CN2724013Y - 电动汽车电池测试设备 - Google Patents
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Abstract
一种电动汽车电池测试设备,包括机柜,机柜内设有测试腔、PLC控制电路、至少一个电池测试装置和数据处理装置,PLC控制电路的控制信号输出端与电池测试装置的控制信号输入端相连,电池测试装置的数据输出端与PLC控制电路的数据输入端相连,PLC控制电路的数据输出端与数据处理装置的数据输入端相连。电池测试装置可以是外部短路测试装置,或过充过放电测试装置,或挤压针刺测试装置,或燃烧测试装置。也可以包括这四个电池测试装置的两个或两个以上。本实用新型的电动汽车电池测试设备集电动汽车动力电池各种安全性能测试于一体,采用PLC控制技术,实时摄录测试的整过程,通过数据分析处理,能科学地对动力电池进行定性、定量的评估。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测试装置,更具体地说涉及一种电动汽车电池测试设备。
背景技术
随着电动汽车的产业化进程的推进,电动汽车将被人们用来作为交通工具使用,由此而来的电动汽车的安全问题越来越受到人们的关注,而作为电动汽车实际运行中的关键部件——动力电池的安全问题也显得十分重要。但是,目前国内还没有较好的对电动汽车动力电池在实际运行过程中的各种危险工况下的可靠性与安全性性能进行全面测试的装置,因此无法进行科学的评估。
发明内容
本实用新型提供一种电动汽车电池测试设备,可以对电动汽车动力电池在停车充电的过充电、过放电以及在实际运行当中发生安全性事故的动力电池的外部短路、挤压、受穿刺甚至着火燃烧等危险工况下的安全性能测试研究,科学的评估,采用的技术方案如下:
本实用新型的电动汽车电池测试设备,包括机柜,机柜内设有测试腔、PLC控制电路、至少一个电池测试装置和数据处理装置,PLC控制电路的控制信号输出端与电池测试装置的控制信号输入端相连,电池测试装置的数据输出端与PLC控制电路的数据输入端相连,PLC控制电路的数据输出端与数据处理装置的数据输入端相连。
所述电池测试装置可以是外部短路测试装置,或过充过放电测试装置,或挤压针刺测试装置,或燃烧测试装置。也可以包括这四个电池测试装置的两个或两个以上,其作用是接受来自PLC的控制命令完成相应的测试。
所述电动汽车电池测试设备还包括影像摄录装置,影像摄录装置的数据输出端与数据处理装置的数据输入端相连,PLC控制电路的控制信号输出端与影像摄录装置的控制信号输入端相连,其作用是接受来自PLC的控制命令完成各项试验的全过程摄录,实时传输给PC机将影像放映。
所述电动汽车电池测试设备还包括测试结果输出装置,测试结果输出装置的数据输入端与数据处理装置的数据输出端相连。
数据处理装置是个人电脑,测试结果输出装置是打印机,影像摄录装置是摄录机。
为了保证测试的安全,可以在机柜内设置一个测试腔,将电池设置其中。
本电动汽车电池测试设备完成的电池测试试验介绍如下:
(1)、短路测试:将电池外部短路,短路时间延时5min,测量并记录短路测试过程的电压及电流;
(2)、穿刺试验:通过液压油缸用钢针从蓄电池正面迅速贯穿,可设定钢针在电池单体中的停留时间,测量并记录此过程中的电压、位移;
(3)、挤压试验:通过液压油缸提供钢板模块沿电池方向垂直施压,直至蓄电池内部短路电压变为0V时,测量并记录挤压力、电压及位移随时间的变化;
(4)、过充电试验:给电池充电,充至单体电池电压为5.0V停止,测量并记录此过程中的电压、电流及温度随时间的变化;
(5)、过放电试验:给电池放电,放至单体电池电压为0V停止,测量并记录此过程中的电压、电流及温度随时间的变化;
(6)、火焰燃烧试验:把电池悬放到火焰中,让电池表面能够均匀受热,测量并记录此过程中火烧时间,测量电池表面温度,测量电池的电压;
(7)、防爆摄像:将测试箱中试验过程所发生现象由防爆摄像机摄取视频信号送入PC电脑中显示并刻录成光盘;
(8)、本实用新型测试各项模拟量、开关量采集输入可编程控制器PLC并在人机界面触摸屏上显示,采用PC卡采集实时数据,输入PC机作试验数据处理,作为输出打印。
本实用新型对照现有技术的有益效果是,本实用新型的电动汽车电池测试设备集电动汽车动力电池各种安全性能测试于一体,采用PLC控制技术,实时摄录测试的整过程,通过数据分析处理,能科学地对动力电池进行定性、定量的评估。
附图说明
图1是本实用新型优选实施例的结构示意图;
图2是图1所示优选实施例的俯视结构示意图;
图3是图1所示优选实施例的正视结构示意图;
图4是图1所示优选实施例的外部短路测试装置的电路示意图;
图5是图1所示优选实施例的过充过放电测试装置的电路示意图;
图6是图1所示优选实施例的挤压针刺测试装置的结构示意图;
图7是图1所示优选实施例的燃烧测试装置的结构示意图;
图8是图1所示优选实施例的火焰燃烧试验的流程示意图;
图9是图1所示优选实施例的短路试验的流程示意图;
图10是图1所示优选实施例的挤压试验的流程示意图;
图11是图1所示优选实施例的穿刺试验的流程示意图;
图12是图1所示优选实施例的过放电试验的流程示意图;
图13是图1所示优选实施例的过充电试验的流程示意图;
图14是本实用新型的PLC控制电路的原理示意图。
具体实施方式
如图1-3所示,本优选实施例中的电动汽车电池测试设备,包括机柜25、设在机柜内的测试腔、PLC控制电路、四个电池测试装置和数据处理装置,PLC控制电路的控制信号输出端与电池测试装置的控制信号输入端相连,电池测试装置的数据输出端与PLC控制电路的数据输入端相连,PLC控制电路的数据输出端与数据处理装置的数据输入端相连。为了安全,被测电池设置在机柜25下部的测试腔内。
四个电池测试装置包括外部短路测试装置、过充过放电测试装置、挤压针刺测试装置和燃烧测试装置。
电动汽车电池测试设备还包括影像摄录装置,影像摄录装置的数据输出端与数据处理装置的数据输入端相连,PLC控制电路的控制信号输出端与影像摄录装置的控制信号输入端相连。
电动汽车电池测试设备还可以包括测试结果输出装置,测试结果输出装置的数据输入端与数据处理装置的数据输出端相连。
数据处理装置是个人电脑,测试结果输出装置是打印机未画出,影像摄录装置是摄录机未画出。
机柜25内设有一个测试腔,被测电池1设置其中。
下面对外部短路测试装置、过充过放电测试装置、挤压针刺测试装置、燃烧测试装置进行简要介绍。
外部短路测试装置、过充过放电测试装置、挤压针刺测试装置、燃烧测试装置都设在机柜25中。
如图4所示,外部短路测试装置的电路由被测电池1串联一个大电流转换装置4和常开开关3,常开开关3的控制信号输入端与PLC控制电路的控制信号输出端相连,在被测电池1的两极并联一个电压表2。当常开开关3接收到PLC控制电路发出的闭合控制信号后,常开开关3闭合,进行短路试验。电压表2和大电流转换装置4的信号输出端都分别和PLC控制电路对应的信号输入端相连。
如图5所示,过充过放电测试装置的电路包括被测电池1、电压表9、大电流转换装置10、继电器5、温度传感器8、可调电阻7和充电装置6,被测电池1与电压表9并联,被测电池1正极连接大电流转换装置10输入端,大电流转换装置10输出端连接继电器5的输入端,继电器5的控制信号输入端与PLC控制电路的控制信号输出端口相连,继电器5的两个输出端分别连接可调电阻7和充电装置6,可调电阻7和充电装置6的另一端都与被测电池1相连,由PLC控制电路的控制信号决定接通充电装置6形成过充电电路还是接通可调电阻7形成过放电电路;充电装置6的电流控制信号输入端口与PLC控制电路的电流控制信号输出端口相连,温度传感器8设置在电池旁边。温度传感器8、电压表9和大电流转换装置10的信号输出端都分别和PLC控制电路对应的信号输入端相连。
如图6所示,挤压针刺测试装置包括液压系统12和用来固定被测电池1的固定件16,液压系统12输出端设有工作件17,该工作件17是穿刺头或挤压头,在固定件16上被测电池1的上方设有位移传感器14,在固定件16上被测电池1被挤压面的相对面设有限位传感器11,在被测电池1两极还设有与之并联的电压表18,液压系统12上设有液压传感器15和给定活塞推进状态传感器13;液压传感器15、给定活塞推进状态传感器13、位移传感器14、限位传感器11、电压表18的信号输出端都分别和PLC控制电路对应的信号输入端相连。位移传感器14用来采集挤压、穿刺试验中被测电池1的位移信号,限位传感器11用来采集挤压试验中的限位信号,液压传感器14用来采集试验中液压系统12的压力信号,给定活塞推进状态传感器13用来采集试验中液压系统12的活塞推进状态信号。
如图7所示,燃烧测试装置包括设在机柜内部中间的隔板23,隔板23左侧设有温度传感器20和电压表19,隔板23右侧机柜的顶部设有灭火器24,右侧机柜的底板上设有火焰喷头22,被测电池1固定在隔板23右侧,温度传感器20和电压表19的信号输入端与被测电池1的两极相连,温度传感器20和电压表19的信号输出端都分别和PLC控制电路对应的信号输入端相连。
如图14所示,PLC控制电路的原理比较简单,就不再介绍了。
本优选实施例中的电动汽车电池测试设备的工作过程说明如下:
(1)、短路测试:
如图9所示,将被测试的被测电池1放入测试腔内并固定好,连接紧固被测电池1正负极及温度传感器。接通测试装置的电源,个人电脑开机,同时启动摄录装置。设定短路试验的时间,起动短路测试。PLC控制电路给出控制信号合上短路试验回路的直流接触器,开始短路试验,同时PLC控制电路开始记时。当短路时间到达设定时间时,断开直流接触器,短路测试结束,在此过程中,监测电压、电流的变化,此处电流采集通过大电流传感器转换为4-20mA小电流进入PLC控制电路后,显示出来;电压采集直接通过电压传感器采集进入PLC控制电路后,显示出来。
同时通过个人电脑实时监测摄录的试验全过程,以防止意外,需要时进行灭火。试验结束将数据传输到个人电脑,进行处理出具试验报告。
(2)、穿刺测试
如图11所示,将被测电池放入测试腔内并固定好,连接紧固被测电池正负极及温度传感器,同时安装好穿刺头。接通测试装置的电源,PC开机,同时启动摄录装置。在穿刺试验前,先起动液压系统,控制钢针穿刺速度,然后设定钢针在被测电池单体中的停留时间,起动穿刺试验。PLC控制电路给出控制信号,钢针向前快速运行,穿入被测电池单体中,当运动至限位开关设定的位置时,限位开关给出信号给PLC控制电路,PLC控制电路发出控制信号,钢针停止运行,停留在被测电池单体中。PLC控制电路开始计时,当计时到达设定时间时,PLC控制电路发出控制信号,控制电磁换向阀将钢针退回原位。在此过程中,监测电压,穿刺压力,液压系统液体压力,穿刺位移量的变化。此处电压采集直接通过电压传感器采集进入PLC控制电路后,显示出来,同时将PLC控制电路计时。液压系统液体压力由液压管路中压力变送器输出4-20mA,ADC电信号至PLC控制电路,穿刺位移量由位移传感器检测后传至PLC控制电路后,显示出来。
同时通过个人电脑实时监测摄录的试验全过程,以防止意外,需要时进行灭火。试验结束将数据传输到个人电脑,进行处理出具试验报告。
(3).挤压测试:
如图10所示,将被测试的电池放入测试腔内并固定好,连接紧固被测电池正负极及温度传感器,同时安装好挤压头。接通测试装置的电源,PC开机,同时启动摄录装置。在挤压试验前,先起动液压系统,然后起动挤压试验。PLC控制电路给出信号控制液压回路中执行机构电磁换向阀动作,液压油缸活塞开始挤压板块移动,连续施压,PLC控制电路不断的采集电压信号,当电压为0V时,PLC控制电路发出信号控制电磁换向阀将挤压板退回原位。在此过程中,监测电压、挤压力、液压系统液体压力、挤压位移量的变化。此处电压采集直接通过电压传感器采集进入PLC控制电路;挤压力通过挤压力传感器采集进入PLC控制电路;液压系统液体压力由液压管路中压力变送器输出4-20mA,ADC电信号至PLC控制电路;挤压位移量由位移传感器检测后传至PLC控制电路后,显示出来。
同时通过个人电脑实时监测摄录的试验全过程,以防止意外,需要时进行灭火。试验结束将数据传输到个人电脑,进行处理出具试验报告。
(4).过充电测试:
如图13所示,将被测试的电池放入测试腔内并固定好,连接紧固被测电池正负极注意被测电池的正负极连接正确及温度传感器。接通测试装置的电源,PC开机,同时启动摄录装置。设定好充电电流大小,开始过充电试验,PLC控制电路给出开关量信号1用以驱动充电设备的电源开关闭合,同时PLC控制电路给出摸拟信号TX去充电装置的电流控制端口TB,用以控制充电电流大小,同时不断检测充电设备传感器两端电压值,用此电压反馈调节TX信号大小,使得充电部分能恒电流充电,当检测到电压监测端口达到5V电压或充电电流大于设定值时,PLC控制电路给出信号0至充电部分断开电源停止充电,过充电试验结束。在此过程中,监测电压、电流、被测电池表面温度的变化,此处电流采集通过大电流传感转换为4-20mA小电流进入PLC控制电路;电压采集直接通过电压传感器采集进入PLC控制电路;被测电池表面温度就由温度传感器采集到PLC控制电路后,显示出来。
同时通过个人电脑实时监测摄录的试验全过程,以防止意外,需要时进行灭火。试验结束将数据传输到个人电脑,进行处理出具试验报告。
(5).过放电测试
如图12所示,将被测试的电池放入测试腔内并固定好,连接紧固被测电池正负极注意被测电池的正负极连接正确及温度传感器。接通测试装置的电源,PC开机,同时启动摄录装置。设定过放电电流大小,开始放电试验。PLC控制电路给出摸拟信号TX去放电部分的电流控制端口TB,用以控制放电电流大小,PLC控制电路不断检测放电设备的电流传感器两端电压值,用此电压反馈调节TX信号大小,使得能恒电流放电,当检测到电压监测端口达到3V电压时,PLC控制电路给出信号(1)驱动放电设备电源闭合,继续放电,当检测到电压监测端口电压为0V时或放电电流大于设定值时,PLC控制电路给出信号0至放电部分断开电源停止放电,过放电试验结束。在此过程中,监测电压、电流、被测电池表面温度的变化。此处电流采集通过大电流传感器转换为4-20mA小电流进入PLC控制电路;电压采集直接通过电压传感器采集进入PLC控制电路;被测电池表面温度就由温度传感器采集进入PLC控制电路后,显示出来。
设计和操作时要考虑过充的电压监测端口与过放的电压监测端口为同一端口,但极性相反。发现PLC面板显示的电压为负值时,必须给予更正。
同时通过个人电脑实时监测摄录的试验全过程,以防止意外,需要时进行灭火。试验结束将数据传输到个人电脑,进行处理出具试验报告。
(6).火焰燃烧测试:
如图8所示,将被测试的电池放入测试腔内并固定好,连接紧固被测电池正负极及温度传感器。接通测试装置的电源,PC开机,同时启动摄录装置。把被测电池悬放到火焰中,让被测电池表面能够均匀受热,点击触摸屏启动火焰燃烧试验,测量此过程中火烧时间,被测电池表面温度,被测电池电压。在此过程中,监测电压及火烧时间30分钟过程中,被测电池表面温度的变化。此处火烧时间变化采集入PLC控制电路;被测电池表面温度变化采集通过温度传感器采集入PLC控制电路;电压采集直接通过电压传感器采集进入PLC控制电路后,显示出来。
同时通过个人电脑实时监测摄录的试验全过程,以防止意外,需要时进行灭火。试验结束将数据传输到个人电脑,进行处理出具试验报告。
Claims (10)
1、一种电动汽车电池测试设备,其特征在于:包括机柜(25),机柜(25)内设有PLC控制电路、数据处理装置和至少一个电池测试装置,PLC控制电路的控制信号输出端与电池测试装置的控制信号输入端相连,电池测试装置的数据输出端与PLC控制电路的数据输入端相连,PLC控制电路的数据输出端与数据处理装置的数据输入端相连。
2、如权利要求1所述的电动汽车电池测试设备,其特征在于:所述机柜(25)内设有用于安置电池(1)的测试腔。
3、如权利要求2所述的电动汽车电池测试设备,其特征在于:所述电池测试装置包括外部短路测试装置、过充过放电测试装置、挤压针刺测试装置和燃烧测试装置。
4、如权利要求3所述的电动汽车电池测试设备,其特征在于:所述电动汽车电池测试设备还包括影像摄录装置,影像摄录装置的数据输出端与数据处理装置的数据输入端相连,PLC控制电路的控制信号输出端与影像摄录装置的控制信号输入端相连。
5、如权利要求3或4所述的电动汽车电池测试设备,其特征在于:所述电动汽车电池测试设备还包括测试结果输出装置,测试结果输出装置的数据输入端与数据处理装置的数据输出端相连。
6、如权利要求5所述的电动汽车电池测试设备,其特征在于:外部短路测试装置的电路由电池(1)串联一个大电流转换装置(4)和常开开关(3),常开开关(3)的控制信号输入端与PLC控制电路的控制信号输出端相连,在电池(1)的两极并联一个电压表(2),电压表(2)和大电流转换装置(4)的信号输出端都分别和PLC控制电路对应的信号输入端相连。
7、如权利要求6所述的电动汽车电池测试设备,其特征在于:挤压针刺测试装置包括液压系统(12)和用来固定电池(1)的固定件(16),液压系统(12)输出端设有工作件(17),该工作件(17)是穿刺头或挤压头,在固定件(16)上电池(1)的上方设有位移传感器(14),在固定件(16)上电池(1)被挤压面的相对面设有限位传感器(11),在电池(1)两极还设有与之并联的电压表(18),液压系统(12)上设有液压传感器(15)和给定活塞推进状态传感器(13);液压传感器(15)、给定活塞推进状态传感器(13)、位移传感器(14)、限位传感器(11)、电压表(18)的信号输出端都分别和PLC控制电路对应的信号输入端相连。
8、如权利要求7所述的电动汽车电池测试设备,其特征在于:燃烧测试装置包括设在机柜(25)内部中间的隔板(23),隔板(23)左侧设有温度传感器(20)和电压表(19),隔板(23)右侧机柜(25)的顶部设有灭火器(24),右侧机柜(25)的底板上设有火焰喷头(22),电池(1)固定在隔板(23)右侧,温度传感器(20)和电压表(19)的信号输入端与电池(1)的两极相连,温度传感器(20)和电压表(19)的信号输出端都分别和PLC控制电路对应的信号输入端相连。
9、如权利要求8所述的电动汽车电池测试设备,其特征在于:过充过放电测试装置的电路包括电池(1)、电压表(9)、大电流转换装置(10)、继电器(5)、温度传感器(8)、可调电阻(7)和充电装置(6),电池(1)与电压表(9)并联,电池(1)正极连接大电流转换装置(10)输入端,大电流转换装置(10)输出端连接继电器(5)的输入端,继电器(5)的控制信号输入端与PLC控制电路的控制信号输出端口相连,继电器(5)的两个输出端分别连接可调电阻(7)和充电装置(6),可调电阻(7)和充电装置(6)的另一端都与电池(1)相连,由PLC控制电路的控制信号决定接通充电装置(6)形成过充电电路还是接通可调电阻(7)形成过放电电路;充电装置(6)的电流控制信号输入端口与PLC控制电路的电流控制信号输出端口相连,温度传感器(8)、电压表(9)和大电流转换装置(10)的信号输出端都分别和PLC控制电路对应的信号输入端相连。
10、如权利要求5所述的电动汽车电池测试设备,其特征在于:数据处理装置是个人电脑,测试结果输出装置是打印机,影像摄录装置是摄录机。
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