專利名稱：一種動力電池組環(huán)境模擬測試裝置及測試方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種動力電池組環(huán)境模擬測試裝置，用于模擬動力電池成組應用的實際環(huán)境條件(包括溫度、濕度、振動、沖擊、搖擺等)和坦克裝甲車輛實際運行工況(含各種氣候條件及路面狀況)而設計的測試平臺。還涉及上述動力電池組環(huán)境模擬測試裝置的控制方法。
背景技術：
隨著新能源汽車行業(yè)示范運營范圍的擴大，新能源汽車示范運營培育了多個具有新能源汽車核心技術的整車及零部件企業(yè)，形成了專業(yè)化的人才隊伍，積累了大量的實際運行數據、成功的經驗，同時也存在諸如電池性能衰減快、使用壽命短、使用環(huán)境有局限性、可靠性有待提高等問題。動力電池系統(tǒng)的環(huán)境適應性成為評價其性能優(yōu)劣的重要指標。通過模擬動力電池系統(tǒng)實際使用的環(huán)境和不同的使用工況，建成動力電池成組應用測試平臺，然而，現有動力電池系統(tǒng)環(huán)境模擬有諸多不足，只進行單一環(huán)境模擬試驗，如振動、濕熱、高溫、低溫等，不能完全模擬電池系統(tǒng)真實工作環(huán)境，在試驗階段不能對電池系統(tǒng)有效考核，導致電池系統(tǒng)在實際運行時存在安全隱患。本發(fā)明可同時模擬動力電池使用中的六個自由度的運動、溫度變化、濕度變化，對動力電池系統(tǒng)和其他車輛零部件的綜合環(huán)境適應性考核。

發(fā)明內容
針對現有的不足，本發(fā)明提供一種用于動力電池組的環(huán)境模擬測試裝置及其測試方法。測試裝置包括用來放置被測電池的測試室，帶動測試室運動的六自由度運動臺體，向測試室傳送經溫濕度處理后的氣體的溫濕度交變試驗箱，以及實現測試室和溫濕度交變試驗箱氣流相通的風道。本發(fā)明中風道可以被若干個多角度運動支架支撐，六自由度運動臺體可以被六臺電動缸驅動。本發(fā)明的測試室內可設有溫濕度傳感器；溫濕度交變試驗箱設有制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、除濕及排水系統(tǒng)，以及空氣循環(huán)系統(tǒng)，由空氣循環(huán)系統(tǒng)將經溫濕度處理后的氣體經風道送入測試室。本發(fā)明的動力電池組環(huán)境模擬測試裝置還設有控制系統(tǒng)，包括發(fā)送測試室運動模式命令和/或測試室溫濕度環(huán)境指令的主控制器；接收主控制器運動模式指令，驅動六自由度運動臺體運動，并能實現六自由度運動臺體運動模式監(jiān)測-調整閉環(huán)控制的六自由度運動平臺控制系統(tǒng)；接收主控制器溫濕度環(huán)境指令，驅動溫濕度交變試驗箱傳送溫濕度處理后的氣體，并能實現測試室內溫濕度監(jiān)測-調整閉環(huán)控制的溫濕度交變試驗箱控制系統(tǒng)。本發(fā)明的六自由度運動平臺控制系統(tǒng)可以包括六自由度運動平臺控制器，伺服驅動器，旋轉編碼器和霍爾原件。其中，六自由度運動平臺控制器接收主控制器運動模式指令，進而向伺服驅動器發(fā)出控制指令，接收由旋轉編碼器和/或霍爾元件反饋的運動數據，將其和主控制器運動模式指令相比較，繼而向伺服驅動器發(fā)出調整指令；同時六自由度運動平臺控制器將運動數據向主控制器反饋，需要時，該數據作為測試觸發(fā)信號。伺服驅動器接收控制或調整指令，驅動伺服電機旋轉，并帶動滾珠絲杠轉動，滾珠絲杠與滾珠螺母配合，將轉動變換為缸筒的直線運動。旋轉編碼器測量伺服電機或滾珠絲杠運動數據并將數據反饋?；魻栐y量缸桶位置，從而測量出六自由度運動平臺運動曲線，并將數據反饋。本發(fā)明的溫濕度交變試驗箱控制系統(tǒng)包括溫濕度交變試驗箱控制器和溫濕度傳感器。溫濕度交變試驗箱控制器接受主控制器溫濕度環(huán)境指令，并接收設在測試室內的溫濕度傳感器的溫濕度數據，將其和主控制器溫濕度環(huán)境指令相比較，驅動或調整溫濕度交變試驗箱空氣循環(huán)系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，加濕系統(tǒng)和/或除濕及排水系統(tǒng)；同時溫濕度交變試驗箱控制器將溫濕度數據向主控制器反饋，需要時，該數據作為測試觸發(fā)信號；溫濕度傳感器測量測試室內溫濕度，并將測得的數據反饋給溫濕度交變試驗箱控制器。本發(fā)明的動力電池環(huán)境模擬測試方法，包括第一步，將被測電池固定在測試室中；第二步，主控制器發(fā)送測試室運動模式指令和/或測試室溫濕度環(huán)境指令；第三步，六自由度運動平臺控制系統(tǒng)接收主控制器運動模式指令，驅動六自由度運動臺體運動，并實現六自由度運動臺體運動模式監(jiān)測-調整閉環(huán)控制；和/或溫濕度交變試驗箱控制系統(tǒng)接收主控制器溫濕度環(huán)境指令，驅動溫濕度交變試驗箱傳送溫濕度處理后的氣體，并實現測試室內溫濕度監(jiān)測-調整閉環(huán)控制；第四步，主控制器發(fā)出測試電池性能指令，測試數據反饋至主控制器。本發(fā)明的測試方法能夠準確模擬電池系統(tǒng)的使用環(huán)境，有效測試新型動力電池系統(tǒng)在復現路面譜及特定的溫濕度或溫濕度變化等動態(tài)環(huán)境下的電性能、可靠性以及安全性。


圖1為本發(fā)明的動力電池組環(huán)境模擬測試裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明的動力電池組環(huán)境模擬測試裝置的控制流程圖
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、內容、和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。選擇電動缸驅動的機電式六自由度運動臺體6可實現正弦波、其它規(guī)則波及隨機譜的輸入和運動復現。可以實現任意單自由度的模擬試驗，又可以實現任意多自由度的組合試驗(包括2個自由度、3個自由度、4個自由度、5個自由度、6個自由度的任意組合)。測試室I可安裝在六自由度運動臺面2的上面，由于測試室I底部要承受動力電池的重量，所以風道口開在側面或頂部，風道3連接在測試室I的風道開口處。測試室I及被測電池組隨六自由度運動臺體6運動時，風道3也隨著一起運動，所以會不斷的被拉伸及彎曲，通過多角度運動支架5的支撐，可使風道3隨著測試室進行任意自由度的擺動，并保證風道的可靠安全運行。六自由度運動平臺運動時，溫濕度交變試驗箱4通過風道3對測試室進行制冷、力口濕、加熱和除濕來控制動態(tài)模擬環(huán)境測試系統(tǒng)的溫濕度環(huán)境。由動態(tài)模擬環(huán)境測試系統(tǒng)主控器通過系統(tǒng)總線同時向六自由度運動平臺控制器和溫濕度交變試驗箱控制器發(fā)出環(huán)境控制指令，六自由度運動平臺控制器向伺服驅動器發(fā)出控制指令，伺服驅動器驅動伺服電機旋轉，并帶動滾珠絲杠轉動，滾珠絲杠與滾珠螺母配合，將轉動變換為缸筒的直線運動，當六臺電動缸按軟件設定的方式運動時，即可實現平臺六個自由度的運動。同時，伺服電機的運動信息通過旋轉編碼器反饋至六自由度運動平臺控制器，六自由度運動平臺控制器將沖數據最終轉換為電動缸位移量，實現閉環(huán)控制。這樣就達到整個運動過程的程序控制。并且通過霍爾原件測試缸桶位置，從而測試出六自由度運動平臺真實的運動曲線，并將數據反饋至六自由度運動平臺控制器。溫濕度交變試驗箱控制器根據軟件輸入參數可分別向制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)發(fā)出控制指令，制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、除濕及排水系統(tǒng)控制測試室的溫、濕度環(huán)境，測試室內的溫濕度傳感器可將環(huán)境測試參數反饋給溫濕度交變試驗箱控制器，形成閉環(huán)控制。六自由度運動平臺控制器和溫濕度交變試驗箱控制器分別將測試參數通過總線反饋至動態(tài)模擬環(huán)境試驗系統(tǒng)主控器，存儲此參數，測試數據同時可作為觸發(fā)信號。本發(fā)明的動態(tài)模擬環(huán)境試驗系統(tǒng)控制方法，采用集成控制方案，使六自由度試驗臺與溫度濕度交變濕熱試驗箱可分別單獨控制，亦可統(tǒng)一控制，測試數據亦可作為彼此控制條件。本發(fā)明的動力電池組環(huán)境模擬測試裝置的測試技術指標如下1)運動系統(tǒng)額定載荷為3000Kg ；2)運動系統(tǒng)位移、速度、加速度指標如下表所示
權利要求
1.一種動力電池組環(huán)境模擬測試裝置，其特征在于，包括用來放置被測電池的測試室(I)，帶動測試室(I)運動的六自由度運動臺體(6)，向測試室(I)傳送經溫濕度處理后的氣體的溫濕度交變試驗箱(4)，以及實現測試室(I)和溫濕度交變試驗箱(4)氣流相通的風道⑶。
2.如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，風道(3)被若干個多角度運動支架(5)支撐。
3.如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，六自由度運動臺體(6)被六臺電動缸驅動。
4.如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，測試室(I)內設有溫濕度傳感器；溫濕度交變試驗箱(4)設有制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、除濕及排水系統(tǒng)，以及空氣循環(huán)系統(tǒng)，由空氣循環(huán)系統(tǒng)將經溫濕度處理后的氣體經風道(3)送入測試室(I)。
5.如權利要求1 4所述的測試裝置，其特征在于，該裝置還設有控制系統(tǒng)，其包括發(fā)送測試室(I)運動模式命令和/或測試室(I)溫濕度環(huán)境指令的主控制器； 接收主控制器運動模式指令，驅動六自由度運動臺體(6)運動，并能實現六自由度運動臺體(6)運動模式監(jiān)測-調整閉環(huán)控制的六自由度運動平臺控制系統(tǒng)； 接收主控制器溫濕度環(huán)境指令，驅動溫濕度交變試驗箱(4)傳送溫濕度處理后的氣體，并能實現測試室(I)內溫濕度監(jiān)測-調整閉環(huán)控制的溫濕度交變試驗箱控制系統(tǒng)。
6.如權利要求5所述的測試裝置，其特征在于，六自由度運動平臺控制系統(tǒng)包括六自由度運動平臺控制器，其接收主控制器運動模式指令，進而向伺服驅動器發(fā)出控制指令，接收由旋轉編碼器和/或霍爾元件反饋的運動數據，將其和主控制器運動模式指令相比較，繼而向伺服驅動器發(fā)出調整指令；同時六自由度運動平臺控制器將運動數據向主控制器反饋，需要時，該數據作為測試觸發(fā)信號； 伺服驅動器，其接收控制或調整指令，驅動伺服電機旋轉，并帶動滾珠絲杠轉動，滾珠絲杠與滾珠螺母配合，將轉動變換為缸筒的直線運動； 旋轉編碼器，其測量伺服電機或滾珠絲杠運動數據并將數據反饋； 霍爾原件，其測量缸桶位置，從而測量出六自由度運動平臺運動曲線，并將數據反饋。
7.如權利要求5所述的測試裝置，其特征在于，溫濕度交變試驗箱控制系統(tǒng)包括溫濕度交變試驗箱控制器，其接受主控制器溫濕度環(huán)境指令，接收設在測試室(I)內的溫濕度傳感器的溫濕度數據，將其和主控制器溫濕度環(huán)境指令相比較，驅動或調整溫濕度交變試驗箱(4)空氣循環(huán)系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，加濕系統(tǒng)和/或除濕及排水系統(tǒng)；同時溫濕度交變試驗箱控制器將溫濕度數據向主控制器反饋，需要時，該數據作為測試觸發(fā)信號； 溫濕度傳感器，其測量測試室(I)內溫濕度，并將測得的數據反饋給溫濕度交變試驗箱控制器。
8.—種動力電池環(huán)境模擬測試方法，其特征在于， 第一步，將被測電池固定在測試室(I)中； 第二步，主控制器發(fā)送測試室⑴運動模式指令和/或測試室⑴溫濕度環(huán)境指令； 第三步，六自由度運動平臺控制系統(tǒng)接收主控制器運動模式指令，驅動六自由度運動臺體(6)運動，并實現六自由度運動臺體(6)運動模式監(jiān)測-調整閉環(huán)控制；和/或 溫濕度交變試驗箱控制系統(tǒng)接收主控制器溫濕度環(huán)境指令，驅動溫濕度交變試驗箱(4)傳送溫濕度處理后的氣體，并實現測試室(I)內溫濕度監(jiān)測-調整閉環(huán)控制； 第四步，主控制器發(fā)出測試電池性能指令，測試數據反饋至主控制器。
9.如權利要求8所述的測試方法，其特征在于， 六自由度運動平臺控制系統(tǒng)中的六自由度運動平臺控制器，接收主控制器運動模式指令，進而向伺服驅動器發(fā)出控制指令；伺服驅動器驅動伺服電機旋轉，并帶動滾珠絲杠轉動，滾珠絲杠與滾珠螺母配合，將轉動變換為缸筒的直線運動； 六自由度運動平臺控制器接收由旋轉編碼器和/或霍爾元件反饋的運動數據，將其和主控制器運動模式指令相比較，繼而向伺服驅動器發(fā)出調整指令；同時六自由度運動平臺控制器將運動數據向主控制器反饋，需要時，該數據作為測試觸發(fā)信號。
10.如權利要求8所述的測試方法，其特征在于，溫濕度交變試驗箱控制系統(tǒng)中的溫濕度交變試驗箱控制器，接收主控制器溫濕度環(huán)境指令； 溫濕度交變試驗箱控制器接收設在測試室(I)內的溫濕度傳感器的溫濕度數據，將其和主控制器溫濕度環(huán)境指令相比較，驅動或調整溫濕度交變試驗箱(4)空氣循環(huán)系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，加濕系統(tǒng)和/或除濕及排水系統(tǒng)；同時溫濕度交變試驗箱控制器將溫濕度數據向主控制器反饋，需要時，該數據作為測試觸發(fā)信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動力電池組環(huán)境模擬測試裝置及測試方法。測試裝置包括用來放置被測電池的測試室(1)，帶動測試室(1)運動的六自由度運動臺體(6)，向測試室(1)傳送經溫濕度處理后的氣體的溫濕度交變試驗箱(4)，以及實現測試室(1)和溫濕度交變試驗箱(4)氣流相通的風道(3)。
文檔編號G01R31/36GK103064029SQ201210554878
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權日2012年12月20日
發(fā)明者胡道中, 佟玉琦, 高洪波, 張躍強, 陳芬, 佟蕾, 王子冬, 張京偉, 徐春常, 房寶元 申請人:中國北方車輛研究所