电动汽车高压电池包跌落试验验证

电动汽车的高压子系统和组件作为主要安全部件，必须不断知足日益严苛的安全哀求。
电池包跌落试验作为安全评估中的一项，用于评定运输过程中，电池包在受到垂直方向冲击时的耐冲击强度以及电池包外壳体对电池单体和模组的保护能力。

本文先容如何在跌落测试期间，丈量高压电池组内部和外部的加速度以验证电池包安全性。
CSM丈量技能供应了一种大略的办理方案：采取单个丈量系统，以高达100KHZ的采样频率同步丈量高压和低压部件的数据旗子暗记。

背景

电动汽车中高压部件的可靠性和安全性对汽车制造商和一级供应商提出了新的寻衅：高压组件必须经由各种测试，以确保乘员在任何情形下以及在车辆全体生命周期内的安全。
电池包的跌落试验作为GB/T 31467.3-2015标准中的一项（图1），用于考察电池包的耐冲击强度。
本文先容的丈量系统方案，对GB 38031-2020中电池包振动、机器冲击、仿照碰撞试验中加速度或其它仿照量的丈量都有借鉴意义。

本文以“韩国机动车安全标准”（KMVSS）为例先容如何对电池组进行跌落测试。
其它国家的测试类似（见图 1）。
KMVSS规定电池组（电量达到80%）必须从4.90米高度跌落到混凝地皮板上。
该测试是一系列安全测试的一部分，旨在确保电池在某些极度情形下不会爆炸或着火。

图1 | 国际标准中电池跌落式实验条件

面临的寻衅

进行跌落测试时，须要在高压电池组内部和外部的不同点丈量加速度。
在电池包内部，加速度传感器在确保高压安全的情形下采集数据，并与安装在电池包外壳外部的加速度传感器同步采集。
如果没有高压安全丈量系统，电池包内的仪器可能因导电而严重破坏数据采集设备，并且可能危及生命。
此外，必须以高采样率进行丈量，以记录撞击发生时旗子暗记的动态变革过程。

办理方案

1、所有丈量模块都放置在跌落高度的一半处，以优化旗子暗记线束的长度并最大限度地减少旗子暗记滋扰。

2、电池包内的加速度丈量：利用标准的IEPE加速度传感器，专用的高压安全传感器线束通过密封套插入电池组，以实现传感器的高压安全隔离。
电池组内，三个IEPE单轴加速度传感器通过一个微型适配器盒连接到传感器线束，并终极将数据传输到HV IEPE 3 FL100。

3、电池包内的加速度传感器数据由CSM HV IEPE 3 FL100高压丈量模块记录。
该丈量模块专为在HV环境中利用IEPE传感器而开拓，并以每个通道高达100 kHz 的数据速率记录来自加速度传感器的数据。

4、电池包外的加速度丈量：安装在电池包外壳上的其它加速度传感器的数据由CSM AD4 ECAT IE100丈量模块采集。
该模块以每通道高达100 kHz的数据速率记录加速度传感器传来的数据。

5、XCP Gateway通过集成以太网分布式系统时钟同步方法确保两个丈量模块的数据高精度同步，从而实现电池包内外所有丈量值的同步采集。
此外XCP Gateway也是数据采集软件的接口，将来自EtherCAT总线的旗子暗记转换为基于XCP on Ethernet协议报文的旗子暗记。

6、利用Vector公司集成CSM丈量模块的采集软件进行实时数据采集和剖析，如vMeasure或CANape，可实现自动化丈量，数据剖析后处理以及脚本二次开拓等功能，并可同步实时监控总线传来的旗子暗记。

方案上风

> 该方案借助CSM的高压丈量技能，可在跌落测试期间安全地丈量高压电池组内的旗子暗记。

> 采取单个丈量系统便能从高压环境内部和外部采集数据，方案便捷可靠。

> 能够实现同步数据采集并以100 kHz的高采样频率采集跌落测试中的加速度实时动态数据。

> 与Vector丈量软件适配，实现数据实时剖析以及回放。

干系产品

HV IEPE3 FL100

CSM的HV IEPE3 FL100 丈量模块专为高压环境下利用IEPE传感器进行丈量而设计，例如加速度传感器，压力和力传感器等在高压环境丈量。
它供应三个仿照量输入接口，带有用于连接IEPE传感器的特定传感器电源。
丈量频率单通道可达100KHz，K960传感器线束专为该模块设计，可确保IEPE传感器在高压环境中的安全运行。

AD4 ECAT MM Series - Type IE100

AD4 ECAT MM Series是一款运用于汽车丈量技能领域的高速仿照旗子暗记丈量模块。
该模块每个通道的丈量频率可达100kHz。
各通道间电气隔离，传感器勉励电压可达到直流24V，因此该丈量模块非常适宜于IEPE传感器。
各旗子暗记输入通道可同步采样，模块间同步精度高于1s，支持基于IEEE 1451.4 TEDS功能。

XCP-Gateway Basic

CSM的XCP-Gateway协议转换器是专门为CSM EtherCAT微型模块系列开拓的，以完成多通道高速率丈量任务。
XCP网关许可将基于XCP on Ethernet丈量数据协议同CSM EtherCAT丈量模块相连接，从而使得EtherCAT丈量采集的优点和基于XCP标准通信的灵巧性集于一体。

EtherCAT与XCP on Ethernet标准协议的转换：

EtherCAT: 所有丈量旗子暗记的同步韶光精度小于1sXCP on Ethernet：丈量旗子暗记韶光戳精度为1s

至少能知足100个ECAT通道最高10KHz采样丈量。

注：图文内容源自Vector。