CN104655388B - 一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，高压气罐、电磁阀和加速管依次密封连接后通过固定装置固定，加速管另一端与防爆箱体密封连接，且中心线与防爆箱体侧壁垂直；质量块置于加速管中；防爆箱体内部安装有工作台，工作台上固定有三爪卡盘，压力传感器设置在工作台内；工作台底部安装有轨道和分度盘，工作台可以沿着轨道绕分度盘中心旋转；防爆箱体内部角落处安装有保护盒，温度检测装置和影像采集装置安装在保护盒内，电池参数测量装置设置在防爆箱体外部，通过连线与三爪卡盘上的电池正负极连接极片相连，防爆箱体前侧设有检测门。该装置可实现速度可控、压力可控、碰撞角度可控，并且能够测量电池碰撞瞬间的参数。
Description
技术领域
本发明涉及电池实验设备技术领域，尤其涉及一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置。
背景技术
随着电动汽车的推广和使用，出现了许多由于电池问题而导致的起火和爆炸等安全问题。电动汽车在高速行驶时发生碰撞事故，不可避免的会碰撞到电池，如果电池的压力稳定性不好就会出现着火、爆炸等危险工况。因此，研究高速高压下电池的碰撞安全问题是十分必要的。
而现有用于电池碰撞安全研究大多是针对电池在低速静压下的实验，比如穿刺实验、跌落实验等，此类实验装置所能提供的碰撞速度和碰撞时承受的压力都很难到达真实碰撞事故水平，尤其是无法模拟电动汽车发生高速碰撞时车载动力电池承受高速高压的撞击工况。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，其操作方便，安全可靠，测量数据全面。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，包括高压气罐、电磁阀、加速管、分度盘、轨道、固定装置、防爆箱体、质量块、温度检测装置、压力传感器、影像采集装置和电池参数测量装置，高压气罐、电磁阀和加速管依次密封连接后通过固定装置固定，加速管另一端与防爆箱体密封连接，且中心线与防爆箱体侧壁垂直；质量块置于加速管中；防爆箱体内部安装有工作台，工作台上固定有三爪卡盘，压力传感器设置在工作台内，与三爪卡盘中心相对应；工作台底部安装有轨道和分度盘，工作台可以沿着轨道绕分度盘中心旋转；防爆箱体内部角落处安装有保护盒，温度检测装置和影像采集装置安装在保护盒内，电池参数测量装置设置在防爆箱体外部，通过连线与三爪卡盘上的电池正负极连接极片相连，防爆箱体上方开有通气孔并且通气孔连接有抽风管，防爆箱体前侧设有检测门。
所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，工作台中间水平方向开有通孔，有大刚度弹簧、垫片、压力传感器依次安装在通孔内，垫片和端盖分别固定在通孔两端限位。
所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，固定装置包括中间固定座以及由支座和卡接板组成的端部固定座，高压气罐嵌入卡接板并用螺栓固定，卡接板和支座卡接后固定在地上，加速管通过中间固定座夹紧固定。
所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，高压气罐上设有充气嘴和可以显示内部压力的气压表。
所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，温度检测装置为红外线温度测量仪。
所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，温度检测装置为红外线温度测量仪。
所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，影像采集装置为高速摄像头。
所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，防爆箱体侧壁设有过线孔，温度检测装置、压力传感器和影像采集装置通过过线孔与外接PC电线连接。
所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，检测门上设有观察窗。
所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，保护盒由框架和钢化玻璃组成，并与防爆箱体螺栓连接。
本发明提出一套模拟电动汽车高速碰撞工况的高速高压实验装置，并测试引起电池爆炸起火等极端临界工况下的碰撞规律和电池特性。该装置可实现速度(30-200km/h)可控、压力可控、碰撞角度可控，并且能够测量电池碰撞瞬间的参数(温度，电流，电压，容量等)，简言之，获得电动汽车动力电池在承受高速高压高动能撞击下的起爆特性。
附图说明
图1是本发明的结构轴测图。
图2是本发明的主视图。
图3是本发明的局部剖视图。
图4是图3的局部放大视图。
图5是工作台的结构三视图。
图6是箱体内部结构轴测示意图。
图7是保护盒结构轴测图。
图8是专用电池夹具衬套示意图。
图中：
1-支座，2-卡接板，3-高压气罐，4-气压表，5-电磁阀，6-加速管，7-中间固定座，8-防爆箱体，9-抽风管，10-通气孔，11-观察窗，12-检测门，13-过线孔，14-工作台，15-三爪卡盘，16-轨道，17-分度盘，A-充气嘴。
具体实施方式
如图1、2、6所示，一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，包括高压气罐3、电磁阀5、加速管6、工作台14、分度盘17、轨道16、固定装置、防爆箱体8、温度检测装置、压力传感器、影像采集装置和电池参数测量装置。固定装置包括中间固定座7以及由支座1和卡接板2组成的端部固定座。高压气罐3嵌入卡接板2中，并用螺栓拧紧，卡接板2和支座1卡接后固定在地上。高压气罐3上设有充气嘴A和可以显示内部压力的气压表4，高压气罐3通过充气嘴A进行充气。电磁阀5一端和高压气罐3用螺栓连接，并用密封圈密封防止气体泄漏，另一端与加速管6连接也用密封圈密封。加速管6通过中间固定座7夹紧固定。加速管6另一端与防爆箱体8密封连接，且中心线要与防爆箱体8侧壁垂直。防爆箱体8内部安装有工作台14，工作台14上固定有三爪卡盘15，压力传感器设置在工作台14内，与三爪卡盘15中心相对应。防爆箱体8内部后侧右上角安装有保护盒29，保护盒29由框架31和钢化玻璃30组成，并用螺栓与防爆箱体8连接，温度检测装置和影像采集装置安装在保护盒29内。温度检测装置为红外线温度测量仪。电池参数测量装置设置在防爆箱体8外部，通过连线与三爪卡盘15上的电池正负极连接极片相连。防爆箱体8上方开有通气孔10并且通气孔10连接有抽风管9，防爆箱体8侧壁设有过线孔13，方便防爆箱体8里面的装置与箱体外部的装置相连，防爆箱体8前侧设有可向外打开的检测门12，检测门12上设有观察窗11，用于观察箱体8内工作台14的工作情况。
温度检测装置为红外线温度测量仪。影像采集装置为高速摄像头。温度检测装置、压力传感器和影像采集装置通过过线孔13与外接PC电线连接，可以得到所需要的压力、速度、温度和图像信息等。电池参数测量装置为蓝电测试系统。
工作台14底部安装有轨道16和分度盘17，工作台14可以沿着轨道16绕分度盘17中心旋转，分度盘17中心线与加速管6中心线垂直相交，这样可使工作台旋转实现不同的入射角度碰撞，分度盘17和轨道16要满足同心度要求，在确定好位置之后用铁栓固定好工作台14。
如图5所示，工作台14中间水平方向开有通孔，大刚度弹簧21、垫片23、压力传感器24按图所示顺序安装在通孔内，垫片20和端盖18分别固定在通孔两端限位，即大刚度弹簧21另一端用垫片20抵接，压力传感器25另一端用端盖18抵接。工作台上边开有通孔19，目的是为了导通压力传感器24的连接线。螺纹孔22设置在工作台14端面上，用于连接固定三爪卡盘15。工作台14通过底部的孔26和分度盘17轴连接。工作台14底部的导轨25与轨道16配合，使工作台14可以沿着轨道16绕分度盘17中心转动，在确定好碰撞角度后用圆柱销通过垂直孔27固定在分度盘17上。三爪卡盘15用螺栓通过螺纹孔22固定在工作台14上，并且要求中心与加速管6的中心线重合。
图4是图3的局部放大图，加速管6中心线与三爪卡盘15中心对准，质量块(弹丸)28放于加速管6中，质量块28采用防爆箱体8材料，质量块(弹丸)28形状可以根据不同的要求而改变，可实现单点撞击、多点撞击和面撞击等多种工况，如质量块(弹丸)的头部可以根据电池的大小而选择不同的形状。根据需要可以为不同形状的电池加装碰撞衬套如图6所示。为模拟真实工况，质量块(弹丸)28材料可选取电动汽车电池箱体材料。质量块28在加速管6中充分加速后撞击三爪卡盘15上的电池。
对本发明提供的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置进行应用检测试验如下：
一、测试对象：某型号锂离子电池，电压：4.2v，容量：1200MAH，直径18mm，长度65mm，圆柱型电池。
二、测试目的：检测该锂电池的高速高压下的安全性能。
三、实验环境：温度25±5℃，湿度40±30％，正常大气压。
四、实验步骤：
1、取标准电池进行充放电循环后，将电池充满电，在常温下检查电池的完整性确定其无破损、漏液等现象。
2、调试测试装置，将测试装置与外带PC机相连，确定其可以正常运行并能记录数据。调试电池性能参数测量装置。
3、打开本发明高速电池碰撞装置活动门，将电池安装在三爪卡盘15上，根据碰撞入射角度的需要，调整工作台的角度，固定工作台，然后关闭活动门。
4、根据所需要的速度，通过计算得到高压气罐的气压。对气罐进行充气，根据压力表获取实时的气压值。计算公式如下：
式中：
v:炮口速度S：加速管截面积P0：高压气罐压力m：弹丸质量
la：加速管长度W0：气室容积γ：气体比热l：弹丸行程修正系数
5、进行速度和压力的标定，根据所要得到的速度和压力通过实验数据测量装置进行标定，确定压力罐中所要充入的气体压强。
6、进行实验，对高压气罐充气到指定压强，打开实验测试设备。打开电磁阀使气体瞬间释放，推动质量块(弹丸)加速，撞击三爪卡盘15上的电池，测试仪器记录碰撞时的压力、碰撞后的温度以及记录全程的影像数据，并根据起始和结束时间计算出质量块(弹丸)速度。通过电池性能参数测量装置的记录得到电池碰撞瞬间的电流、电压、容量等参数的变化。
在此过程中观察被测电池有无爆炸、起火等现象，并观察电池结构的变化。
7、实验结束后将电池放入安全地方处理。
Claims (9)
1.一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，其特征在于，包括高压气罐、电磁阀、加速管、分度盘、轨道、固定装置、防爆箱体、质量块、温度检测装置、压力传感器、影像采集装置和电池参数测量装置，高压气罐、电磁阀和加速管依次密封连接后通过固定装置固定，加速管另一端与防爆箱体密封连接，且中心线与防爆箱体侧壁垂直；质量块置于加速管中；防爆箱体内部安装有工作台，工作台上固定有三爪卡盘，压力传感器设置在工作台内，与三爪卡盘中心相对应；工作台底部安装有轨道和分度盘，工作台可以沿着轨道绕分度盘中心旋转；防爆箱体内部角落处安装有保护盒，温度检测装置和影像采集装置安装在保护盒内，电池参数测量装置设置在防爆箱体外部，通过连线与三爪卡盘上的电池正负极连接极片相连，防爆箱体上方开有通气孔并且通气孔连接有抽风管，防爆箱体前侧设有检测门。
2.按照权利要求1所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，其特征在于，所述工作台中间水平方向开有通孔，有大刚度弹簧、垫片、压力传感器依次安装在通孔内，垫片和端盖分别固定在通孔两端限位。
3.按照权利要求1所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，其特征在于，所述固定装置包括中间固定座以及由支座和卡接板组成的端部固定座，高压气罐嵌入卡接板并用螺栓固定，卡接板和支座卡接后固定在地上，加速管通过中间固定座夹紧固定。
4.按照权利要求1所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，其特征在于，所述高压气罐上设有充气嘴和可以显示内部压力的气压表。
5.按照权利要求1所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，其特征在于，所述温度检测装置为红外线温度测量仪。
6.按照权利要求1所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，其特征在于，所述影像采集装置为高速摄像头。
7.按照权利要求1所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，其特征在于，所述防爆箱体侧壁设有过线孔，温度检测装置、压力传感器和影像采集装置通过过线孔与外接PC电线连接。
8.按照权利要求1所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，其特征在于，所述检测门上设有观察窗。
9.按照权利要求1所述的一种车用动力电池高速碰撞实验测试装置，其特征在于，所述保护盒由框架和钢化玻璃组成，并与防爆箱体螺栓连接。
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