CN114414189B - 一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池试验领域，具体涉及一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，包括举升机和碰撞机，碰撞机包括壳体、冲击头和驱动冲击头冲击的发射气缸，发射气缸上连接有气源。本方案能够模拟出汽车底部上的电池底部Z方向上的碰撞工况。

Description

一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置

技术领域

本发明涉及电池试验领域，具体涉及一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置。

背景技术

在全球各国产业发展规划中，新能源汽车都占据了非常重要的地位。如何解决电动汽车所带来的安全问题，一直都是汽车行业的新的话题和难点。在电动汽车的实际使用过程中，电池的底部防护也是十分重要的。在车轮掠过有凹坑、凸起物或者石头路面等工况下，纯电动车底部极易受到撞击和剐蹭，而电池底部通常位于汽车的底部，电池的底部也非常容易受到撞击和剐蹭，电池底部的撞击和剐蹭具有一定的隐蔽性，甚至有些事故虽然在当时未发生短路起火，但后续的安全性无法保证。为了提升电动汽车底部碰撞安全性能，有必要对电池包底部撞击方法及测试装备进行研究。

现目前的对电池包进行撞击试验的装置只能对电池包的正面或者侧面进行撞击试验，不能对电池包底部的撞击性能进行测试和评估，并且现目前的对电池包进行撞击试验的装置只能对单个的电池包进行撞击试验，而对于已经安装在整车上的电池包无法进行撞击试验测试，而对单个的电池包进行撞击试验无法模拟出安装在整车上的电池包进行撞击试验测试的效果。

发明内容

本发明意在提供一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，以能够模拟出汽车底部上的电池底部Z方向上的碰撞工况。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，包括举升机和碰撞机，碰撞机包括壳体、冲击头和驱动冲击头冲击的发射气缸，发射气缸上连接有气源。

本方案的原理及优点是：在对汽车电池系统底部碰撞试验时，通过举升机将汽车向上升起，将汽车抬升一定的高度，然后将碰撞机放置在汽车的下方，通过气源向发射气缸内充入气体，发射气缸驱动冲击头向上快速移动并对汽车底部上的电池的底部进行冲击，从而实现了对汽车电池系统底部碰撞，模拟了出汽车底部上的电池底部Z方向上的碰撞，可模拟车辆在实际运行过程中受到路面异物、路边障碍等因素引起的底部碰撞。并且，本方案的装置的结构比较简单，这样本装置操作简单、实用性强且成本较低。

优选的，作为一种改进，碰撞机的底部上安装有滚动轮。由此，通过在碰撞机底部上安装滚动轮，这样便于碰撞机在地面上移动，通过对碰撞机进行移动，能够灵活调节碰撞的位置，提高了对车辆或电池底部碰撞的范围。

优选的，作为一种改进，壳体上固定连接有竖向的轨道，轨道上竖向滑动连接有移动块，冲击头可拆卸连接在移动块上，移动块和发射气缸的气缸杆连接。由此，发射气缸驱动移动块在轨道上滑动，移动块带动冲击头对汽车底部进行碰撞冲击。轨道的设置能够对移动块的竖向移动进行导向，从而限定了冲击头的碰撞冲击路径。

优选的，作为一种改进，移动块上安装有加速度传感器。通过加速度传感器能够实时计算碰撞的加速度及速度曲线，并通过电脑输出实际碰撞能量值。

优选的，作为一种改进，轨道的顶部上安装有限位挡块。由此限位挡块能够对移动块的向上移动进行限位，避免移动块向上移动脱离轨道。

优选的，作为一种改进，壳体上转动连接有防回冲挡块，防回冲挡块的自由端部向下倾斜，防回冲挡块具有弹性，防回冲挡块的自由端部能够和移动块相抵。

本方案中冲击头对汽车的底部进行碰撞是由发射气缸进行驱动，发射气缸在第一次驱动冲击头向上移动对汽车底部撞击之后，冲击头会被汽车的底部弹回来而向下移动，同时，发射气缸内部的气体排出的速度没那么快，故发射气缸内的活塞向下移动之后仍会向上弹射而向上移动，活塞在发射气缸内做活塞往复运动，冲击头会在外界冲击力的作用下上、下往复弹射几次才会停下来，这样冲击头就会对汽车的底部造成多次撞击，从而无法达到试验在预设的冲击头的冲击力度和冲击速度情况下的撞击效果。

而本方案，冲击头对汽车的底部撞击之后向下弹射回来，移动块向下移动过程中与防回冲挡块相抵，防回冲挡块使得移动块向下移动的动能初步减小，同时由于防回冲挡块具有弹性，故防回冲挡块在移动块的推动下向下弯折，防回冲挡块不会阻挡移动块向下移动，移动块向下移动到防回冲挡块的下方。然后移动块向下移动到极限位置后，移动块还会向上弹射，此时防回冲挡块继续对移动块向上移动进行阻碍，动能减小的移动块在防回冲挡块的阻挡下停下来，从而避免冲击头向上移动对汽车的底部进行二次撞击，有利于使试验达到在冲击头对汽车底部的预设的冲击力度和冲击速度情况下的撞击效果。

本方案中的防回冲挡块向下倾斜，并且具有一定的弹性，这样能够保证移动块向下移动时，防回冲挡块能够向下发生弯折而使得移动块顺利向下移动到防回冲挡块的下方，避免防回冲挡块无法顺利弯折而对移动块进行阻挡从而使得移动块与防回冲挡块碰撞后直接向上弹射对汽车的底部进行撞击。另外，防回冲挡块倾斜设置，这样当移动块移动到防回冲挡块的下方之后再向上弹射时，相比防回冲挡块向下弯折，防回冲挡块不易向上发生较大的弯折，从而能够保证对移动块的阻挡效果，避免了防回冲挡块向上发生较大的弯折而使得移动块冲出防回冲挡块而与汽车的底部进行撞击。

另外，由于防回冲挡块转动连接在壳体上，因此当移动块从防回冲挡块的下方反弹向上移动时，当防回冲挡块与移动块接触时，防回冲挡块在移动块的推动下向上发生一定的摆动，从而能够避免防回冲挡块与移动块硬碰，对移动块向上移动具有一定的缓冲作用，减少了对移动块和防回冲挡块的正面撞击，有利于提高移动块和防回冲挡块的使用寿命。

优选的，作为一种改进，壳体上安装有缓冲器，缓冲器包括外壳、转动轴、第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮同轴固定连接在转动轴上，第二齿轮和第一齿轮啮合，第二齿轮和转动轴均转动连接在外壳内，第二齿轮和外壳之间连接有扭簧；转动轴和防回冲挡块固定连接。由此，移动块从防回冲挡块的下方反弹向上移动时，防回冲挡块在移动块的推动下发生一定的摆动，防回冲挡块带动转动轴转动，转动轴带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第二齿轮转动，第二齿轮转动而使得扭簧蓄力，这样当移动块向上停止移动后向下退回，第二齿轮在扭簧的作用下反向转动，第二齿轮带动第一齿轮反向转动，第一齿轮通过转动轴带动防回冲挡块摆动而复位到初始的倾斜向下的状态。

优选的，作为一种改进，冲击头可以为半球或者蘑菇头形，冲击头材质为钢、铜或混凝土。由此，可根据不同的试验需求而选取不同形状和材质的冲击头。

优选的，作为一种改进，气源为压力罐，压力罐上连接有压力传感器。通过压力传感器能够知晓压力罐内的气体压力，从而便于对试验碰撞的所需的气体压力进行调整。

附图说明

图1为汽车底部碰撞试验示意图。

图2为碰撞机的结构示意图。

图3为防回冲挡块、移动块和冲击头的结构示意图。

图4为缓冲器的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：汽车1、冲击头2、碰撞机3、举升机4、地面5、限位挡块6、轨道7、加速度传感器8、缓冲器9、移动块10、壳体11、防回冲挡块12、第二齿轮13、第一齿轮14、扭簧15、转动轴16。

实施例基本如附图1-图4所示：一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，包括举升机4和碰撞机3。举升机4安装在地面5上，能够将汽车1向上抬升起来。碰撞机3的底部上安装有滚动轮，这样碰撞机3能够在地面5上移动。碰撞机3包括壳体11、冲击头2和驱动冲击头2冲击的发射气缸，发射气缸上连接有气源。气源为压力罐，压力罐上连接有压力传感器，从而能够对压力罐内的气压进行检测，便于对压力罐内的气压进行调节。冲击头2根据试验需求可以为半球或者蘑菇头形，冲击头2材质为钢、铜或混凝土。

壳体11上焊接或者通过螺钉、螺栓固定连接有两个竖向的轨道7，轨道7上竖向滑动连接有移动块10，具体的滑动方式为：移动块10的左右两端上设有竖向的通孔，轨道7穿过竖向的通孔。冲击头2通过螺钉或者螺栓可拆卸连接在移动块10的上侧面上，移动块10和发射气缸的气缸杆通过螺栓连接或者卡接。移动块10上安装有加速度传感器8，从而能够对移动块10的移动速度进行检测。轨道7的顶部上通过螺栓连接或者焊接的方式安装有限位挡块6。

壳体11上转动连接有防回冲挡块12，防回冲挡块12的自由端部向下倾斜，防回冲挡块12具有弹性，防回冲挡块12可以为树脂、橡胶等材质制成，防回冲挡块12的自由端部能够和移动块10的上、下侧面相抵。壳体11上通过螺栓安装有缓冲器9，结合图4所示，缓冲器9包括外壳、转动轴16、第一齿轮14和第二齿轮13，转动轴16通过轴承转动连接在外壳内，第一齿轮14同轴通过平键固定连接在转动轴16上，第二齿轮13和第一齿轮14啮合，第二齿轮13的齿轮轴通过轴承转动连接在外壳内，第二齿轮13和外壳之间连接有扭簧15；转动轴16和防回冲挡块12通过螺钉固定连接。

具体实施过程如下：通过举升机4将汽车1向上升起，将汽车1抬升一定的高度，然后将碰撞机3放置在汽车1的下方。初始时，移动块10位于防回冲挡块12的下方，此时人工手动向下掰动防回冲挡块12的端部，防回冲挡块12的端部向下弯折，防回冲挡块12不会对移动块10向上移动造成阻挡，然后启动发射气缸，气源向发射气缸内充入气体，发射气缸驱动移动块10沿轨道7向上移动，移动块10带动冲击头2向上快速移动并对汽车1底部上的电池的底部进行冲击，从而实现了对汽车1电池系统底部碰撞，模拟了出汽车1底部上的电池底部Z方向上的碰撞。

冲击头2向上发射之后，松开防回冲挡块12，防回冲挡块12在自身的弹性作用下而复位到如图3所示的倾斜状态，同时冲击头2对汽车1的底部撞击之后向下弹射回来，移动块10向下移动过程中与防回冲挡块12相抵，防回冲挡块12使得移动块10向下移动的动能初步减小，同时由于防回冲挡块12具有弹性，故防回冲挡块12在移动块10的推动下向下弯折，防回冲挡块12不会对移动块10向下移动进行阻碍，移动块10向下移动到防回冲挡块12的下方。

由于移动块10向下移动过程中发射气缸内部的气体排出的速度没那么快，故发射气缸内的活塞向下移动极限位置之后仍会向上弹射而向上移动，因此本实施例中的移动块10向下移动到极限位置后，还会向上弹射，此时防回冲挡块12继续对移动块10向上移动进行阻碍，移动块10在防回冲挡块12的阻挡下停下来，从而避免冲击头2向上移动对汽车1的底部进行二次撞击，有利于使试验达到在冲击头2的对汽车1底部的预设的冲击力度和冲击速度情况下的撞击效果。

同时，由于防回冲挡块12转动连接在壳体11上，因此当移动块10从防回冲挡块12的下方反弹向上移动时，当防回冲挡块12与移动块10接触时，防回冲挡块12在移动块10的推动下发生一定的摆动，防回冲挡块12带动转动轴16转动，转动轴16带动第一齿轮14转动，第一齿轮14带动第二齿轮13转动，第二齿轮13转动而使得扭簧15蓄力。由于防回冲挡块12发生从下向上的摆动，因此能够避免防回冲挡块12与移动块10硬碰，对移动块10向上移动具有一定的缓冲作用，减少了对移动块10和防回冲挡块12的正面撞击，有利于提高移动块10和防回冲挡块12的使用寿命。

移动块10在防回冲挡块12的阻挡作用下向上停止了移动之后，同时发射气缸内的气体也排放完毕，移动块10在自身重力的作用下向下移动，移动块10向下远离防回冲挡块12，而第二齿轮13在扭簧15的作用下反向转动，第二齿轮13带动第一齿轮14反向转动，第一齿轮14通过转动轴16带动防回冲挡块12摆动而复位到初始的倾斜向下的状态。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，其特征在于：包括举升机和碰撞机，所述碰撞机包括壳体、冲击头和驱动冲击头冲击的发射气缸，所述发射气缸上连接有气源；所述壳体上转动连接有防回冲挡块，所述壳体上安装有缓冲器，所述缓冲器包括外壳、转动轴、第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮同轴固定连接在转动轴上，第二齿轮和第一齿轮啮合，所述第二齿轮和转动轴均转动连接在外壳内，所述第二齿轮和外壳之间连接有扭簧；所述转动轴和防回冲挡块固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，其特征在于：所述碰撞机的底部上安装有滚动轮。

3.根据权利要求2所述的一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，其特征在于：所述壳体上固定连接有竖向的轨道，所述轨道上竖向滑动连接有移动块，所述冲击头可拆卸连接在移动块上，移动块和发射气缸的气缸杆连接。

4.根据权利要求3所述的一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，其特征在于：所述移动块上安装有加速度传感器。

5.根据权利要求3所述的一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，其特征在于：所述轨道的顶部上安装有限位挡块。

6.根据权利要求3所述的一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，其特征在于：所述防回冲挡块的自由端部向下倾斜，防回冲挡块具有弹性，防回冲挡块的自由端部能够和移动块相抵。

7.根据权利要求1所述的一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，其特征在于：所述冲击头为半球或者蘑菇头形，冲击头材质为钢、铜或混凝土。

8.根据权利要求1所述的一种模拟车用电池系统底部碰撞的试验装置，其特征在于：所述气源为压力罐，所述压力罐上连接有压力传感器。

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