CN114216642A - 一种电池包冲击测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池包技术领域，尤其是涉及一种电池包冲击测试系统，包括围挡和顶面盖板，围挡固定于地面，两侧均开有可活动的开合门，顶面盖板覆盖在围挡上并密封，顶面盖板上横跨有横梁；横梁中空，且活动有两组对撞机构，两组对撞机构可相互碰撞或自由分离，横梁的中空部内设有牵引绳组，冲击单元和测试单元构成一个完整的测试体系，冲击单元和测试单元的测试速度始终保持一致；围挡内设置有灭火机构，灭火机构外接有接收箱体和供气箱体。优点在于：本发明可采用冲击物和电池包等速相撞的方式来进行模拟测试，省却了传统的单一加速物体的弊端，节约了能量耗费，同时还可进行多角度，可加护冲击测试，使得测试效果更加全面真实。

Description

一种电池包冲击测试系统

技术领域

本发明属于电池包技术领域，尤其是涉及一种电池包冲击测试系统。

背景技术

新能源汽车的定义：因国家不同其提法也不相同，包括5类，即：以天然气为燃料的汽车、混合动力汽车、电动汽车、以甲醇为燃料的汽车、排污和燃效限制标准最严格的清洁汽油汽车。

电动汽车电池分两大类，蓄电池和燃料电池，蓄电池适用于纯电动汽车，包括铅酸蓄电池、镍氢电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池、三元锂电池，燃料电池专用于燃料电池电动汽车，包括碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)。

纯电汽车的唯一动力来源就是电池包，其通常安装于汽车的底盘处，已经处于车体的最安全的部位，设计的初衷就是由于本身受到冲击后易燃易爆，纵使某企业生产的“刀片电池”在受外力破损后也会使其局部呈现高温，因此损害管理也是汽车电池包的一个重要发展方向，在传统的冲击测试中，由于只是单纯的使用电池包本体进行试验，因此存在模拟有出入的弊端，因为纯电池包是没有任何实质保护的同时传统的冲击是动-静测试较多，即使用物体高速冲撞测试的电池包，企业在测试时需要使得物体达到的加速能量较高，同时不具有多角度、多方位冲击测试的能力。

为此，我们提出一种电池包冲击测试系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种可采用冲击物和电池包等速相撞的电池包冲击测试系统。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种电池包冲击测试系统，包括围挡和顶面盖板，围挡固定于地面，两侧均开有可活动的开合门，所述顶面盖板覆盖在围挡上并密封，所述顶面盖板上横跨有横梁，所述横梁中空，且活动有两组对撞机构，两组对撞机构可相互碰撞或自由分离，横梁的中空部内设有牵引绳组，利用该牵引绳组来带动两组对撞机构进行对撞运动；

所述对撞机构分为冲击单元和测试单元，冲击单元和测试单元构成一个完整的测试体系，冲击单元和测试单元的测试速度始终保持一致；

所述围挡内设置有灭火机构，灭火机构外接有接收箱体和供气箱体。

在上述的电池包冲击测试系统中，所述横梁中间留有缝隙，缝隙贯穿到底，横梁的内部包含一组移动块，该组移动块下端分别对应着对撞机构的冲击单元和测试单元，移动块卡在缝隙之间移动，横梁的内部设有滑轨，所述移动块卡在滑轨上并装滑轮与之接触，移动块上还安装有红外测温仪。

在上述的电池包冲击测试系统中，所述冲击单元包括连接在移动块下的冲击墙，冲击墙的表面留有螺纹孔，该冲击墙内部空置，外层的表面上布设孔洞，冲击墙内滑动设有隔板，隔板上设有空槽，隔板可通过冲击墙侧部进出，所述冲击墙上还连接有连接管，该连接管与外部鼓风系统相连接。

在上述的电池包冲击测试系统中，所述测试单元包括设置于移动块下的连接柱，连接柱上安装有可活动的球头及两块固定板，其中一块所述固定板固定在连接柱上，另一块固定板则安装于球头底部，固定板遍布穿孔，底部的所述固定板上连接有测试板，测试板用于安装电池包组块。

在上述的电池包冲击测试系统中，所述测试板呈前缘凸伸的长条状，表面留有螺纹孔，电池包组块可通过螺纹孔固定在测试板上，电池包组块外围还可固定有成套的模拟防具搭设在测试板上。

在上述的电池包冲击测试系统中，所述牵引绳组包括连接在两块移动块上的缆绳，两组缆绳合并一处通过横梁的中心处穿出，两组缆绳的端头连接有同一个承重框，两组缆绳还穿插有收束板用于定点收束，所述顶面盖板上设有提升机构用于带动承重框进行上下活动。

在上述的电池包冲击测试系统中，所述承重框呈框状，其侧面层设有多个隔间，隔间内部卡有重块，重块可根据需求规格调换。

在上述的电池包冲击测试系统中，所述提升机构包括横置在顶面盖板上层的滑杆，滑杆上滑动有驱动块，驱动块的上端呈异型形状用于横向接触两组缆绳，驱动块通过多根液压杆在滑杆上来回活动。

在上述的电池包冲击测试系统中，所述灭火机构包括设置于围挡侧壁上的气孔，围挡中空设置，外部统一安装有罩壳，罩壳内设有与多个气孔连通的主管，主管的端部连接有两个副管，主管中安装有抽吸叶轮，所述抽吸叶轮可配合两个副管进行抽气或充气作业，两个所述副管分别与接收箱体和供气箱体相连接。

在上述的电池包冲击测试系统中，所述供气箱体中充填有抑火气体，包括二氧化碳、氮气。

与现有的技术相比，本电池包冲击测试系统的优点在于：

1、本发明通过设置的承重框、重块及缆绳、冲击墙的配合，以达到利用简单的重力势能转换为动能的方式来对冲击物品和被冲击物品进行同时加速的效果，从而使得高边了传统的动-静撞击的测试方式，最大程度上模拟了电池包受到冲撞后的表现，相比于使用整车碰撞又具有节约成本，提高效率的优势，因此具有较为综合的测试性能，适用于大规模长时间的电池包产品测试。

2、本发明通过设置的围挡和冲击墙及灭火机构的配合，以达到利用封闭式的围挡空间来控制电池包在收到冲击后爆炸/起火的范围的效果，从而可有效的保护测试之后的现场，达到研究电池包事故前后的预防作业的效果，同时还可利用灭火机构来对内部环境中的有害气体进行整体抽取保存和主动抑燃/灭火的功效，从而最大程度上的帮助研究人员进行系统性的研究测试。

附图说明

图1是本发明提供的一种电池包冲击测试系统的外部结构示意图；

图2是图1的后部结构示意图；

图3是图1中对撞机构的结构示意图；

图4是图3的剖示图；

图5是图3中移动块的结构示意图；

图6是图1的底部结构示意图；

图7是图1中围挡的结构示意图；

图8是图1中灭火机构的剖视图；

图9是图1中的测试板的冲击示意图。

图中，1围挡、2顶面盖板、3开合门、4横梁、5对撞机构、6牵引绳组、7灭火机构、8移动块、9滑轨、10红外测温仪、11冲击墙、12隔板、13孔洞、14连接管、15连接柱、16球头、17固定板、18穿孔、19抽吸叶轮、20测试板、21缆绳、22承重框、23收束板、24提升机构、25重块、26滑杆、27驱动块、28液压杆、29气孔、30罩壳、31主管、32副管、A模拟保护架、B电池包。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

如图1-3所示，一种电池包冲击测试系统，包括围挡1和顶面盖板2，围挡1的上下通透，采用铝合金材质，外围的周边固定连接有多个连接角件，主要用于固定在地面上进行固定，同时保证其底部有一定的密封性，围挡1固定于地面但也可以进行移动，用于进行移动挪位，两侧均开有可活动的开合门3进行人员的进出，围挡1狭长，开合门3就设置在围挡1狭长的两端，分别对应冲击单元和测试单元的设备安装或进出，开合门3直接设置在围挡1上并具有密封性，顶面盖板2覆盖在围挡1上并密封从而形成一个稳定的密封环境，顶面盖板2上横跨有横梁4，横梁4固定在盖板2的下端面上用于安装其余设备部件，提供一个安装平台；

如图3所示，横梁4中空用于安装设备部件，且活动有两组对撞机构5，对撞机构5的活动部件安装在横梁4的内部，其余设备设置在横梁4的外部，两组对撞机构5可相互碰撞或自由分离，主要通过手动的方式来进行作业，手动的分离，自动的结合撞击，横梁4中间留有缝隙，缝隙贯穿到底，对撞机构5的移动部位和冲击部件通过这个缝隙连接在一起活动，横梁4的内部包含一组移动块8，移动块8有两块，两块移动块8可在横梁4内进行滑动；

该组移动块8下端分别对应着对撞机构5的冲击单元和测试单元，冲击单元和测试单元之间组合在一起形成相互的冲击状态，完成冲击测试，移动块8卡在缝隙之间移动，横梁4的内部设有滑轨9，滑轨9设置有多条，焊接在横梁4内，移动块8卡在滑轨9上并装滑轮与之接触，滑轨9贯穿嵌合到移动块8内部，再通过滑轮与滑轨9的方式来提高移动块8移动的顺滑程度，通过降低移动块8与横梁4的摩擦程度来确保施力的力度最终可以缩小中途的损耗，降低误差，为了提高了滑轮的使用寿命，可以采用钢制的材质，同时滑轨9也可是钢制的材质；

如图5所示，移动块8上还安装有红外测温仪10，本实施例中，红外测温仪10安装在移动块8上，具体的来说是安装在测试单元的移动块8上，在两个单元对冲之后，红外测温仪10实时的监测电池包的温度，从而协助人员判断是否需要进行灭火作业，当然，红外测温仪10也可以安装在横梁4的中部，两个单元的最终结合点也是横梁4的中部，因此可以通过红外测温仪10对结合之后进行测温监测，相比于设置在横梁4的中部，红外测温仪10设置在移动块8上还可以从初始阶段就可以进行稳定监测，但在优化方案上可以安装缓冲部件用于对其进行保护，防止冲击力过大而造成红外测温仪10损坏，从而进行有效的保护，保持长效的使用。

如图1-4所示，横梁4的中空部内设有牵引绳组6，利用该牵引绳组6来带动两组对撞机构5进行对撞运动，牵引绳组6与移动块8进行连接对其进行牵引移动，牵引绳组6包括连接在两块移动块8上的缆绳21，缆绳21与两块移动块8匹配，且相互分离，在横梁4中还安装有限制部件用于限制缆绳21的运动，从而使得缆绳21在高速运动之后一栏可以保持姿态，从而可以使得两根缆绳21不会搅合在一起，始终保持分离的状态，当然，缆绳21的数量可以酌情增加用于增加结构强度；

在横梁4的中心处预先开设有孔，两组缆绳21合并一处通过横梁4的中心处穿出，同时上述的限制部件可一直沿用，具体的来说可以使用滑动轮的形式进行导向和限位，两组缆绳21的端头连接有同一个承重框22，承重框22为框体机构，内部用于承装物体来提高自重，通过缆绳21来与移动块8相连接，两组缆绳21还穿插有收束板23用于定点收束，收束板23为板状，中间穿有口，缆绳21通过中间的口来进行收束，同时利用收束板23来限制承重框22的移动使其顶点上留有限位，承重框22在移动到收束板23位置后就停止移动，从而只能下降或不发生位移。

顶面盖板2上设有提升机构24用于带动承重框22进行上下活动，提升机构24包括横置在顶面盖板2上层的滑杆26，滑杆26实际连接在两个挡板之间，挡板固定在顶面盖板2的两端，滑杆26上设有驱动块27，驱动块27可在滑杆26上自由滑动，具体的来说滑杆26与下垂的缆绳21呈90度垂直状态，从而使得驱动块27可以对缆绳21进行操作，驱动块27的上端呈异型形状用于横向接触两组缆绳21，驱动块27用于驱动缆绳21的是前端面，前端面呈倾斜状，粗糙不光滑，倾斜的顶点处之后就是属于后端面，后端面光滑且圆润，驱动块27的前端面接触到缆绳21后会驱动缆绳21发生位移，从而提升承重框22，在承重框22到达收束板23的顶点位置后，缆绳21继续受力会越过前端面的顶点处，从而完全释放承重框22，从而使得承重框22快速的下垂，根据承重框22的重量，通过计算来带动缆绳21端头的两块移动块8相对移动，从而使得移动块8获得相同的移动速度，进而叠加在一起形成冲击的最终速度，由此可以节约传统测试时需要的动力能量，继而完成冲击测试，驱动块27通过多根液压杆28在滑杆26上来回活动，在驱动块27移动到底后便可以进行回撤，液压杆28带动驱动块27复位移动，利用其后端面来与缆绳21接触，从而不影响缆绳21的正常位置，方便进行下一次的冲击试验；

承重框22呈框状，其侧面层设有多个隔间，隔间内部卡有重块25，重块25可根据需求规格调换，根据计算公式，测试人员可以预先的调整重块25堆放的质量，从而使得移动块8模拟出10km/h、20km/h、30km/h、40km/h等速度，但又不需要将单个的移动块8加速到设定的速度，只需要一般的速度即可完成等同的冲击试验，因此较为方便快捷，如需要测试40km/h状态下，电池包的冲击测试，只要使用传统提速的一半，即20km/h，就可以完成对应的冲击测试。

如图3-4所示，对撞机构5分为冲击单元和测试单元，冲击单元和测试单元构成一个完整的测试体系，冲击单元和测试单元也分别的对应着两组移动块8，冲击单元和测试单元的测试速度始终保持一致并在最终相互叠加，冲击单元包括连接在移动块8下的冲击墙11，冲击墙11的表面留有螺纹孔用于安装其余的设备部件，比如需要模拟尖锐物的冲击、平面冲击、顿物冲击等，就可以进行其余设备的安装改变冲击墙11的外形，该冲击墙11内部空置，外层的表面上布设孔洞13，冲击墙11内滑动设有隔板12，隔板12上设有空槽，空槽汇总是可以防止有灭火干粉的，灭火干粉可以通过孔洞13喷出，在冲击的瞬间，由于惯性，孔洞13中会喷出部分灭火干粉用于抑燃(燃烧实验可以不添加)，在需要大规模灭火时，再额外喷出，隔板12可通过冲击墙11侧部进出进行更换或填充灭火干粉，冲击墙11上还连接有连接管14，该连接管14与外部鼓风系统相连接，鼓风系统连通冲击墙11内将灭火干粉从孔洞13中持续的大量喷出，从而形成一个稳定的干粉灭火系统用于灭火作业。

测试单元包括设置于移动块8下的连接柱15，连接柱15上安装有可活动的球头16及两块固定板17，球头16可活动，与上述的冲击墙11相同，用于更加真实的进行模拟作业，其中一块固定板17固定在连接柱15上，另一块固定板17则安装于球头16底部，固定板17遍布穿孔18，在穿孔18中可插设有螺纹杆，每个穿孔18的上下都安装有螺帽，从而对其进行固定，再通过球头16来调整姿态，从而完成多角度的调节和固定。

如图9所示，底部的固定板17上连接有测试板20，测试板20用于安装电池包组块，测试板20呈前缘凸伸的长条状，表面留有螺纹孔，测试板20上是可以加装其余设备的，如模拟的车体外部框架，从而使得冲击效果更加贴合实际，电池包组块可通过螺纹孔固定在测试板20上，电池包组块外围还可固定有成套的模拟防具搭设在测试板20上用于其余的测试实验；

如图6-8所示，围挡1内设置有灭火机构7，灭火机构7外接有接收箱体和供气箱体，接收箱体用于收集燃烧的气体用作后续分析，供气箱体则用于灭火，灭火机构7包括设置于围挡1侧壁上的气孔29，围挡1中空设置，外部统一安装有罩壳30，罩壳30内设有与多个气孔29连通的主管31，主管31的端部连接有两个副管32，副管32中安装有转动的阀门板和挡块，通过安装挡块的位置不同来使得阀门板的转动方向不同，从而实现不同的开合作业，主管31中安装有抽吸叶轮19，抽吸叶轮19可配合两个副管32进行抽气或充气作业，在抽吸叶轮19抽气时，对接接收箱体的副管32打开，将气体引入至对应的部位，而需要进行灭火作业时，则反向吹气，此时对接供气箱体的副管32打开，通过气孔29进行灭火作业，供气箱体中充填有抑火气体，不仅包括二氧化碳、氮气，还包括其他的惰性气体，从而在围挡1形成一个不友好的燃烧环境，达到灭火的效果，尽最大可能的保护好测试的现场，不会出现如液体灭火时对现场造成的冲击。

尽管本文较多地使用了围挡1、顶面盖板2、开合门3、横梁4、对撞机构5、牵引绳组6、灭火机构7、移动块8、滑轨9、红外测温仪10、冲击墙11、隔板12、孔洞13、连接管14、连接柱15、球头16、固定板17、穿孔18、抽吸叶轮19、测试板20、缆绳21、承重框22、收束板23、提升机构24、重块25、滑杆26、驱动块27、液压杆28、气孔29、罩壳30、主管31、副管32等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种电池包冲击测试系统，其特征在于，包括围挡和顶面盖板，围挡固定于地面，两侧均开有可活动的开合门，所述顶面盖板覆盖在围挡上并密封，所述顶面盖板上横跨有横梁，所述横梁中空，且活动有两组对撞机构，两组对撞机构可相互碰撞或自由分离，横梁的中空部内设有牵引绳组，利用该牵引绳组来带动两组对撞机构进行对撞运动；

所述对撞机构分为冲击单元和测试单元，冲击单元和测试单元构成一个完整的测试体系，冲击单元和测试单元的测试速度始终保持一致；

所述围挡内设置有灭火机构，灭火机构外接有接收箱体和供气箱体。

2.根据权利要求1所述的电池包冲击测试系统，其特征在于，所述横梁中间留有缝隙，缝隙贯穿到底，横梁的内部包含一组移动块，该组移动块下端分别对应着对撞机构的冲击单元和测试单元，移动块卡在缝隙之间移动，横梁的内部设有滑轨，所述移动块卡在滑轨上并装滑轮与之接触，移动块上还安装有红外测温仪。

3.根据权利要求2所述的电池包冲击测试系统，其特征在于，所述冲击单元包括连接在移动块下的冲击墙，冲击墙的表面留有螺纹孔，该冲击墙内部空置，外层的表面上布设孔洞，冲击墙内滑动设有隔板，隔板上设有空槽，隔板可通过冲击墙侧部进出，所述冲击墙上还连接有连接管，该连接管与外部鼓风系统相连接。

4.根据权利要求2所述的电池包冲击测试系统，其特征在于，所述测试单元包括设置于移动块下的连接柱，连接柱上安装有可活动的球头及两块固定板，其中一块所述固定板固定在连接柱上，另一块固定板则安装于球头底部，固定板遍布穿孔，底部的所述固定板上连接有测试板，测试板用于安装电池包组块。

5.根据权利要求4所述的电池包冲击测试系统，其特征在于，所述测试板呈前缘凸伸的长条状，表面留有螺纹孔，电池包组块可通过螺纹孔固定在测试板上，电池包组块外围还可固定有成套的模拟防具搭设在测试板上。

6.根据权利要求1所述的电池包冲击测试系统，其特征在于，所述牵引绳组包括连接在两块移动块上的缆绳，两组缆绳合并一处通过横梁的中心处穿出，两组缆绳的端头连接有同一个承重框，两组缆绳还穿插有收束板用于定点收束，所述顶面盖板上设有提升机构用于带动承重框进行上下活动。

7.根据权利要求6所述的电池包冲击测试系统，其特征在于，所述承重框呈框状，其侧面层设有多个隔间，隔间内部卡有重块，重块可根据需求规格调换。

8.根据权利要求6所述的电池包冲击测试系统，其特征在于，所述提升机构包括横置在顶面盖板上层的滑杆，滑杆上滑动有驱动块，驱动块的上端呈异型形状用于横向接触两组缆绳，驱动块通过多根液压杆在滑杆上来回活动。

9.根据权利要求1所述的电池包冲击测试系统，其特征在于，所述灭火机构包括设置于围挡侧壁上的气孔，围挡中空设置，外部统一安装有罩壳，罩壳内设有与多个气孔连通的主管，主管的端部连接有两个副管，主管中安装有抽吸叶轮，所述抽吸叶轮可配合两个副管进行抽气或充气作业，两个所述副管分别与接收箱体和供气箱体相连接。

10.根据权利要求9所述的电池包冲击测试系统，其特征在于，所述供气箱体中充填有抑火气体，包括二氧化碳、氮气。

Images