新能源汽車作為解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的重要途徑，近年來得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。電池作為新能源汽車的核心部件，其安全性直接關(guān)系到車輛的運行安全和用戶的生命財產(chǎn)安全。在實際使用過程中，電池可能會遭受各種意外沖擊，如車輛碰撞、外物撞擊等，因此開展電池重物沖擊試驗對于評估電池的安全性能具有重要意義。通過模擬真實場景中的沖擊情況，深入了解電池在沖擊載荷下的力學(xué)響應(yīng)、熱響應(yīng)以及電性能變化，有助于發(fā)現(xiàn)電池設(shè)計和制造過程中的潛在安全隱患，從而為改進(jìn)電池技術(shù)和提高電池安全性提供有力支持。

試驗裝置與材料

（一）試驗裝置

電池重物沖擊試驗機(jī)：錘頭電動升降，自動定位沖擊高度，設(shè)備具有鋼化玻璃防爆觀察窗，可安全觀察內(nèi)部測試情況。箱內(nèi)提供照明裝置，便于試驗中觀察樣品狀態(tài)。具備煙感和排煙系統(tǒng)，可將試驗樣品產(chǎn)生的煙霧排出。箱體四周為鋼板+阻燃吸音棉，具備防爆泄壓和阻燃降噪。具備安全門電磁鎖開關(guān)，測試過程中無法打開屏蔽門，有效防止誤傷。

設(shè)備型號：電池重物沖擊試驗機(jī)S-BI

落球重量： 9.1kg、10kg；

誤差：±0.1kg

可測試電池最大尺寸：1000mm*400mm*300mm （長*寬*高）

沖擊棒規(guī)格： 直徑 15.8mm±0.1mm

材質(zhì)：SUS316#不銹鋼

沖擊高度：0~1000mm可調(diào)；誤差±1mm

沖擊模式：:自動回位， 自動抓錘

控制方式：觸摸屏

（二）實驗設(shè)備主要功能

1、電池夾具：專門設(shè)計的電池夾具，在固定電池方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它不僅能夠確保電池在試驗過程中被牢固固定，使沖擊方向準(zhǔn)確垂直于電池表面，還具備樣品厚度自動補(bǔ)償功能。該夾具采用了可自適應(yīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，借助高精度的位移傳感器和智能控制系統(tǒng)，當(dāng)不同厚度的電池樣品安裝時，夾具能夠自動檢測樣品厚度，并相應(yīng)地調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保始終對電池提供穩(wěn)定且合適的夾持力，避免因樣品厚度差異導(dǎo)致的固定不牢或受力不均等問題。夾具材料選用高強(qiáng)度合金，經(jīng)過特殊的熱處理工藝，具備出色的強(qiáng)度與韌性，在沖擊過程中自身不會發(fā)生變形或損壞，保障試驗的順利進(jìn)行。

2、、煙霧檢測系統(tǒng)：為及時察覺電池在沖擊試驗過程中可能出現(xiàn)的異常情況，試驗裝置配備了靈敏度極高的煙霧檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的光學(xué)煙霧傳感器，能夠在第一時間檢測到試驗區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的極微量煙霧。一旦檢測到煙霧，系統(tǒng)將立即觸發(fā)警報，并向數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)發(fā)送信號，以便研究人員及時采取應(yīng)對措施，防止可能出現(xiàn)的安全事故進(jìn)一步惡化。

3、安全防護(hù)功能：整個試驗裝置被嚴(yán)密的安全防護(hù)裝置所包圍。防護(hù)裝置采用高強(qiáng)度的透明防爆材料制作，既能夠有效阻擋試驗過程中可能飛濺出的電池碎片和其他雜物，保障試驗人員的人身安全，又方便研究人員在試驗過程中對電池狀態(tài)進(jìn)行直觀觀察。同時，試驗裝置還配備了完善的接地保護(hù)系統(tǒng)，以及針對電氣設(shè)備的漏電保護(hù)、過載保護(hù)等多重安全保護(hù)機(jī)制，從多個方面確保試驗過程的安全可靠。在試驗操作區(qū)域，設(shè)置了緊急停止按鈕，一旦出現(xiàn)緊急情況，試驗人員可立即按下按鈕，停止所有試驗設(shè)備的運行，最大限度降低安全風(fēng)險。

試驗方法與流程

（一）試驗方法

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和研究需求，確定采用不同質(zhì)量的重物從不同高度進(jìn)行自由落體沖擊電池的方法。通過改變重物質(zhì)量和下落高度，模擬不同嚴(yán)重程度的沖擊工況。具體設(shè)置了三組試驗條件，分別為：重物質(zhì)量 5kg，下落高度 0.5m；重物質(zhì)量 8kg，下落高度 0.8m；重物質(zhì)量 10kg，下落高度 1m。每組試驗重復(fù)進(jìn)行三次，以確保試驗結(jié)果的可靠性和重復(fù)性。

（二）試驗流程

1. 電池準(zhǔn)備：將預(yù)處理后的電池安裝在電池夾具上，確保安裝牢固且沖擊位置準(zhǔn)確。
2. 設(shè)備調(diào)試：檢查沖擊試驗機(jī)、溫度監(jiān)測系統(tǒng)、電壓電流監(jiān)測系統(tǒng)等設(shè)備的工作狀態(tài)，確保設(shè)備正常運行。設(shè)置好數(shù)據(jù)采集參數(shù)，包括采樣頻率、采集時長等。
3. 沖擊試驗：將選定質(zhì)量的重物提升至預(yù)定高度，然后釋放重物使其自由落體沖擊電池。在沖擊過程中，實時采集力、位移、溫度、電壓和電流等數(shù)據(jù)。
4. 結(jié)果記錄與分析：沖擊試驗結(jié)束后，停止數(shù)據(jù)采集，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。觀察電池外觀是否有變形、破裂、漏液等現(xiàn)象，記錄電池在沖擊后的開路電壓、容量等性能參數(shù)，并與沖擊前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分析電池在沖擊載荷下的性能變化規(guī)律。

試驗結(jié)果與分析

（一）電池外觀變化

（二）溫度變化分析

（三）電壓電流變化分析

（四）失效模式分析

通過北京沃華慧通測控技術(shù)有限公司本次電池重物沖擊試驗，深入研究了新能源汽車電池在沖擊載荷下的性能變化和失效模式。結(jié)果表明，沖擊能量對電池的安全性和性能具有顯著影響，隨著沖擊能量的增加，電池外殼變形破裂風(fēng)險增大，內(nèi)部溫度升高，電性能下降明顯，甚至可能引發(fā)熱失控等嚴(yán)重安全問題。

基于試驗結(jié)果，為提高新能源汽車電池的安全性，在電池設(shè)計階段應(yīng)優(yōu)化電池外殼結(jié)構(gòu)和材料，增強(qiáng)其抗沖擊能力；同時，改進(jìn)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)和隔膜材料，降低內(nèi)部短路的風(fēng)險。在未來的研究中，慧通測控可以進(jìn)一步開展不同類型電池的對比沖擊試驗，深入探究電池材料、結(jié)構(gòu)與抗沖擊性能之間的關(guān)系，為電池安全標(biāo)準(zhǔn)的完善和提升提供更豐富的理論和實踐依據(jù)。此外，結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，建立準(zhǔn)確的電池沖擊模型，對電池在復(fù)雜沖擊工況下的響應(yīng)進(jìn)行預(yù)測和分析，將有助于更高效地指導(dǎo)電池的設(shè)計和優(yōu)化。