一种电动自行车用锂离子电池安全检测装置及方法制造方法及图纸

技术编号:15434640 阅读:9 留言:0更新日期:2017-05-25 17:51
本发明专利技术涉及一种电动自行车用锂离子电池的安全检测装置及方法,该装置包括防爆箱体3、底座2、充电装置16、放电装置17、超声波探头4、加热装置15、第二温度传感器8、摄像机5、进气孔6、出气孔7等部件,可以同时检测析锂、变形、燃点等安全参数。该发明专利技术一次性实现电池的多项安全性能参数的检测、评估,不仅弥补了电动自行车用锂离子电池安全性能检测的技术空白,并且有效提高检测效率。

Device and method for detecting safety of lithium ion battery for electric bicycle

The invention relates to a safety device and method for detecting lithium ion battery for electric bicycle, which comprises a box body 3, explosion-proof base 2, charging device 16, discharge device 17, ultrasonic probe 4, heating device 15, second, 5, 8 temperature sensor camera inlet 6 and an air hole 7 and other components can be detected safety parameters analysis of lithium, deformation, etc. at the same time. The invention realizes the detection and evaluation of a plurality of safety performance parameters of the battery at one time, and not only makes up the technical gap of the safety performance test of the lithium ion battery used for the electric bicycle, but also effectively improves the detection efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种电动自行车用锂离子电池安全检测装置及方法
本专利技术属于电池检测领域,尤其涉及一种电动自行车用锂离子电池安全检测装置及方法。
技术介绍
锂离子电池被认为是性能最为优越的可充电电池,有“终极电池”之称。虽然产业化只有十多年的时间,市场对于锂离子电池的巨大需求,以及人力、物力、财力的大规模投入,引导该行业逐渐走强,使锂离子电池在电动自行车的应用成为可能。电动自行车用锂离子电池,为近年来新发展和商品化的一种电池体系,其替代铅酸蓄电池作为电动自行车动力已成为必然趋势。锂离子动力电池具有工作电压高、体积小、重量轻,比能量高、循环寿命长、快速充电等优良特性。这些特点可解决电动自行车设计中的瓶颈问题,极大提高综合性能。目前,锂离子动力电池成本还比较高,占到整车成本的1/3到1/2,远大于铅酸电池在整车成本中的比重。但随着技术的进步和成熟,在电动自行车上采用锂电池,是未来电动自行车发展的趋势。电动自行车用锂离子电池,在具备众多优点的同时,由于比能量高,材料稳定性相对差,安全问题也日益突出。电动自行车用锂离子电池的重量约为4公斤,比手机电池大100多倍,储存的能量也相应增加上百倍,能量的增加也意味着危险性的大幅提高。同时,锂离子电池组的单体电池间存在差异,充电时,部分电池被过充,部分电池未充满电,放电时部分电池未放完电,部分则被过放,恶性循环,电池容易发生危险。同时,因为电动自行车用锂离子电池使用环境的特殊性,更多的发生挤压,针刺、浸水等情况,对其性能有特殊要求。在自行车用锂离子电池研发和使用中,曾多次出现爆炸和燃烧事件,电池自燃的事件也多次发生。随着自行车用锂离子电池的快速发展、普及,商品化已经成为必然的趋势。急需开展相关安全性能技术研究,为我国相关法律法规的制定实施提供必要的技术支持,以保障电池产品生产及使用安全。自行车用锂离子电池的安全性能检测关键技术的研究,将促进我国电池健康、有序地发展,同时也为应对国外技术性贸易壁垒提供强有力的科技支撑。尤其是在现阶段,掌握先机,采取主动,才能保证我国在自行车用锂离子电池的全面商品化的时期,在世界电池贸易中立于不败之地。由于我国在电池产品安全方面研究起步较晚,电动自行车用锂电池是近年来研发和商品化的一个电池体系。虽然也制定了一些标准,但检测体系还很不完善,相关技术落后,仪器设备缺乏,很难为我国相关法律法规的实施提供有力的技术支持。目前,检测主要依据:IEC62133《含碱性或非酸性电解液的二次单体电池和电池的安全要求》,QBT_2947.3-2008《电动自行车用蓄电池及充电器_第1部分:锂离子蓄电池及充电器》,但以上几个标准和法规主要针对便携式锂电池或主要侧重于电池的性能要求,不能满足电动自行车用锂离子动力电池的安全检测要求。目前,大规模使用的商用锂离子电池的特点是内部为多层重复的层级结构,在使用过程中电池衰减的原因有很多,包括材料恶化,电解液浓度变化,隔膜损坏等,但常见的是电极、隔膜等层级结构的厚度、形体发生变化、产生为裂纹和缺陷,同时伴随着固体表面电解质膜(SEI)等界面层的生成和消解,因此,针对电池性能衰减的分析应重点关注电池内部电极、隔膜、SEI等多层级结构厚度和形态变化。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺陷,本专利技术提供一种电动自行车用锂离子电池的安全检测装置及方法,一次性实现电池的多项安全性能参数的检测、评估,不仅弥补了电动自行车用锂离子电池安全性能检测的技术空白,并且有效提高检测效率。本专利技术的第一技术方案提供了一种电动自行车用锂离子电池的安全检测装置,该装置包括如下部件:变形、及内部检测系统:防爆箱体3、底座2、充电装置16、放电装置17、超声波探头4、加热装置15、第二温度传感器8、摄像机5、进气孔6、出气孔7;所述底座2由耐高温合金制造,设置在防爆箱体3底部,并设有滑轨13,滑轨13上设置两块可拆卸的夹板11,该夹板11安装在被测电池1两侧,且可在底座2上滑动和固定;所述夹板11均设置第一温度传感器23和变形检测片18,第一温度传感器23通过线路与控制系统的温度数据处理模块连接,并通过显示器显示温度,变形检测片靠近电池一侧上设有多个检测触点22和第一温度传感器23,另一侧设有正极引出线19、负极引出线20和第一温度传感器线路21,所述检测触点22通过正、负极引出线19、20连接控制系统的变形数据处理模块,并通过显示器显示变形情况;所述超声波探头4设置在防爆箱体3顶层的中部,并通过线缆构件(图1中未画出)和移动终端24连接,所述线缆构件包括电连接的超声波发射接收模块、测量电路、供电电路和控制电路,所述线缆构件通过3.5mm音频头与移动终端连接;所述超声波探头方向可调,其对准电池的电池内部电极。所述防爆箱体3还设置箱体门12,门上设置把手14;所述防爆箱体门相对的一侧侧壁上设置有充电插座9和放电插座10,分别与所述充电装置16和放电装置17连接;该侧壁上还均匀设置多个第二温度传感器8;所述防爆箱体3底部、底座2下部设置有加热装置15;所述防爆箱体3顶层的中部还设置摄像机5,摄像机5将图像数据输送到图像数据处理模块,并在显示器上显示,从而实现实时监测防爆箱体内部电池情况;所述进气口6和出气口7分别设置在防爆箱体3顶层的两侧。所述加热装置为电加热装置。本专利技术第二技术方案提供了一种电动自行车用锂离子电池的安全检测方法,该方法使用上述装置;具体包括如下操作:(一)析锂检测将电池放置在底座上,在电池两侧轨道上安装夹板,调整两块夹板位置使夹板夹紧电池;将电池的充、放电线路分别连接充电插座9和放电插座10;开启超声波探头4,调整所述超声波探头方向可调,其对准电池的电池内部电极;在不同温度下,采用不同充放电倍率对锂离子电池进行充放电处理,包括:A)0℃下进行0.3C充电,0.5C放电,循环3~20次,对电池进行析锂检测;B)10℃下进行0.7C充电,0.5C放电,循环3~20次,对电池进行析锂检测;C)20℃下进行1.2C充电,0.5C放电,循环3~20次,对电池进行析锂检测;D)30℃下进行1.8C充电,0.5C放电,循环3~20次,对电池进行析锂检测;根据超声波信号的变化来分析和探索电池内部不同层级结构变化,包括厚度、形体发生变化、产生为裂纹和缺陷;析锂检测结束后,关闭超声波探头,拔下电池的充放电线路;(二)变形检测继续升高温度,利用夹板11设置的变形检测片18检测电池的变形情况,所述夹板11还设置第一温度传感器23,第一温度传感器23通过线路与控制系统的温度数据处理模块连接,并通过显示器显示温度,变形检测片靠近电池一侧上设有多个检测触点22和第一温度传感器23,另一侧设有正极引出线19、负极引出线20和第一温度传感器线路21,所述检测触点22通过正、负极引出线19、20连接控制系统的变形数据处理模块,并通过显示器显示变形情况;形成电池变形-温度曲线,以检测锂离子电池的安全使用温度;(三)燃烧检测变形检测结束后,从底座2上取出夹板11,利用加热装置15继续对锂离子电池进行加热,开启所述防爆箱体3顶层的中部还设置摄像机5,进气口6和出气口7,并在进气口通入空气;随着锂离子电池温度的不断上升,摄像机5将锂离子电池的图像数据输送到图像数据处理模块,并在显示器上显本文档来自技高网
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一种电动自行车用锂离子电池安全检测装置及方法

【技术保护点】
一种电动自行车用锂离子电池的安全检测装置,其特征在于,该装置包括如下部件:防爆箱体3、底座2、充电装置16、放电装置17、超声波探头4、加热装置15、第二温度传感器8、摄像机5、进气孔6、出气孔7;所述底座2由耐高温合金制造,设置在防爆箱体3底部,并设有滑轨13,滑轨13上设置两块可拆卸的夹板11,该夹板11安装在被测电池1两侧,且可在底座2上滑动和固定;所述夹板11均设置第一温度传感器23和变形检测片18,第一温度传感器23通过线路与控制系统的温度数据处理模块连接,并通过显示器显示温度,变形检测片靠近电池一侧上设有多个检测触点22和第一温度传感器23,另一侧设有正极引出线19、负极引出线20和第一温度传感器线路21,所述检测触点22通过正、负极引出线19、20连接控制系统的变形数据处理模块,并通过显示器显示变形情况;所述超声波探头4设置在防爆箱体3顶层的中部,并通过线缆构件(图1中未画出)和移动终端24连接,所述线缆构件包括电连接的超声波发射接收模块、测量电路、供电电路和控制电路,所述线缆构件通过3.5mm音频头与移动终端连接;所述超声波探头方向可调,其对准电池的电池内部电极;所述防爆箱体3还设置箱体门12,门上设置把手14;所述防爆箱体门相对的一侧侧壁上设置有充电插座9和放电插座10,分别与所述充电装置16和放电装置17连接;该侧壁上还均匀设置多个第二温度传感器8;所述防爆箱体3底部、底座2下部设置有加热装置15;所述防爆箱体3顶层的中部还设置摄像机5,摄像机5将图像数据输送到图像数据处理模块,并在显示器上显示,从而实现实时监测防爆箱体内部电池情况;所述进气口6和出气口7分别设置在防爆箱体3顶层的两侧。...

【技术特征摘要】
1.一种电动自行车用锂离子电池的安全检测装置,其特征在于,该装置包括如下部件:防爆箱体3、底座2、充电装置16、放电装置17、超声波探头4、加热装置15、第二温度传感器8、摄像机5、进气孔6、出气孔7;所述底座2由耐高温合金制造,设置在防爆箱体3底部,并设有滑轨13,滑轨13上设置两块可拆卸的夹板11,该夹板11安装在被测电池1两侧,且可在底座2上滑动和固定;所述夹板11均设置第一温度传感器23和变形检测片18,第一温度传感器23通过线路与控制系统的温度数据处理模块连接,并通过显示器显示温度,变形检测片靠近电池一侧上设有多个检测触点22和第一温度传感器23,另一侧设有正极引出线19、负极引出线20和第一温度传感器线路21,所述检测触点22通过正、负极引出线19、20连接控制系统的变形数据处理模块,并通过显示器显示变形情况;所述超声波探头4设置在防爆箱体3顶层的中部,并通过线缆构件(图1中未画出)和移动终端24连接,所述线缆构件包括电连接的超声波发射接收模块、测量电路、供电电路和控制电路,所述线缆构件通过3.5mm音频头与移动终端连接;所述超声波探头方向可调,其对准电池的电池内部电极;所述防爆箱体3还设置箱体门12,门上设置把手14;所述防爆箱体门相对的一侧侧壁上设置有充电插座9和放电插座10,分别与所述充电装置16和放电装置17连接;该侧壁上还均匀设置多个第二温度传感器8;所述防爆箱体3底部、底座2下部设置有加热装置15;所述防爆箱体3顶层的中部还设置摄像机5,摄像机5将图像数据输送到图像数据处理模块,并在显示器上显示,从而实现实时监测防爆箱体内部电池情况;所述进气口6和出气口7分别设置在防爆箱体3顶层的两侧。2.如权利要求1所述的电动自行车用锂离子电池的安全检测装置,其特征在于,所述加热装置为电加热装置。3.一种使用权利要求1或2所述的电动自行车用锂离子电池的安全检测装置的检测方法,其特征在于,具体包括如下操作:(一)析锂检测将电池放置在底座上,在电池两侧轨道上安装夹板,调整两块夹板位置使夹板夹紧电池;将电池的充、放电线路分别连接充电插座9和放电插座10;开启超声波探头...

【专利技术属性】
技术研发人员:于燕燕丁宇王晨光李涛
申请(专利权)人:天津出入境检验检疫局工业产品安全技术中心
类型:发明
国别省市:天津,12

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