一种锂电池模组鼓胀测试工装及测试方法与流程

本发明属于动力锂电池鼓胀测试领域，尤其涉及一种锂电池模组鼓胀测试工装及测试方法。

背景技术：

由于整车底盘结构的限制，电动汽车电池系统内部空间非常有限，所以各个零部件之间的间隙设计非常重要。在保证零部件安全间距的前提下，要尽量优化间隙设计。目前电池模组间的间距，主要考虑爬电距离，和安装装配空间，但是由于锂电池本身特性决定，动力锂电池在充放电过程中，由于电芯内部化学反应会产生一定的气体，还有负极石墨颗粒结构蓬松化等原因，电池模组在充放电过程中会出现一定程度的鼓胀现象。

多个电芯组成一个电池模组的过程中，电芯的鼓胀会累加，导致鼓胀问题更加显著。模组内部结构设计已经采用了一些缓冲结构，所以一部分鼓胀会被解决在模组结构内部，但是电芯继续鼓胀将会引起整个电池模组的鼓胀变形，虽然整体变形量比较微小，但是鼓胀力会直接影响电芯的容量和循环寿命等关键性能，如果鼓胀力过大将引起电芯容量的快速下降。并且鼓胀问题还会引起电池膜组之间的设计间距变小。模组、连接压条、铜排和电池包箱体之间的应力增大，危害到整个电池系统的电性能和结构安全。

目前锂电池鼓胀问题的研究和测试，一般集中在电芯和电池模组级别，很少有在电池包级别的测试，因为电池系统级别的测试需要整个的电池系统，成本较高并且体积较大，由于环境恒温箱空间限制，测试操作难以实现。一般电池系统的鼓胀分析都采用仿真分析的形式进行，但是由于仿真输入参数的不准确，仿真结构和实际结果存在偏差。

为此设计一种用于电动汽车用锂离子动力电池模组的鼓胀测试领域。可用于电池模组的充放电性能测试，和电池模组间设计间隙的安全性测试的锂电池模组鼓胀测试工装。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种锂电池模组鼓胀测试工装及测试方法；针对整个电池系统级别的鼓胀问题进行测试，更能模仿真实的电池系统使用情况；测试结果更准确。本测试工装可以围绕模组鼓胀问题，测试鼓胀变形量，鼓胀力，螺栓强度，电池寿命末期性能表现等问题进行测试。

一种锂电池模组鼓胀测试工装，包括底板，所述底板的上表面间隔焊接有三根锂电池模组安装梁，三根锂电池模组安装梁分别为第一锂电池模组安装梁、第二锂电池模组安装梁和第三锂电池模组安装梁，其中第一锂电池模组安装梁和第二锂电池模组安装梁之间形成横向电池模组安装区；所述第二锂电池模组安装梁和第三锂电池模组安装梁之间形成纵向电池模组安装区；第一锂电池模组安装梁、第二锂电池模组安装梁和第三锂电池模组上对应锂电池模组安装位置焊接有螺母；在每根电池模组安装梁的上端安装有加强梁；在加强梁的两端焊接有端梁。

上述结构中优选的，所述加强梁采用钣金折弯结构，主要包括两个平行的支撑板和位于支撑板上方一体折弯的上顶板，所述上定板的上表面均布设有多个定位孔；在加强梁两端的焊接有箱体碰撞溃缩端头，箱体碰撞溃缩端头的外端面与端梁焊接；所述箱体碰撞溃缩端头由两个平行设置的碰撞溃缩板构成，两个体碰撞溃缩板分别与加强梁对应侧的支撑板焊接；两个碰撞溃缩板的上部设有向着端梁方向倾斜的坡口。

上述结构中优选的，所述第一锂电池模组安装梁、第二锂电池模组安装梁和第三锂电池模组安装梁均采用钣金折弯结构，主要包括水平连接部、竖直支撑部以及加强梁连接部；所述水平支撑部与底板焊接，在水平连接部上冲压有凸起，所述凸起上设有锂电池模组安装孔；加强梁连接部的上表面沿垂直方向焊接加强梁。

上述结构中优选的，所述加强梁连接部的中间向下设有应力变形槽。

上述结构中优选的，应力变形槽的形状为三角形结构。

本发明还公开一种基于上述锂电池模组鼓胀测试工装的测试方法：包括以下步骤：

s1、将待测锂电池模组使用3d扫描仪进行扫描；获得锂电池模组原始数据；

s2、使用m6*92的不锈钢螺栓，将锂电池模组固定横向电池模组安装区和纵向电池模组安装区；在横向电池模组安装区内安装有三个锂电池模组，相邻的三个锂电池模组首尾串联相接，并且相邻的三个锂电池模组间隔3～5mm；在纵向电池模组安装区安装有六个锂电池模组，六个锂电池模组首尾串联相接；并且相邻的三个锂电池模组间隔3～5mm；压力传感器的压力值

s3、使用m6*16的螺栓和铜排，将横向模组安装区内的锂电池模组与纵向模组安装区内锂电池模组串联；在相邻的锂电池模组之间安装有检测鼓胀压力的压力传感器；

s4、按照35℃，1c/1c充放电，放电深度100％，每次充放电之间间隔30min的测试方法，对模组进行充放电循环测试；

s5、期间每100次循环，在电池模组充满电的情况下，使用游标卡尺测量相邻锂电池模组之间的间隙和锂电池模组的长度、宽度变化；每个间隙测量中间鼓胀最严重处，测量3次取平均值，并且记录测量数值；以及此时的压力传感器的压力值，此压力至为锂电池模组鼓胀力的数值；

s6、测试完成之后，将锂电池电池模组卸下，再次使用3d扫描仪进行扫描，获得锂电池模组测试后的数据；然后将此数据与锂电池模组的原始数据进行比对，得出锂电池模组的鼓胀变化情况。

本发明具有的优点和技术效果：本工装设计，完全模拟真实的电池系统下托盘，和实车电池系统具有相同的结构和强度，并且电池模组的安装方式，间隙值，排列方式，都是符合实际情况的。本工装测试中使用有压力传感器，可以测量模组在不同方向上、不同位置的间隙值，鼓胀量和鼓胀力；可以使测试结果更为贴近真实值。

附图说明

图1是本发明主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2中a-a剖视图；

图4是本发明立体图；

图5是加强梁结构示意图；

图6是锂电池模组安装梁结构示意图；

图7是本发明使用状态图。

图中、10、底板；20、第一锂电池模组安装梁；21、第二锂电池模组安装梁；22、第三锂电池模组安装梁；23、螺母；24、水平连接部；25、竖直支撑部；26、加强梁连接部；30、横向电池模组安装区；40、纵向电池模组安装区；50、加强梁；51、支撑板；52、上顶板；53、定位孔；54、箱体碰撞溃缩端头；540、碰撞溃缩板；541、坡口；55、应力变形槽；60、端梁。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种完全模拟真实的电池系统下托盘，和实车电池系统具有相同的结构和强度，并且电池模组的安装方式，间隙值，排列方式，都是符合实际情况的下进行锂电池模组鼓胀测试的锂电池模组鼓胀测试工装。为了详细说明本工装结构和测试方法，下面结合附图详细说明如下：

请参阅图1至图7；一种锂电池模组鼓胀测试工装，包括底板10，所述底板的上表面间隔焊接有三根锂电池模组安装梁，三根锂电池模组安装梁分别为第一锂电池模组安装梁20、第二锂电池模组安装梁21和第三锂电池模组安装梁22，其中第一锂电池模组安装梁和第二锂电池模组安装梁之间形成横向电池模组安装区30；所述第二锂电池模组安装梁和第三锂电池模组安装梁之间形成纵向电池模组安装区40；第一锂电池模组安装梁、第二锂电池模组安装梁和第三锂电池模组上对应锂电池模组安装位置焊接有螺母23；在每根电池模组安装梁的上端安装有加强梁50；在加强梁的两端焊接有端梁60。

上述结构中优选的，所述加强梁50采用钣金折弯结构，主要包括两个平行的支撑板51和位于支撑板上方一体折弯的上顶板52，所述上定板的上表面均布设有多个定位孔53，定位孔的作用在于定位电池模组，保证模组之间的间隙在尺寸公差范围内；在加强梁两端的焊接有箱体碰撞溃缩端头54，箱体碰撞溃缩端头的外端面与端梁60焊接；所述箱体碰撞溃缩端头由两个平行设置的碰撞溃缩板540构成，两个体碰撞溃缩板分别与加强梁对应侧的支撑板焊接；两个碰撞溃缩板的上部设有向着端梁方向倾斜的坡口541。

上述结构中优选的，所述第一锂电池模组安装梁、第二锂电池模组安装梁和第三锂电池模组安装梁均采用钣金折弯结构，主要包括水平连接部24、竖直支撑部25以及加强梁连接部26；所述水平支撑部与底板焊接，在水平连接部上冲压有凸起27，所述凸起上设有锂电池模组安装孔28；加强梁连接部的上表面沿垂直方向焊接加强梁。

上述结构中优选的，所述加强梁连接部的中间向下设有应力变形槽55。

上述结构中优选的，应力变形槽的形状为三角形结构。

本发明还公开一种基于上述锂电池模组鼓胀测试工装的测试方法：包括以下步骤：

s1、将待测锂电池模组使用3d扫描仪进行扫描；获得锂电池模组原始数据；

s2、使用m6*92的不锈钢螺栓，将锂电池模组固定横向电池模组安装区和纵向电池模组安装区；在横向电池模组安装区内安装有三个锂电池模组，相邻的三个锂电池模组首尾串联相接，并且相邻的三个锂电池模组间隔3～5mm；在纵向电池模组安装区安装有六个锂电池模组，六个锂电池模组首尾串联相接；并且相邻的三个锂电池模组间隔3～5mm；压力传感器的压力值

s3、使用m6*16的螺栓和铜排，将横向模组安装区内的锂电池模组与纵向模组安装区内锂电池模组串联；在相邻的锂电池模组之间安装有检测鼓胀压力的压力传感器；压力传感器采用cpr830-5t-s01型号：cpr16-50kn。量程：0到5吨精度能达到5％。具有体积小，高精度等特点。

s4、按照35℃，1c/1c充放电，放电深度100％，每次充放电之间间隔30min的测试方法，对模组进行充放电循环测试；

s5、期间每100次循环，在电池模组充满电的情况下，使用游标卡尺测量相邻锂电池模组之间的间隙和锂电池模组的长度、宽度变化；每个间隙测量中间鼓胀最严重处，测量3次取平均值，并且记录测量数值；以及此时的压力传感器的压力值，此压力至为锂电池模组鼓胀力的数值；

s6、测试完成之后，将锂电池电池模组卸下，再次使用3d扫描仪进行扫描，获得锂电池模组测试后的数据；然后将此数据与锂电池模组的原始数据进行比对，得出锂电池模组的鼓胀变化情况。

本工装设计，完全模拟真实的电池系统下托盘，和实车电池系统具有相同的结构和强度，并且电池模组的安装方式，间隙值，排列方式，都是符合实际情况的。本工装测试中使用有压力传感器，可以测量模组在不同方向上、不同位置的间隙值，鼓胀量和鼓胀力；可以使测试结果更为贴近真实值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。