的边角处，用于反馈所述动力电池包的四个角的加速度。
6.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，其特征在于，被测的所述动力电池包的内部设有多个温度传感器，所述温度传感器与所述数据采集系统相连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，其特征在于，被测的所述动力电池包的壳体上设有多个半桥应变片，所述半桥应变片与所述数据采集系统相连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，其特征在于，多个所述半桥应变片均匀分布于被测的所述动力电池包的壳体上。
9.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的动力电池振动测试系统，其特征在于，所述工装夹具的一端与设于所述动力电池包的电池包安装点相连接，另一端与设于所述作动缸的作动缸托盘相连接。
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