一种车用锂离子电池高速水平冲击实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于电池碰撞安全测试技术领域，具体的说是一种车用锂离子电池高速水平冲击实验装置。该装置包括电磁轨道炮发射装置和悬挂式水平冲击台；电磁轨道炮发射装置、悬挂式水平冲击台固定在地面上；弹丸的发射中心与三爪卡盘的中心重合；电磁轨道炮发射装置利用电磁能转化为机械能驱动弹丸加速，弹丸尺寸和形状可调，速度和动能精确可控。悬挂式水平冲击台上安装有三爪卡盘用于电池的固定，冲击台可以任意旋转，实现多角度冲击工况。该装置操作方便、安全，冲击能量和速度精确可控，实验重复性好，测试结果精确可靠，能够量化研究电池遭受高速冲击时机械、电和热性能的一系列变化，得出电池遭受高速冲击后发生热失控的机理。

High speed horizontal impact test device for vehicle lithium ion battery

The invention belongs to the technical field of battery collision safety testing, in particular to a high speed horizontal impact test device for a vehicle lithium ion battery. The device comprises a railgun launcher and hanging horizontal impact; electromagnetic railgun launcher, hanging type horizontal shock machine is fixed on the ground; and the projectile launch center centers of the three jaw chuck; railgun launcher can be converted into mechanical energy to drive the projectile accelerated by electromagnetic projectile size and shape adjustable, precise and controllable speed and kinetic energy. The suspension type horizontal impact table is equipped with three jaw chucks for battery fixation, and the impact table can be rotated at any angle to achieve multi angle impact conditions. The device is easy to operate, safe, accurate and controllable impact energy and speed, good repeatability, accurate and reliable test results, quantitative research can suffer from a series of changes in the high-speed impact of battery when the mechanical, electrical and thermal properties, the mechanism of thermal runaway in the cell suffered after high velocity impact.

【技术实现步骤摘要】
一种车用锂离子电池高速水平冲击实验装置
本专利技术属于电池碰撞安全测试
，具体的说是一种车用锂离子电池高速水平冲击实验装置。
技术介绍
随着电动汽车的日益推广，车用动力电池的安全性已经成为新能源领域研究的热点。锂离子电池凭借比能量和比功率大，寿命长以及绿色环保等优点，已经逐渐成为车用动力电池的主流。在电动汽车交通事故中，由于碰撞引起的过热、起火和爆炸等问题严重制约着锂离子电池的进一步发展。因此，在高速冲击的条件下，研究锂离子动力电池的安全性非常必要。目前，机械触发锂离子电池热失控的研究主要在准静态或者低速下进行，包括挤压、针刺、跌落、振动和冲击等。大部分锂离子电池在高速冲击下的机械性能分析仍然依靠有限元仿真完成，缺乏能够真实反映锂离子电池受到高速冲击时机械、电和热一系列变化的实验研究。现有的锂离子电池碰撞冲击测试研究主要利用落锤或者摆锤进行，实验装置体积庞大、笨重，而且由于装置高度受限其冲击速度难以达到模拟汽车高速碰撞工况的要求。汽车企业通常利用实验台车代替实车进行高速碰撞冲击，实验成本高，资源浪费严重。
技术实现思路
本专利技术提供了一种车用锂离子电池高速水平冲击实验装置，其弹丸动能大、控制精度高，实验重复性好，测试结果精度高，操作方便，安全可靠，解决了现有测试锂离子动力电池安全性装置的上述不足。本专利技术技术方案结合附图说明如下：一种车用锂离子电池高速水平冲击实验装置，该装置包括电磁轨道炮发射装置和悬挂式水平冲击台两部分；所述的电磁轨道炮发射装置水平固定在地面上；所述的悬挂式水平冲击台水平固定在地面上；所述的电磁轨道炮发射装置中弹丸6的发射中心与所述的悬挂式水平冲击台中的三爪卡盘34的中心重合。所述的电磁轨道炮发射装置还包括支座Ⅰ1、发射筒2、铜正极轨道3、铜负极轨道4、铝电枢5、压缩弹簧7、正极轨道定位插座17、负极轨道定位插座18、上弹口20、多组发光二极管和光电三极管、控制电路板以及一个大功率直流电源；所述的支座Ⅰ1由一块水平矩形板和两块垂直矩形板一体成型；所述的两块垂直矩形板垂直设置在水平矩形板的上方，所述的水平矩形板的两端通过螺栓固定在地面上；所述的发射筒2为矩形，卡在两块垂直矩形板的中间；所述的发射筒2的内表面设有绝缘层8，绝缘层8的外面包裹着环氧衬套9，环氧衬套9的外面是一圈层压不锈钢10，层压不锈钢10的外面是复合包覆外套11；所述的发射筒2的起始端由绝缘框架13和复合包覆外套11封留，并且开有两个容纳铜正极轨道3、铜负极轨道4的方形孔道，发射筒2的末端由绝缘层8、环氧衬套9、层压不锈钢10包覆，留有大于弹丸6且小于铝电枢5的出射口；所述的绝缘层8的中间设有一个方型孔通道，所述的方型孔通道底端两侧各有1个长条形凹槽；所述的铜正极轨道3、铜负极轨道4分别卡在两条长条形凹槽内；所述的上弹口20设置在电磁轨道炮发射装置前端的底部，上弹口20处设有一个绝缘门，绝缘门和绝缘框架13共同形成了一个空的绝缘舱；所述的铜正极轨道3、铜负极轨道4的一端与发射筒2末端的绝缘层8内表面齐平，另一端经过上弹口20、绝缘框架13并一直延伸到复合包覆外套11外；所述的铜正极轨道3、铜负极轨道4外端分别用正极导轨定位插座17和负极导轨定位插座18盖合；所述的正极导轨定位插座17和负极导轨定位插座18的四角设置有螺栓孔并通过螺栓固定在发射筒2上；所述的正极导轨定位插座17和负极导轨定位插座18与控制电路板相连；所述的铝电枢5卡在铜正极轨道3、铜负极轨道4中间在方型孔通道内做直线运动；所述的铝电枢5的前端设有方形凹槽，所述的弹丸6卡在该方形凹槽内；所述的铜正极轨道3、铜负极轨道4的内侧、靠近发射口端各设置有一个方形弹簧座，所述的方形弹簧座上有压缩弹簧7，所述的压缩弹簧7的中心与铝电枢5的中心高度一致；所述的绝缘层8沿发射筒2轴线垂直方向上设有多组对孔12，所述的对孔12上安装有发光二极管和光电三极管；所述的绝缘层8上还设有导出发光二极管和光电三极管的连接线的过线孔19；所述的发光二极管和光电三极管与控制电路板连接；所述的控制电路板与大功率直流电源连接。所述的绝缘舱上表面与铝电枢5的运动孔的上表面平齐且二者相邻，下表面位于铝电枢5的运动孔的下表面的下方并且二者高度差大于铝电枢5的高度。所述的正极导轨定位插座17和负极导轨定位插座18的内部均是导电金属铜14，外部均包覆一层绝缘壳15，电源线16的一端与导电金属铜相连，另一端与控制电路板连接。所述的铝电枢5、弹丸6、铜正极轨道3、铜负极轨道4之间的接触面表面润滑。所述的上弹口20的尺寸大于铝电枢5的尺寸。所述的悬挂式水平冲击台还包括支座Ⅱ21、方形冲压板22、旋转轴23、卡簧24、定位轴肩25、轴花键26、支座花键27、支座花键齿套28、轴齿轮29、矩形键30、轴端挡圈31、垫片33、压力传感器35、电机37和电机齿轮38；所述的支座Ⅱ21通过螺栓固定在地面上；所述的方形冲压板22设置在支座Ⅱ21的中间，并且与旋转轴23焊接为一体；所述的方形冲压板22的中间设置有圆柱形承压台，其中心与弹丸6发射的中心重合，并且圆柱形承压台的中心处设有放着圆柱形压力传感器35的圆柱形凹槽，所述的凹槽的侧面与旋转轴平行的方向设有引出圆柱形压力传感器35的电极线的过线孔36；所述的圆柱形压力传感器35上依次放置垫片33和三爪卡盘34，所述的垫片33和三爪卡盘34通过螺栓与方形冲压板22连接；电池固定在三爪卡盘34上；所述的旋转轴23两端穿过支座Ⅱ21的两端，并且与支座Ⅱ21两端的相接处安装有两个卡簧24；所述的旋转轴23的一端设置有定位轴肩25、轴花键26，另一端设置有轴齿轮29；所述的轴花键26旁设置有支座花键27，所述的支座花键27匹配有能轴向移动的花键齿套28；所述的轴齿轮29用矩形键30、轴端挡圈31以及螺钉32配合固定在旋转轴23上；所述的轴齿轮29与电机37的轴齿轮29相啮合。所述的轴花键26、支座花键27齿形一致、径向相等。所述的电磁轨道炮发射装置的末端到悬挂式水平冲击台的末端设置有一个透明的防爆安全罩；所述的层压不锈钢10一部分暴露在复合包覆外套11之外，与防爆安全罩连接；所述的防爆安全罩上设有使压力传感器35的电极线和万用表连接线穿过的小孔、红外热像仪镜头的探测孔，以及X射线发射和接收孔位，并且防爆安全罩的一侧贴有标记刻度的白纸。本专利技术的有益效果为：本专利技术中的电池受到的冲击速度和能量精确可控，通过给定初始条件和发射装置的物理参数可以精确计算出弹丸的发射速度和能量，相关参数获取容易，计算过程简单、可靠。通过配合使用高精度安捷伦万用表、红外热像仪、高速摄像机和X射线断层扫描仪，能够实现电池受到高速冲击时瞬态过程的量化研究，观察到电池由于高速冲击引起的机械、电和热性能的一系列变化，测试结果精确可靠，实验重复性好，可以得出高速冲击造成电池热失控的机理，有助于电池和电池组的碰撞安全性的研究。本专利技术的悬挂式水平冲击台结构简单，通过转动旋转轴可以实现电池的多角度冲击。本专利技术的防爆安全罩可以将电机、万用表、红外热像仪、高速摄像机、原位X射线断层扫描仪与冲击台隔离，从而使实验过程更加安全。附图说明图1是本专利技术的一种车用锂离子电池高速水平冲击的实验装置的整体结构立体示意图；图2是本专利技术中电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用锂离子电池高速水平冲击实验装置，其特征在于，该装置包括电磁轨道炮发射装置和悬挂式水平冲击台两部分；所述的电磁轨道炮发射装置水平固定在地面上；所述的悬挂式水平冲击台水平固定在地面上；所述的电磁轨道炮发射装置中弹丸(6)的发射中心与所述的悬挂式水平冲击台中的三爪卡盘(34)的中心重合。

【技术特征摘要】
1.一种车用锂离子电池高速水平冲击实验装置，其特征在于，该装置包括电磁轨道炮发射装置和悬挂式水平冲击台两部分；所述的电磁轨道炮发射装置水平固定在地面上；所述的悬挂式水平冲击台水平固定在地面上；所述的电磁轨道炮发射装置中弹丸(6)的发射中心与所述的悬挂式水平冲击台中的三爪卡盘(34)的中心重合。2.根据权利要求1所述的一种车用锂离子电池高速水平冲击实验装置，其特征在于，所述的电磁轨道炮发射装置还包括支座Ⅰ(1)、发射筒(2)、铜正极轨道(3)、铜负极轨道(4)、铝电枢(5)、压缩弹簧(7)、正极轨道定位插座(17)、负极轨道定位插座(18)、上弹口(20)、多组发光二极管和光电三极管、控制电路板以及一个大功率直流电源；所述的支座Ⅰ(1)由一块水平矩形板和两块垂直矩形板一体成型；所述的两块垂直矩形板垂直设置在水平矩形板的上方，所述的水平矩形板的两端通过螺栓固定在地面上；所述的发射筒(2)为矩形，卡在两块垂直矩形板的中间；所述的发射筒(2)的内表面设有绝缘层(8)，绝缘层(8)的外面包裹着环氧衬套(9)，环氧衬套(9)的外面是一圈层压不锈钢(10)，层压不锈钢(10)的外面是复合包覆外套(11)；所述的发射筒(2)的起始端由绝缘框架(13)和复合包覆外套(11)封留，并且开有两个容纳铜正极轨道(3)、铜负极轨道(4)的方形孔道，发射筒(2)的末端由绝缘层(8)、环氧衬套(9)、层压不锈钢(10)包覆，留有大于弹丸(6)且小于铝电枢(5)的出射口；所述的绝缘层(8)的中间设有一个方型孔通道，所述的方型孔通道底端两侧各有1个长条形凹槽；所述的铜正极轨道(3)、铜负极轨道(4)分别卡在两条长条形凹槽内；所述的上弹口(20)设置在电磁轨道炮发射装置前端的底部，上弹口(20)处设有一个绝缘门，绝缘门和绝缘框架(13)共同形成了一个空的绝缘舱；所述的铜正极轨道(3)、铜负极轨道(4)的一端与发射筒(2)末端的绝缘层(8)内表面齐平，另一端经过上弹口(20)、绝缘框架(13)并一直延伸到复合包覆外套(11)外；所述的铜正极轨道(3)、铜负极轨道(4)外端分别用正极导轨定位插座(17)和负极导轨定位插座(18)盖合；所述的正极导轨定位插座(17)和负极导轨定位插座(18)的四角设置有螺栓孔并通过螺栓固定在发射筒(2)上；所述的正极导轨定位插座(17)和负极导轨定位插座(18)与控制电路板相连；所述的铝电枢(5)卡在铜正极轨道(3)、铜负极轨道(4)中间在方型孔通道内做直线运动；所述的铝电枢(5)的前端设有方形凹槽，所述的弹丸(6)卡在该方形凹槽内；所述的铜正极轨道(3)、铜负极轨道(4)的内侧、靠近发射口端各设置有一个方形弹簧座，所述的方形弹簧座上有压缩弹簧(7)，所述的压缩弹簧(7)的中心与铝电枢(5)的中心高度一致；所述的绝缘层(8)沿发射筒(2)轴线垂直方向上设有多组对孔(12)，所述的对孔(12)上安装有发光二极管和光电三极管；所述的绝缘层(8)上还设有导出发光二极管和光电三极管的连接线的过线孔(19)；所述的发光二极管和光电三极管与控制电路板连接；所述的控制电路板与大功率直流电源连接。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：高镇海，张晓婷，胡宏宇，李明月，李峻峰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22