CN105181288A - 一种电动汽车锂电池的冲击试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车锂电池的冲击试验设备，包括牵引小车、冲击头和左右对称的冲击头支架；冲击头支架包括底座、主支架、左支架、右支架、冲击头安装板和冲击头定位块，底座固定在牵引小车的前端，主支架垂直固定在底座上，左支架的一端与底座固定连接、另一端与主支架的左侧固定连接，右支架的一端与底座固定连接、另一端与主支架的右侧固定连接，冲击头安装板固定在主支架的前端，冲击头定位块固定在冲击头安装板的下部；冲击头上设置有与冲击头定位块配合的定位结构，冲击头固定在冲击头安装板上。该冲击试验设备能较真实的反映在电动汽车发生碰撞的过程中锂电池可能受到的冲击破坏，从而使试验结果更准确。

Description

一种电动汽车锂电池的冲击试验设备

技术领域

本发明属于电动汽车电池碰撞安全性测试领域，具体涉及一种电动汽车锂电池的冲击试验设备，该电池可以是软包装锂聚合物电池或者锂离子电池模块或者锂离子电池包。

背景技术

锂电池的轻量化和高能量密度第一的优势，让其成为了越来越多的电动汽车动力电池的首选，为了推动电动汽车的普及，国家和地方政府出台了一系列支持政策，但是电动汽车还远远达不到燃油汽车在消费者中的受欢迎程度。电动汽车无法被消费者广泛接受的原因，除了价格高、续航里程短之外，另一个关键问题是其碰撞安全性能。

现阶段电动汽车由于碰撞安全防护技术的不够成熟，发生了一系列的电动汽车爆炸起火事故，如众泰电动车起火事件、通用沃蓝达（Volt）碰撞起火事件、比亚迪e6电动出租车着火事件等。电动汽车电池单元失效的机理是什么？电动汽车电池单元失效与碰撞工况之间存在什么关系？如何设计相应的防护装置来提升电动汽车的碰撞安全性能？这些都是亟待研究的问题。

组成电动汽车电池单元的最小单位是单体电池，然后是电池模块、电池包。电池模块和电池包结构相对于单体电池要更复杂，其失效模式也更复杂，除了单体电池本身的失效外，还包括电极接触短路失效、高压线路短路失效、散热不畅导致温度升高失效等等。

CN203550992U公开了一种锂离子电池测试用综合试验台，主要由试验台框架、与试验台框架固定相连的试验台台面、驱动液压系统，以及固定在试验台框架顶部的低温照明装置组成，驱动液压系统由固定在试验台台面上的挤压油缸和固定支座，固定在试验台框架下端的电机、通过联轴器与电机相连的油泵组成，在挤压油缸的伸缩杆上设有挤压体，锂离子电池安装在固定支座上，挤压油缸带动挤压体对锂离子电池产生挤压，以对锂离子电池进行安全性试验。但是这种综合试验台的挤压油缸带动挤压体移动的速度缓慢，挤压体对锂离子电池的挤压作用力度较小，锂离子电池变形不充分，不能真实反映锂离子电池在电动汽车上实际使用时受到的冲击。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车锂电池的冲击试验设备，以较真实的反映在电动汽车发生碰撞的过程中锂电池可能受到的冲击破坏，从而使试验结果更准确。

本发明所述的电动汽车锂电池的冲击试验设备，包括牵引小车、冲击头和左右对称的冲击头支架；冲击头支架包括底座、主支架、左支架、右支架、冲击头安装板和冲击头定位块，所述底座固定在牵引小车的前端，主支架垂直固定在底座上，左支架的一端与底座固定连接、另一端与主支架的左侧固定连接，右支架的一端与底座固定连接、另一端与主支架的右侧固定连接，冲击头安装板固定在主支架的前端，且其上开设有安装板过孔，冲击头定位块固定在冲击头安装板的下部；所述冲击头上开设有冲击头安装螺孔，并且设置有与冲击头定位块配合的定位结构，冲击头通过螺钉与安装板过孔、冲击头安装螺孔的配合而固定在冲击头安装板上。

为了使冲击头快速、准确的定位，方便冲击头安装，所述冲击头定位块为凹字形定位块，沿冲击头的冲击方向，该凹字形定位块的缺口左壁面为向右倾斜的倾斜面、缺口右壁面为向左倾斜的倾斜面、缺口下壁面为向上倾斜的倾斜面，从而形成具有坡度的定位作用面；所述冲击头的后侧下部通过开缺口的方式形成有与所述凹字形定位块相匹配的凸字形定位卡台。在安装时，冲击头的凸字形定位卡台滑入凹字形定位块的缺口内，此时冲击头安装板上的安装过孔与冲击头上的冲击头安装螺孔也正好一一对应，插入螺钉并拧紧即可。

为了对锂电池进行不同程度的冲击破坏，冲击头有两种结构可供选择，一种是前侧作用部为楔体的冲击头，另一种是前侧作用部为半圆柱体的冲击头。

为了使冲击头支架能够更好的承受冲击试验产生的载荷，所述主支架包括相同的第一、第二、第三主工字钢梁，相同的第四、第五主工字钢梁和相同的第六、第七主工字钢梁，所述的第一、第二、第三主工字钢梁沿冲击头的长度方向等间距排列，第一、第二、第三主工字钢梁的后端都与底座垂直焊接、前端都与冲击头安装板垂直焊接，第四主工字钢梁的上端与第一主工字钢梁的下侧中部靠前的部位垂直焊接、下端与第二主工字钢梁的上侧中部靠前的部位垂直焊接，第五主工字钢梁的上端与第二主工字钢梁的下侧中部靠前的部位垂直焊接、下端与第三主工字钢梁的上侧中部靠前的部位垂直焊接，第六主工字钢梁的后端与第一主工字钢梁下侧后部焊接、前端与第四主工字钢梁的后侧下部焊接，第七主工字钢梁的后端与第三主工字钢梁的上侧后部焊接、前端与第五主工字钢梁的后侧上部焊接。所述左支架包括相同且相互平行的第一、第二、第三左工字钢梁，所述第一左工字钢梁的左端与底座焊接、右端与第一主工字钢梁的左侧中部靠前的部位焊接，第二左工字钢梁的左端与底座焊接、右端与第二主工字钢梁的左侧中部靠前的部位焊接，第三左工字钢梁的左端与底座焊接、右端与第三主工字钢梁的左侧中部靠前的部位焊接。所述右支架包括相同且相互平行的第一、第二、第三右工字钢梁，所述第一右工字钢梁的右端与底座焊接、左端与第一主工字钢梁的右侧中部靠前的部位焊接，第二右工字钢梁的右端与底座焊接、左端与第二主工字钢梁的右侧中部靠前的部位焊接，第三右工字钢梁的右端与底座焊接、左端与第三主工字钢梁的右侧中部靠前的部位焊接。第一、第二、第三主工字钢梁用于传递沿冲击方向的冲击载荷（即纵向冲击载荷），第一、第二、第三左工字钢梁和第一、第二、第三右工字钢梁用于保证冲击头支架左右方向（即横向）的强度；第四、第五、第六、第七主工字钢梁用于保证冲击头支架上下方向（即竖直方向）的强度。

为了增加冲击头支架的强度，所述第四主工字钢梁在第二主工字钢梁上的焊接位置与第五主工字钢梁在第二主工字钢梁上的焊接位置对应，所述第一左工字钢梁在第一主工字钢梁上的焊接位置与第四主工字钢梁在第一主工字钢梁上的焊接位置对应，所述第二左工字钢梁在第二主工字钢梁上的焊接位置与第四主工字钢梁在第二主工字钢梁上的焊接位置对应，所述第三左工字钢梁在第三主工字钢梁上的焊接位置与第五主工字钢梁在第三主工字钢梁上的焊接位置对应；同理，所述第一右工字钢梁在第一主工字钢梁上的焊接位置与第四主工字钢梁在第一主工字钢梁上的焊接位置对应，所述第二右工字钢梁在第二主工字钢梁上的焊接位置与第四主工字钢梁在第二主工字钢梁上的焊接位置对应，所述第三右工字钢梁在第三主工字钢梁上的焊接位置与第五主工字钢梁在第三主工字钢梁上的焊接位置对应。

为了便于安装和拆卸时对冲击头进行吊装，所述冲击头的上表面开设有吊装孔。

为了便于安装和拆卸时对冲击头支架进行吊装，所述第一主工字钢梁、第一左工字钢梁和第一右工字钢梁上都焊接有吊耳安装座，吊耳安装座上安装有吊耳。

为了使底座在试验小车上安装时能够进行安装位置调整，所述底座上开设有底座安装孔，该底座安装孔为腰形孔，底座通过螺栓与底座安装孔的配合而固定在牵引小车的前端。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

（1）冲击头和冲击头支架在牵引小车的带动下以设定的速度撞击锂电池，锂电池变形充分，其较真实的反映了在电动汽车发生碰撞的过程中锂电池可能受到的冲击破坏，从而为监测锂电池破坏失效过程中电压的变化以及锂电池的变形过程提供了更准确的数据。

（2）冲击头定位块采用凹字形定位块，冲击头具有与凹字形定位块相匹配的凸字形定位卡台，通过凸字形定位卡台与凹字形定位块的配合使冲击头定位快速、准确，冲击头安装方便。

（3）冲击头有两种结构可供选择，可以对锂电池进行不同程度的冲击破坏，满足不同试验需求，适用性强。

（4）冲击头支架采用工字钢梁按照设定的方式焊接在底座上，第一、第二、第三主工字钢梁传递了纵向冲击载荷，第一、第二、第三左工字钢梁和第一、第二、第三右工字钢梁保证了冲击头支架横向的强度；第四、第五、第六、第七主工字钢梁保证了冲击头支架竖直方向的强度，其能够承受高速冲击试验时产生的载荷，满足了不同速度等级下的冲击试验。

（5）吊耳安装座上安装的吊耳，使冲击头和冲击头支架在安装和拆卸时能够进行吊装，节约了人力、物力。

（6）结构简单、装卸方便。

附图说明

图1为本发明实施例1进行试验时的示意图。

图2为本发明实施例1进行试验时的俯视图。

图3为本发明实施例1的冲击头支架和冲击头的结构示意图。

图4为本发明实施例1的冲击头的结构示意图。

图5为本发明实施例1的冲击头支架的结构示意图。

图6为图5中的B-B剖视图。

图7为图5中的A-A剖视图。

图8为本发明实施例1的冲击头定位块的后视图。

图9为本发明实施例1的冲击头定位块的俯视图。

图10为本发明实施例2的冲击头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

实施例1：如图1至图9所示的电动汽车锂电池的冲击试验设备包括牵引小车3、冲击头2和左右对称的冲击头支架1，牵引小车3为现有的试验牵引小车，其能带动冲击头2和冲击头支架1以设定的速度（该速度可以根据需要调节）撞击锂电池。

冲击头支架1包括底座11、主支架12、左支架13、右支架14、冲击头安装板15和冲击头定位块16，冲击头支架1可承受50km/h以上的冲击速度的冲击载荷，底座11上靠近边缘处开设有十个底座安装孔111，底座安装孔111为腰形孔，底座11通过螺栓与底座安装孔111的配合而固定在牵引小车3的前端。

主支架12包括相同的第一主工字钢梁121、第二主工字钢梁122、第三主工字钢梁123，相同的第四主工字钢梁124、第五主工字钢梁125和相同的第六主工字钢梁126、第七主工字钢梁127，第一主工字钢梁121的上侧焊接有两个吊耳安装座4，每个吊耳安装座4上都安装有吊耳5，第一、第二、第三主工字钢梁沿冲击头的长度方向（即竖直方向）等间距排列，第一、第二、第三主工字钢梁的后端都与底座11垂直焊接，第一、第二、第三主工字钢梁的前端都与冲击头安装板15垂直焊接，第四主工字钢梁124的上端与第一主工字钢梁121的下侧中部靠前的部位垂直焊接，第四主工字钢梁124的下端与第二主工字钢梁122的上侧中部靠前的部位垂直焊接，第五主工字钢梁125的上端与第二主工字钢梁122的下侧中部靠前的部位垂直焊接，第五主工字钢梁125的下端与第三主工字钢梁123的上侧中部靠前的部位垂直焊接，第四主工字钢梁124在第二主工字钢梁122上的焊接位置与第五主工字钢梁125在第二主工字钢梁122上的焊接位置对应，第六主工字钢梁126的后端与第一主工字钢梁121下侧后部焊接，第六主工字钢梁126的前端与第四主工字钢梁124的后侧下部焊接，第七主工字钢梁127的后端与第三主工字钢梁123的上侧后部焊接，第七主工字钢梁127的前端与第五主工字钢梁125的后侧上部焊接，第六主工字钢梁126的焊接位置与第七主工字梁127的焊接位置关于第二主工字钢梁122对称。

左支架13包括相同且相互平行的第一左工字钢梁131、第二左工字钢梁132、第三左工字钢梁133，第一左工字钢梁131的上侧焊接有一个吊耳安装座4，吊耳安装座4上安装有吊耳5，第一左工字钢梁131的左端与底座11焊接，第一左工字钢梁131的右端与第一主工字钢梁121的左侧中部靠前的部位焊接，第二左工字钢梁132的左端与底座11焊接，第二左工字钢梁132的右端与第二主工字钢梁122的左侧中部靠前的部位焊接，第三左工字钢梁133的左端与底座11焊接，第三左工字钢梁133的右端与第三主工字钢梁123的左侧中部靠前的部位焊接，第一左工字钢梁131在第一主工字钢梁121上的焊接位置与第四主工字钢梁124在第一主工字钢梁121上的焊接位置对应，第二左工字钢梁132在第二主工字钢梁122上的焊接位置与第四主工字钢梁124在第二主工字钢梁122上的焊接位置对应，第三左工字钢梁133在第三主工字钢梁123上的焊接位置与第五主工字钢梁125在第三主工字钢梁123上的焊接位置对应。

右支架14包括相同且相互平行的第一右工字钢梁141、第二右工字钢梁142、第三右工字钢梁143，第一右工字钢梁141的上侧焊接有一个吊耳安装座4，吊耳安装座4上安装有吊耳5，第一右工字钢梁141的右端与底座11焊接，第一右工字钢梁141的左端与第一主工字钢梁121的右侧中部靠前的部位焊接，第二右工字钢梁142的右端与底座11焊接，第二右工字钢梁142的左端与第二主工字钢梁122的右侧中部靠前的部位焊接，第三右工字钢梁143的右端与底座11焊接，第三右工字钢梁143的左端与第三主工字钢梁123的右侧中部靠前的部位焊接，第一右工字钢梁141在第一主工字钢梁121上的焊接位置与第四主工字钢梁124在第一主工字钢梁121上的焊接位置对应，第二右工字钢梁142在第二主工字钢梁122上的焊接位置与第四主工字钢梁124在第二主工字钢梁122上的焊接位置对应，第三右工字钢梁143在第三主工字钢梁123上的焊接位置与第五主工字钢梁125在第三主工字钢梁123上的焊接位置对应。

冲击头安装板15上开设有六个安装板过孔151，冲击头定位块16焊接在冲击头安装板15的下部，冲击头定位块16为凹字形定位块，沿冲击头的冲击方向，该凹字形定位块的缺口左壁面为向右倾斜的倾斜面、缺口右壁面为向左倾斜的倾斜面、缺口下壁面为向上倾斜的倾斜面，从而形成具有坡度的定位作用面；冲击头2的前侧的冲击作用部为半圆柱体，冲击头2的上表面开设有两个吊装孔23，冲击头2的后侧开设有六个冲击头安装螺孔21，冲击头2的后侧下部通过开缺口的方式形成有与凹字形定位块相匹配的凸字形定位卡台22，冲击头2通过螺钉与安装板过孔151、冲击头安装螺孔21的配合而固定在冲击头安装板15上。

在安装时，先将冲击头2的凸字形定位卡台22滑入凹字形定位块的缺口内，此时冲击头安装板15上的六个安装过孔151与冲击头2上的六个冲击头安装螺孔21也正好一一对应，插入螺钉并拧紧；然后将冲击头支架1通过螺栓与底座安装孔111的配合固定到牵引小车3的前端即可。

在试验时，将锂电池6通过锂电池安装板7固定在试验评台上，冲击头2和冲击头支架1在牵引小车3的带动下以设定的速度撞击锂电池6，锂电池6变形充分，在此过程中运用现有的检测设备可对锂电池破坏失效过程中电压的变化以及锂电池的变形进行监测。

实施例2：如图10所示，电动汽车锂电池的冲击试验设备的结构与实施例1中的结构大部分相同，不同之处在于：冲击头2的前侧的冲击作用部为楔体。

Claims (9)

1.一种电动汽车锂电池的冲击试验设备，其特征在于：包括牵引小车（3）、冲击头（2）和左右对称的冲击头支架（1）；所述冲击头支架（1）包括底座（11）、主支架（12）、左支架（13）、右支架（14）、冲击头安装板（15）和冲击头定位块（16），所述底座（11）固定在牵引小车（3）的前端，主支架（12）垂直固定在底座上，左支架（13）的一端与底座固定连接、另一端与主支架的左侧固定连接，右支架（14）的一端与底座固定连接、另一端与主支架的右侧固定连接，冲击头安装板（15）固定在主支架（12）的前端，且其上开设有安装板过孔（151），冲击头定位块（16）固定在冲击头安装板的下部；所述冲击头（2）上开设有冲击头安装螺孔（21），并且设置有与冲击头定位块（16）配合的定位结构，冲击头通过螺钉与安装板过孔、冲击头安装螺孔的配合而固定在冲击头安装板上。

2.根据权利要求1所述的电动汽车锂电池的冲击试验设备，其特征在于：所述冲击头定位块（16）为凹字形定位块，沿冲击头的冲击方向，该凹字形定位块的缺口左壁面为向右倾斜的倾斜面、缺口右壁面为向左倾斜的倾斜面、缺口下壁面为向上倾斜的倾斜面，从而形成具有坡度的定位作用面；所述冲击头（2）的后侧下部通过开缺口的方式形成有与所述凹字形定位块相匹配的凸字形定位卡台（22）。

3.根据权利要求2所述的电动汽车锂电池的冲击试验设备，其特征在于：所述冲击头（2）的前侧的冲击作用部为楔体。

4.根据权利要求2所述的电动汽车锂电池的冲击试验设备，其特征在于：所述冲击头（2）的前侧的冲击作用部为半圆柱体。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的电动汽车锂电池的冲击试验设备，其特征在于：

所述主支架（12）包括相同的第一、第二、第三主工字钢梁（121、122、123），相同的第四、第五主工字钢梁（124、125）和相同的第六、第七主工字钢梁（126、127），所述的第一、第二、第三主工字钢梁（121、122、123）沿冲击头的长度方向等间距排列，第一、第二、第三主工字钢梁的后端都与底座（11）垂直焊接、前端都与冲击头安装板（15）垂直焊接，第四主工字钢梁（124）的上端与第一主工字钢梁（121）的下侧中部靠前的部位垂直焊接、下端与第二主工字钢梁（122）的上侧中部靠前的部位垂直焊接，第五主工字钢梁（125）的上端与第二主工字钢梁（122）的下侧中部靠前的部位垂直焊接、下端与第三主工字钢梁（123）的上侧中部靠前的部位垂直焊接，第六主工字钢梁（126）的后端与第一主工字钢梁下侧后部焊接、前端与第四主工字钢梁（124）的后侧下部焊接，第七主工字钢梁（127）的后端与第三主工字钢梁（123）的上侧后部焊接、前端与第五主工字钢梁（125）的后侧上部焊接；

所述左支架（13）包括相同且相互平行的第一、第二、第三左工字钢梁（131、132、133），所述第一左工字钢梁（131）的左端与底座（11）焊接、右端与第一主工字钢梁（121）的左侧中部靠前的部位焊接，第二左工字钢梁（132）的左端与底座（11）焊接、右端与第二主工字钢梁（122）的左侧中部靠前的部位焊接，第三左工字钢梁（133）的左端与底座（11）焊接、右端与第三主工字钢梁（123）的左侧中部靠前的部位焊接；

所述右支架（14）包括相同且相互平行的第一、第二、第三右工字钢梁（141、142、143），所述第一右工字钢梁（141）的右端与底座（11）焊接、左端与第一主工字钢梁（121）的右侧中部靠前的部位焊接，第二右工字钢梁（142）的右端与底座（11）焊接、左端与第二主工字钢梁（122）的右侧中部靠前的部位焊接，第三右工字钢梁（143）的右端与底座（11）焊接、左端与第三主工字钢梁（123）的右侧中部靠前的部位焊接。

6.根据权利要求5所述的电动汽车锂电池的冲击试验设备，其特征在于：所述第四主工字钢梁（124）在第二主工字钢梁（122）上的焊接位置与第五主工字钢梁（125）在第二主工字钢梁（122）上的焊接位置对应，所述第一左工字钢梁（131）在第一主工字钢梁（121）上的焊接位置与第四主工字钢梁（124）在第一主工字钢梁（121）上的焊接位置对应，所述第二左工字钢梁（132）在第二主工字钢梁（122）上的焊接位置与第四主工字钢梁（124）在第二主工字钢梁（122）上的焊接位置对应，所述第三左工字钢梁（133）在第三主工字钢梁（123）上的焊接位置与第五主工字钢梁（125）在第三主工字钢梁（123）上的焊接位置对应。

7.根据权利要求5所述的电动汽车锂电池的冲击试验设备，其特征在于：所述冲击头（2）的上表面开设有吊装孔（23）。

8.根据权利要求5所述的电动汽车锂电池的冲击试验设备，其特征在于：所述第一主工字钢梁（121）、第一左工字钢梁（131）和第一右工字钢梁（141）上都焊接有吊耳安装座（4），吊耳安装座上安装有吊耳（5）。

9.根据权利要求8所述的电动汽车锂电池的冲击试验设备，其特征在于：所述底座（11）上开设有底座安装孔（111），该底座安装孔为腰形孔，底座通过螺栓与底座安装孔的配合而固定在牵引小车（3）的前端。