一种锂电池热扩散试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及锂电池热扩散试验领域，特别是一种锂电池加热触发热失控的试验装置及试验方法；提供一种锂电池热扩散试验装置，包括泄压阀、防爆红外热像仪、加热棒、锂电池固定装置、防爆箱体、锂电池电压采集装置、信号采集模块、功率控制模块、工业计算机；利用锂电池固定装置实现位置的固定，在锂电池正负极采集电压信号，加热棒均匀环绕于锂电池电芯壳体，加热棒与功率控制模块连接，防爆红外热像仪对锂电池的加热过程进行监测，防爆红外热像仪采集的温度信号与电压信号同时输入到工业计算机的数据处理系统，并绘制高温点温度随加热时间的变化曲线及温度‑电压变化曲线，经过数据处理系统综合分析数据，寻找热失控敏感控制点。

A thermal diffusion test device for lithium battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池热扩散试验装置
本技术涉及锂电池热扩散试验领域，特别是一种锂电池热扩散试验装置。
技术介绍
动力电池系统是由大量的单体和模组组成，只要有一两个电池单体失控即会导致电池失效，然后通过热扩散发生安全问题；随着新能源汽车技术的发展，安全性日益得到重视，动力锂离子电池在过充电、碰撞情况下易引起连锁放热反应造成热失控，造成冒烟、失火甚至爆炸等。单体电芯由于其自身有一定的内阻，在输出电能的同时会产生一定的热量，使得自身温度变高，当自身温度超出其正常工作温度范围间时会影响电池的性能和寿命；电动汽车上的动力电池系统是由多个动力电池单体电芯构成，动力电池系统在工作过程中产生大量的热聚集在狭小的电池箱体内，热量如果不能够及时地快速散出，高温会影响动力电池寿命甚至出现热失控。因此，通过锂电池热扩散试验，获得锂电池热失控发生过程中的温度与电压变化情况对电池热管理系统的设计至关重要；目前常用的锂电池单体热扩散试验中多采用热电偶检测其某一或某几个位置的温度变化，但实际中，单体发热点位置并不确定，热电偶的布置位置极易影响检测结果的可靠性，考虑到实际使用环境的性，目前尚没有综合检测判断锂电池单体的整体温度以及其与电压信号之间的关系的综合试验方法及装置。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述缺陷，提供提高的效率。本技术采用以下技术方案：一种锂电池热扩散试验装置，包括泄压阀、防爆红外热像仪、电池固定装置、加热装置、防爆箱体、电池电压采集装置、信号采集模块、功率控制模块、热电偶温度传感器、工业计算机；所述的泄压阀安装于所述防爆箱体上方；两台所述的防爆红外热像仪分别放置于防爆箱体内，视场方向的轴线均经过锂电池的正极面中心，两台防爆红外热像仪能的视场完全覆盖锂电池的表面；所述电池固定装置，用于将锂电池固定于所述防爆箱体内；所述加热装置，用于给锂电池加热；所述锂电池电压采集装置采集电池的正负极电压信号；所述信号采集模块与所述锂电池电压采集装置相连，采集电池的正负极电压信号；所述的功率控制模块控制所述加热装置给锂电池加热；所述热电偶温度传感器安装于防爆箱内，用于监测装置内的环境温度；所述工业计算机连接协助所述的功率控制模块选择加热功率，所述工业计算机连接读取所述的信号采集模块的电压信号与两台所述的防爆红外热像仪的温度信号，对采集到的数据进行存储及分析。优选的，两台所述的防爆红外热像仪分别放置于防爆箱体内上方的两个对角线处，使得两台防爆红外热像仪能的视场在锂电池的表面有部分区域的重合；使得人员在实验前通过监测锂电池的表面重合区域的温度，监测两台防爆红外热像仪对该区域的取值是否一致，达到预先校准两台防爆红外热像仪的效果。优选的，所述防爆箱体内底部正中设有置物板；所述锂电池固定装置安装于置物板上，用于固定不同大小的锂电池；所述的锂电池固定装置包括滑动轨道和电池支架；三条所述的滑动轨道沿圆周方向均匀分布安装在置物板上；每条滑动轨道均安装有一个电池支架；所述电池支架可根据锂电池的半径于滑动轨道上移动或固定；使得本技术可以固定不同直径的锂电池。优选的，所述加热装置为加热棒，三根所述加热棒分别固定于三个电池支架上，使得三根加热棒可以紧贴不同直径的锂电池进行加热。优选的，所述锂电池电压采集装置包括锂电池负极电压弹簧采集结构、锂电池正极电压采集结构；所述锂电池负极电压弹簧采集结构安装于置物板的正中心位置；所述锂电池正极电压采集结构设有可根据锂电池的结构尺寸调整长度与高度的转轴支架，方便对于不同直径的锂电池进行电压采集。优选的，所述工业计算机对采集到的电压数据与温度数据进行实时存储，并实时显示电压变化曲线与红外图像，同时后台实现数据的详细分析，在试验结束后显示最终分析结果。优选的，所述工业计算机为人机交互界面，所述的人机交互界面中包括系统参数设置区，电压曲线显示区、热分布图像显示区、结果显示区等区域组成。优选的，所述热电偶温度传感器有两台，分别安放在防爆箱体内的前上方与后下方，使得监测环境温度更为准确。一种进行锂电池热扩散的试验方法，包括如下步骤：步骤一、使用锂电池固定装置固定锂电池的位置，并保证锂电池表面与加热装置接触良好；步骤二、启动工业计算机，开启试验系统，设置模块，设置系统的加热功率、电压信号采样率、红外热像仪采样率等参数后，退出参数设置模块；步骤三、工业计算机对两台防爆红外热像仪进行温度标定，两台防爆红外热像仪检测的相同区域，得到相同温度，开始试验；试验系统进入监测工作状态，当环境温度值不在设定区间时，弹出对话框提示；步骤四、通过锂电池电压采集装置、两台防爆红外热像仪同步采集锂电池加热过程中正负极间电压信号与电池壳体表面的温度信号，通过信号采集模块传入工业计算机，工业计算机同时分析电压信号与温度信号之间的关系；4.1、以加热装置开始工作为判断依据，作为电压与温度的数据采集、存储的触发信号，以减少系统中冗余数据；4.2、两台防爆红外热像仪检测的锂电池壳体的温度信号以视频序列形式存储于数据库中，并以矩阵数据形式存储于文本文件中，以保证完整的温度信息，用于试验结束后离线数据分析，在系统显示界面实时显示电压曲线与电池表面温度热像图；4.3、加热装置停止加热时，检测系统给与声光报警处理，以提醒试验人员，可根据锂电池的工作环境标志设置加热装置停止加热的条件；4.4、对每一帧热图像序列提取最高温度点，则从第1帧热图像至第n帧热图像的最高温度点记录为：T11，T22，T33……Tnn，并记录最高温度点所在位置L1，L2，L3……Ln，提取每一帧热图像序列在L1，L2，L3……Ln位置的温度数据，形成矩阵A；其中，T11代表第一帧热图像最高温度，其所在位置L1处，在2帧，第3帧至第n帧图像的温度T12T13…T1n；T22代表第二帧热图像最高温度，其所在位置L2处，在1帧，第3帧至第n帧图像的温度T21T23…T2n；4.5、分析矩阵An中的行向量之间的相似性，确定最具代表性的行向量[Tm2Tm3…Tmn]代表该电芯的热扩散温度变化过程；4.6、寻找电芯正负极的电压变化最快时的电压值，记录为V1，寻找V1时刻对应的热图像矩阵Av，在Av中提出最高温度点Tnv；步骤五、单次电芯热扩散试验结束时，系统主界面绘制温度电压关系的变化曲线，在检测界面显示该曲线。本技术的有益效果在于，本技术提供了一种锂电池热扩散试验的装置及试验方法，克服了传统热电偶检测位置的不确定性以及热电偶检测受接触面影响等问题，实现了电芯热扩散温度检测的全面性与检测结果的实时性；本技术使用方便，可方便的对不同大小的电芯进行测试，同时有效的保证了检测结果的可靠性。附图说明图1是本技术的示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案更加清楚，以下结合附图及实施例，以18650锂电池电芯的热扩散试验为例对本技术进行进一步说明：如图1所示的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池热扩散试验装置，其特征在于：包括泄压阀、防爆红外热像仪、电池固定装置、加热装置、防爆箱体、电池电压采集装置、信号采集模块、功率控制模块、热电偶温度传感器、工业计算机；/n所述的泄压阀安装于所述防爆箱体上方；/n两台所述的防爆红外热像仪分别放置于防爆箱体内，视场方向的轴线均经过锂电池的正极面中心，两台防爆红外热像仪能的视场完全覆盖锂电池的表面；/n所述电池固定装置，用于将锂电池固定于所述防爆箱体内；/n所述加热装置，用于给锂电池加热；/n所述锂电池电压采集装置采集电池的正负极电压信号；/n所述信号采集模块与所述锂电池电压采集装置相连，采集电池的正负极电压信号；/n所述的功率控制模块控制所述加热装置给锂电池加热；/n所述热电偶温度传感器安装于防爆箱内，用于监测装置内的环境温度；/n所述工业计算机连接协助所述的功率控制模块选择加热功率，所述工业计算机连接读取所述的信号采集模块的电压信号与两台所述的防爆红外热像仪的温度信号，对采集到的数据进行存储及分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池热扩散试验装置，其特征在于：包括泄压阀、防爆红外热像仪、电池固定装置、加热装置、防爆箱体、电池电压采集装置、信号采集模块、功率控制模块、热电偶温度传感器、工业计算机；
所述的泄压阀安装于所述防爆箱体上方；
两台所述的防爆红外热像仪分别放置于防爆箱体内，视场方向的轴线均经过锂电池的正极面中心，两台防爆红外热像仪能的视场完全覆盖锂电池的表面；
所述电池固定装置，用于将锂电池固定于所述防爆箱体内；
所述加热装置，用于给锂电池加热；
所述锂电池电压采集装置采集电池的正负极电压信号；
所述信号采集模块与所述锂电池电压采集装置相连，采集电池的正负极电压信号；
所述的功率控制模块控制所述加热装置给锂电池加热；
所述热电偶温度传感器安装于防爆箱内，用于监测装置内的环境温度；
所述工业计算机连接协助所述的功率控制模块选择加热功率，所述工业计算机连接读取所述的信号采集模块的电压信号与两台所述的防爆红外热像仪的温度信号，对采集到的数据进行存储及分析。


2.根据权利要求1所述的一种锂电池热扩散试验装置，其特征在于：两台所述的防爆红外热像仪分别放置于防爆箱体内上方的两个对角线处，使得两台防爆红外热像仪能的视场在锂电池的表面有部分区域的重合。


3.根据权利要求1所述的一种锂电池热扩散试验装置，其特征在于：
所述防爆箱体内底部正中设有置物板；
所述锂电池固定装置安装于置物板上，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：范秋月，陈晓济，
申请(专利权)人：福建易动力电子科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35