CN117804721B - 一种电池包磕碰测评系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池包磕碰测评系统及方法，涉及测试测量技术领域。本发明通过设置实验平台、井盖和井盖触发装置。当车辆行驶到井盖位置时，车胎压到井盖一侧，井盖会一定程度陷入到实验平台的平面下，触发井盖触发装置，使得井盖翘起，从而模拟车辆在轮胎压到井盖后，井盖动态弹起，井盖和移动的汽车底部的电池包发生相对碰撞，对电池包造成损失的情形，进而基于磕碰后的电池包进行电池耐井盖冲击性能的精确测评。

Description

一种电池包磕碰测评系统及方法

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，特别是涉及一种电池包磕碰测评系统及方法。

背景技术

随着新能源的快速发展，在储能、汽车等多领域对电池的需求越来越强烈，为了满足相关的研发测试需求，需要开发相应的磕碰场景试验系统。

现有技术针对新能源汽车底部磕碰场景的测试方案较为单一，如常见的台车撞击一个固定的障碍物模型的测试方法，或者电池系统固定，底部障碍物以一定能量冲击电池系统底部的测试方式，这些测试方法均无法模拟真实发生的新能源汽车底部磕碰场景复现情形。

且现有技术中，因井盖一般为球墨铸铁的圆盘形状，在撞击过程中是一个动态弹起的情形，实现过程较为困难，尚不能提供井盖场景的有效模拟方案。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种电池包磕碰测评系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电池包磕碰测评系统，所述系统包括：实验平台、井盖和井盖触发装置；

所述井盖触发装置设置在所述实验平台上；所述井盖盖设在所述井盖触发装置上；

车辆以设定速度在所述实验平台上行驶，当车辆的车轮压在所述井盖上时，触发所述井盖触发装置，所述井盖触发装置弹起所述井盖以碰撞车辆的电池包。

可选地，所述井盖触发装置包括：压力传感器、气缸和电控单元；

所述压力传感器和所述气缸均与所述电控单元电连接；所述井盖与气缸的顶杆固定连接；所述压力传感器设置在所述井盖上；

所述压力传感器用于获取压力信号；所述电控单元用于基于所述压力信号生成控制信号；所述控制信号用于控制所述气缸进行作动，以弹起所述井盖。

可选地，所述实验平台包括：第一支撑体、第二支撑体和横向部件；

所述第一支撑体和所述第二支撑体以设定间距进行平行设置；所述横向部件设置在所述第一支撑体和所述第二支撑体之间；所述井盖和所述井盖触发装置均设置在所述横向部件上。

可选地，所述设定间距以及井盖的位置均基于车辆两侧车轮间的距离确定。

可选地，所述气缸的作动行程范围为120mm-250mm。

可选地，控制所述气缸进行作动的响应时间由沿车辆行驶方向电池包到车轮的距离以及车辆的行驶车速确定。

进一步，本发明还提供了一种电池包磕碰测评方法，所述方法包括：

获取磕碰电池包的压力泄漏量、绝缘值和外表磕碰信息；磕碰电池包采用本发明上述提供的电池包磕碰测评系统进行碰撞得到；

基于所述压力泄漏量、所述绝缘值和所述外表磕碰信息确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能。

可选地，基于所述压力泄漏量、所述绝缘值和所述外表磕碰信息确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能，具体包括：

当所述压力泄漏量和所述绝缘值均满足设定阈值时，确定电池包的状态为安全状态；

当所述压力泄漏量或所述绝缘值不满足设定阈值时，确定电池包的状态为损伤状态；

基于所述损伤状态和所述外表磕碰信息确定损伤级别；

基于所述损伤级别确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能。

可选地，当确定电池包的状态为安全状态时，基于所述损伤级别确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能的过程包括：

获取安全状态评价结果的主要指标；所述主要指标包括凹坑或划痕的深度目标值阈值以及实际测量磕碰结果的深度值；

基于凹坑或划痕的深度目标值阈值、实际测量磕碰结果的深度值以及设定的每一状态区间最高值和最低值的差值确定所述安全状态下的区间实际损伤值；

根据所述区间实际损伤值以及安全状态下的区间得分最大值确定抗磕碰能力指数；

基于所述抗磕碰能力指数确定耐井盖冲击性能。

可选地，基于所述压力泄漏量、所述绝缘值和所述外表磕碰信息确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能，具体包括：

以所述压力泄漏量和所述绝缘值作为评价指标；

设定计算结果状态指标；

当评价指标为设定的计算结果状态指标时，确定电池包的状态为安全状态；

当评价指标不是设定的计算结果状态指标时，确定电池包的状态为损伤状态；

获取损伤状态评价结果的主要指标；所述主要指标包括凹坑或划痕的深度目标值阈值以及实际测量磕碰结果的深度值；

基于凹坑或划痕的深度目标值阈值、实际测量磕碰结果的深度值以及设定的损伤状态的区间最高值和最低值的差值确定所述损伤状态下的区间实际损伤值；

根据损伤状态下的所述区间实际损伤值以及损伤状态下的区间得分最大值确定抗磕碰能力指数；

基于所述抗磕碰能力指数确定耐井盖冲击性能。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过设置实验平台、井盖和井盖触发装置。当车辆行驶到井盖位置时，车胎压到井盖一侧，井盖会一定程度陷入到实验平台的平面下，触发井盖触发装置，使得井盖翘起，从而模拟车辆在轮胎压到井盖后，井盖动态弹起，井盖和移动的汽车底部的电池包发生相对碰撞，对电池包造成损失的情形，进而基于磕碰后的电池包进行电池耐井盖冲击性能的精确测评。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的电池包磕碰测评系统的结构示意图；

图2为本发明提供的电池包磕碰测评系统的侧视图；

图3为本发明提供的电池包磕碰测评系统的俯视图；

图4为本发明提供的井盖翘起状态示意图；

图5为本发明提供的井盖触发装置的结构示意图。

符号说明：

1实验平台，1-1第一支撑体，1-2第二支撑体，1-3横向部件，2井盖，3-1气缸，3-2电控单元，3-3储气瓶，4-车辆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电池包磕碰测评系统及方法，旨在模拟新能源汽车在道路上行驶过程中，压到井盖后，井盖动态弹起和移动的汽车底部的电池包发生相对碰撞，对电池包造成损失的情形，并实现电池系统磕碰的精确测评。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种电池包磕碰测评系统，如图1至图3所示，该系统包括：实验平台1、井盖2和井盖触发装置（图中未示出）。

井盖触发装置设置在实验平台1上。井盖2盖设在井盖触发装置上。

在实际应用过程中，车辆4（即新能源汽车、实车或载有电池系统的台车）如离地间隙150mm，以一定测试速度行驶到实验平台1上，通过井盖触发装置，在车前轮压在井盖2并一定程度凹陷下去时刻，触发井盖触发装置弹起井盖2(180mm，此时重叠量30mm)，车辆4继续行驶和井盖2发生磕碰。其中，井盖2的翘起状态如图4所示。

进一步，如图5所示，井盖触发装置包括：压力传感器（图中未示出）、气缸3-1、电控单元3-2和储气瓶3-3。

压力传感器和气缸3-1均与电控单元3-2电连接。井盖2与气缸3-1的顶杆固定连接。压力传感器设置在井盖2上。

压力传感器用于获取压力信号。电控单元3-2用于基于压力信号生成控制信号。控制信号用于控制气缸3-1进行作动，以弹起井盖2。

储气瓶3-3和气缸3-1通过进气和出气两根管子连接，用来给气缸3-1充气或排气使用，充气到一定压力时可以保证气缸3-1在电控单元3-2控制下作动使气缸3-1内部顶杆弹起，排气后可以使得气缸3-1内部顶杆回落至气缸3-1内，从而可以保证被顶起的井盖2可以恢复至水平状态。

气缸3-1内部的顶杆弹起后，将井盖2弹起到指定高度，如180mm。该指定高度由气缸3-1的行程控制的，不同型号的气缸3-1作动行程不同，例如，采用的气缸3-1的行程范围为120mm-250mm，以覆盖实验需要的井盖2弹起高度和车辆4底部碰撞重叠量需求。

而在实际应用过程中，气缸3-1触发会有一定的响应时间，根据车速和电池到轮胎在车辆4行驶方向的距离来设定气缸3-1触发的响应时间。如电池到轮胎在车辆4行驶方向的距离为S，车速为V，则设置气缸3-1触发时间为t=S/V，则可以保证井盖2可以准确地弹起到电池包上。

基于此，在实际应用过程中，实验平台1提供实车或载有电池系统的台车以一定的速度沿着平台运行。

井盖2位于实验平台1上，当实车运行到井盖2位置时，车辆4轮胎（即车轮）压到井盖2一侧，井盖2会一定程度陷入到实验平台1平面一下，另一侧会翘起，从而模拟实车在轮胎压到井盖2后，井盖2弹起，从而磕碰到车辆4底部的情形。这一运动过程不限于前进或者倒车行驶。

当轮胎压到井盖2时刻，由压力传感器可以检测到压力信号，检测到车辆4达到井盖2位置。传感器和电控单元3-2连接，触发后，电控单元3-2控制气缸3-1作动。其中，压力传感器为常用部件，型号多种多样，在此不进行限定。

进一步，如图2和图3所示，实验平台1包括：第一支撑体1-1、第二支撑体1-2和横向部件1-3。

第一支撑体1-1和第二支撑体1-2以设定间距进行平行设置。横向部件1-3设置在第一支撑体1-1和第二支撑体1-2之间。井盖2和井盖触发装置均设置在横向部件1-3上。

进一步，本发明还提供了一种电池包磕碰测评方法，方法包括：

步骤1、获取磕碰电池包的压力泄漏量、绝缘值和外表磕碰信息。磕碰电池包采用本发明上述提供的电池包磕碰测评系统进行碰撞得到。

步骤2、基于压力泄漏量、绝缘值和外表磕碰信息确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能。该步骤具体包括：

步骤2.1、当压力泄漏量和绝缘值均满足设定阈值时，确定电池包的状态为安全状态。

步骤2.2、当压力泄漏量或绝缘值不满足设定阈值时，确定电池包的状态为损伤状态。

步骤2.3、基于损伤状态和外表磕碰信息确定损伤级别。

步骤2.4、基于损伤级别确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能。

例如，测评对象为新能源汽车电池系统的耐井盖冲击性能时，先采用上述提供的电池包磕碰测评系统对电池系统进行碰撞试验，试验后观察2h，以观察电池系统底部的磕碰情况，测试气密绝缘情况。

气密和绝缘无必然联系，为电池系统的两个常见特征参数，正常情况下电池系统设计要求为：气密绝缘均满足设计标准，因此需要测试一下井盖磕碰后是否满足气密和绝缘性能要求。基于此，在实际应用过程中，执行以下测试：

（1）气密测试方式为：气密测试仪对磕碰后的电池系统进行打压，观测电池系统内压力泄露量。具体泄露量要求为电池系统产品对应的设计值，不同产品设计值不同，测试前生产厂家会提供产品说明书。例如，A产品要求1分钟气体泄露量小100Pa。

（2）绝缘测试方式为：用绝缘表对磕碰后的电池系统测试。绝缘表为常用测试绝缘的仪器，很容易从市场上购买得到，绝缘要求值一般为100Ω/V，具体设计值参考产品说明书。

基于上述两种测试方式就可以对电池系统的耐井盖冲击性能进行评分。具体的：

设定评价规则，根据该评价规则，设定一套自动计算系统。在该计算系统内输入对应的测试结果，基于测试结果得到电池包的状态。

其中，确定电池包的状态是否为第1状态，即安全状态，如果是安全状态，则根据凹坑或划痕深度进行主观评价，给出90-100分。

如果不是安全状态，则根据计算的损伤状态。损伤状态为和正常状态下的电池系统相比，磕碰后在气密绝缘，凹坑或划痕深度参数的变化状态。通过上述测定结果确定损伤状态档位，然后在某档位内跟据凹坑或划痕深度进行主观评价，给出不同损伤状态对应的级别范围内的区间分值。

因此本发明结合定性和定量手法，自动计算出安全等级后，在同一个安全等级内进行一定程度的主观评价，既避免了主观评价误差过大，又解决了具体量化难以界定的问题。

在具体实现过程中，先进行测试结果的安全等级计算，具体计算过程如下：

设定计算结果状态指标为N，以上评价指标为Ni（i=1，2，...，8）。

如果计算结果状态指标N=Ni，且、2、3、4、5、6、7，即i=8，则判定为第1状态，即为安全状态，其抗碰撞能力在90-100分之间。

进一步，如果在第1状态评价结果范围内，根据第1状态评价结果的主要指标，即凹坑或划痕深度目标值5mm阈值，实际测量磕碰结果的深度值h，该结果状态区间内的区间实际损伤值为H，则可以计算得到其抗磕碰能力指数B为：

B=Bi-H。

。

其中，Bi为计算得到的第i状态下的区间得分最大值，在该评价案例中i=1，即第1状态，则得分最大值为B1=100，K1为划痕深度目标阈值，在该评价案例中K1=5mm，K2为该评价方法下设定的每一状态区间最高值和最低值的差值，在该案例中K2=10。

如果为实际测量磕碰结果的深度值h=1mm，则约为划痕深度目标阈值K1=5mm的20%，则可以主观评价其在该分值区间K2=10分内的损伤结果为1020%=2分，则可以计算得到在该安全状态下的得分为100-2=98分。其中，采用的安全状态评价表如表1所示。此外，损伤状态下确定耐井盖冲击性能的过程除取值与安全状态不同之外，其他具体实现过程与安全状态类似，在此不再进行赘述。

如，5mm为A产品的电池系统最底部和液冷板之间的距离，则在5mm深度以上情况下液冷板挤压状态受损一般较为严重，影响流速导致热管理出现问题。例如，分值为6种状态：

第6状态为：60分以下。此时，外壳破裂。气密、绝缘失效。出现起火、爆炸、漏液。三种中的一种现象。

第5状态为：60-69分。未出现起火、爆炸、漏液。但出现：外壳破裂。气密、绝缘失效同时发生。

第4状态为：70-79分。未出现起火、爆炸、漏液。但出现：外壳破裂。气密、绝缘失效中的一种。

第3状态为：70-79分。未出现起火、爆炸、漏液。外壳破裂。但出现：气密和绝缘失效中的一种。

第2状态为：80-89分。未出现起火、爆炸、漏液。外壳破裂。气密、绝缘失效中的任何一种。但有明显凹坑，凹坑或者划痕深度在5mm以上。

第1状态即安全状态为：90-100分。未出现起火、爆炸、漏液。外壳破裂。气密、绝缘失效中的任何一种。如果有明显凹坑或者划痕，但凹坑或者划痕深度在5mm以内。以更好的了解电池系统在井盖磕碰场景下的安全防护能力指数。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种电池包磕碰测评方法，其特征在于，所述方法包括：

获取磕碰电池包的压力泄漏量、绝缘值和外表磕碰信息；磕碰电池包采用电池包磕碰测评系统进行碰撞得到；

基于所述压力泄漏量、所述绝缘值和所述外表磕碰信息确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能；

其中，基于所述压力泄漏量、所述绝缘值和所述外表磕碰信息确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能，具体包括：

当所述压力泄漏量和所述绝缘值均满足设定阈值时，确定电池包的状态为安全状态；

当所述压力泄漏量或所述绝缘值不满足设定阈值时，确定电池包的状态为损伤状态；

基于所述损伤状态和所述外表磕碰信息确定损伤级别；

基于所述损伤级别确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能；

当电池包的状态为损伤状态时，获取损伤状态评价结果的主要指标；所述主要指标包括凹坑或划痕的深度目标值阈值以及实际测量磕碰结果的深度值；

基于凹坑或划痕的深度目标值阈值、实际测量磕碰结果的深度值以及设定的损伤状态的区间最高值和最低值的差值确定所述损伤状态下的区间实际损伤值；

根据损伤状态下的所述区间实际损伤值以及损伤状态下的区间得分最大值确定抗磕碰能力指数；

基于所述抗磕碰能力指数确定耐井盖冲击性能；

所述电池包磕碰测评方法采用电池包磕碰测评系统实现；所述电池包磕碰测评系统包括实验平台、井盖和井盖触发装置；

所述井盖触发装置设置在所述实验平台上；所述井盖盖设在所述井盖触发装置上；

车辆以设定速度在所述实验平台上行驶，当车辆的车轮压在所述井盖上时，触发所述井盖触发装置，所述井盖触发装置弹起所述井盖以碰撞车辆的电池包。

2.根据权利要求1所述的电池包磕碰测评方法，其特征在于，当确定电池包的状态为安全状态时，基于所述损伤级别确定磕碰电池包的耐井盖冲击性能的过程包括：

获取安全状态评价结果的主要指标；所述主要指标包括凹坑或划痕的深度目标值阈值以及实际测量磕碰结果的深度值；

基于凹坑或划痕的深度目标值阈值、实际测量磕碰结果的深度值以及设定的每一状态区间最高值和最低值的差值确定所述安全状态下的区间实际损伤值；

根据所述区间实际损伤值以及安全状态下的区间得分最大值确定抗磕碰能力指数；

基于所述抗磕碰能力指数确定耐井盖冲击性能。

3.根据权利要求1所述的电池包磕碰测评方法，其特征在于，所述井盖触发装置包括：压力传感器、气缸和电控单元；

所述压力传感器和所述气缸均与所述电控单元电连接；所述井盖与气缸的顶杆固定连接；所述压力传感器设置在所述井盖上；

所述压力传感器用于获取压力信号；所述电控单元用于基于所述压力信号生成控制信号；所述控制信号用于控制所述气缸进行作动，以弹起所述井盖。

4.根据权利要求1所述的电池包磕碰测评方法，其特征在于，所述实验平台包括：第一支撑体、第二支撑体和横向部件；

所述第一支撑体和所述第二支撑体以设定间距进行平行设置；所述横向部件设置在所述第一支撑体和所述第二支撑体之间；所述井盖和所述井盖触发装置均设置在所述横向部件上。

5.根据权利要求4所述的电池包磕碰测评方法，其特征在于，所述设定间距以及井盖的位置均基于车辆两侧车轮间的距离确定。

6.根据权利要求3所述的电池包磕碰测评方法，其特征在于，所述气缸的作动行程范围为120mm-250mm。

7.根据权利要求3所述的电池包磕碰测评方法，其特征在于，控制所述气缸进行作动的响应时间由沿车辆行驶方向电池包到车轮的距离以及车辆的行驶车速确定。