一种车用动力电池热性能测试系统属于电动汽车电池领域。系统包括高温防爆箱；高温防爆箱内设置压力传感器、温度传感器、加热制冷装置、电池模组和循环风机；循环风机连接循环电机；高温防爆箱上设有排气孔，排气孔、球阀、取样口、截止阀和气相色谱仪依次连接；同时球阀通过排气管道还连接到气体采集袋；压力传感器和温度传感器通过数据采集器连接到计算机；充放电机通过插座连接到电池模组；高温防爆箱上设有观察窗，观察窗通过内窥镜于摄像机连接。该系统能进行电池热特性测试、电池排放分析和电池热失控测试。该装置结构简单，成本低，能对锂离子电池进行多种功能的测试，进而实现对电池包结构上的优化设计，具有广泛的市场应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种车用动力电池热性能测试系统，属于电动汽车电池领域。
技术介绍
随着现代科技的发展和能源与环境问题的日益突出，电动汽车的应用越来越广泛，同时对动力电池的性能要求也就越来越高。锂离子电池以其高电压、高比能量、长循环寿命、环境污染小等卓越性能而成为了人们的首选，但由锂离子电池热失控引发的火灾爆炸事故屡见报道，安全性问题成为阻碍锂离子电池大规模生产应用的主要原因之一。因此，国内外多家学者都开展了锂离子电池的热特性与热失控的研究，以深化对锂离子电池发生热失控、火灾根源的认识，掌握诱发锂离子电池不安全的主要原因。电池热特性的研究是热失控研究的基础。研究发现锂离子电池工作过程中的放热规律与环境温度、充电倍率、充放电压、充放电流、充放电次数等有着密切的联系，根本的影响因素是电池的内阻变化。目前针对电池热特性研究的实验装置主要有真空罐、恒温箱等，当工作过程的电池的热散逸速率小于热产生速率时，就会引发热失控。引发热失控的原因主要有负极的热分解及其与电解液的反应、电解液的热分解、正极的热分解及其与电解液的反应，当电池体系内的生成热速率大于热散失速率时，反应物的温度就会不断上升。当电池体系内的生成热速率大于热散失速率时，反应物的温度就会不断上升，电池温度达到着火温度就会发生火灾。此外，电池内部温度上升，使反应速度加快，活性物质分解、活性物质和电解液反应都会产生一定量的气体，电池内压急剧上升，也会引发爆炸。因此，定量明确锂离子电池发生热失控等特殊现象的表现及危害，在明确危险的基础上，对研发高安全性电池体系有一定的指导意义，有利于提高电池的安全，降低锂离子电池发生安全事故的可能性，为实现大型锂离子电池的产业化应用提供理论依据和技术支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的是为锂离子电池在不同温度，不同充电倍率下的热特性实验以及热失控测试提供一种安全的实验装置，并采集相关的实验数据。本专利技术采用如下技术方案:—种车用动力电池热性能测试系统，其特征在于:包括高温防爆箱、循环电机、循环风机、电池模组、加热制冷装置、插座、灯罩、压力传感器、温度传感器、观察窗、内窥镜、摄像机、排气孔、球阀、取样口、截止阀、气相色谱仪、数据采集器、计算机、充放电机和气体采集袋；高温防爆箱内设置压力传感器、温度传感器、加热制冷装置、电池模组和循环风机；循环风机连接循环电机；高温防爆箱上设有排气孔，排气孔、球阀、取样口、截止阀和气相色谱仪依次连接；同时球阀通过排气管道还连接到气体采集袋；压力传感器和温度传感器通过数据采集器连接到计算机；充放电机通过插座连接到电池模组；高温防爆箱上设有观察窗，观察窗通过内窥镜于摄像机连接。测试电动汽车锂离子电池热特性:电池模组(4)放置在防爆高温箱(1)的托盘(5)上，将观察窗(11)与球阀(15)关闭，通过电缆(22)将充放电机(24)与插座、电池模组(4)连接起来，在常温下进行0.5C、1C或2C充放电，或者开启加热制冷装置(6)模拟电池在-20°C?60°C不同温度工况下的充放电情况；同时开启压力传感器(9)与温度传感器(10)通过数据采集器在计算机(20)上记录防爆箱内温度和压力的变化曲线，在已知比热容、质量、温差的情况下计算出电池的生热量。锂离子电池排放分析:通过充放电机(24)对高温防爆箱内的电池模组(4)进行充放电后打开球阀(15)，将产生的气体排放至气体采集袋(25)，在此过程中打开截止阀(17)对气体进行抽样，通过色谱质谱联用仪(18)对排气进行各组分的定性定量分析。锂离子电池热失控测:开启灯罩(8)，关闭循环电机⑵与循环风轮(3)，通过充放电机(24)对电池模组(4)进行5C-10C的充电使其着火爆炸，利用摄像机(13)通过内窥镜(12)记录其温度场分布及火焰发展与传播规律。利用如上所述车用动力电池热性能测试系统，是按照以下步骤进行控制的:1)装置采用温度跟随方法造成绝热环境并通过充放电机(24)对电池模组(4)进行0.5C、1C、2C等不同倍率的充放电，电池在这种绝热环境中的生热量不会损失，在已知比热容、质量、温差的条件下可计算出电池在充放电过程中的生热量，并对建立起的模型进行标定，或者开启加热制冷装置(6)调节防爆箱内的温度，使电池所处的环境温度维持不变，同时开启循环风机(3)使环境温度均匀，从而模拟电池在_20°C?60°C等不同温度工况下的充放电情况。通过托盘(5)可调节电池在高温防爆箱(1)中位置。充放电过程中开启压力传感器(9)与温度传感器(10)，采集到的电信号可以通过数据采集线(21)收集到数据采集器(19)中，再通过数据采集线(21)将采集到的防爆箱内的温度及压力变化曲线记录在计算机(20)上。2)电池模组⑷在高温测试箱(1)中充放电的过程中会产生少量的气体，充放电结束后，打开球阀(15)，电池模组(4)充放电过程中产生的气体就可以通过排气孔(14)、球阀(15)及气体采集袋(25)排放至大气。在此过程中打开截止阀(17)，气体可以通过取样口(16)、截止阀(17)流入色谱质谱联用仪(18)，通过色谱质谱联用仪(18)可对排气进行定性定量的分析。3)该装置可进行锂离子电池热失控的实验，实验前开启灯罩(8)，关闭循环电机(2)与循环风轮(3)，通过充放电机(24)对电池模组(4)进行大倍率5C甚至10C的充放电使其着火，为了保证着火时间，打开球阀(15)，关闭截止阀(17)以提供充分氧气，在着火过程中，摄像机(13)可以通过内窥镜(12)记录防爆箱(1)内的温度场分布及火焰发展与传播规律，并可通过气体采集袋收集热失控后的气体进行定性定量分析。试验中防爆高温箱(1)可有效预防电池模组(4)在充放电过程中遇到的各类突发情况(爆炸)，保证实验的安全性。本专利技术的有益效果是，通过充放电机(24)对电池模组(4)在进行0.5C、1C、2C的充放电，可以实现锂离子电池模组在不同充放电倍率下的热特性实验，并可以利用压力传感器(9)与温度传感器(10)，采集电池在充放电过程中的温度和压力变化数据，将变化曲线记录在计算机(20)中。通过加热制冷装置(6)调节防爆箱内的温度，使电池所处的环境温度维持在一个恒定值不变，从而实现电池在_20°C?60°C等不同温度工况下充放电的热特性实验。并可以利用压力传感器(9)与温度传感器(10)，采集电池在充放电过程中的温度和压力变化数据，将变化曲线记录在计算机(20)中。通过取样口(14)可以对锂电池正常充电过程中产生的气体进行采样，并利用色谱质谱联用仪(18)可对排气各组分进行定性定量分析。还可以关闭循环电机(2)与循环风轮(3)，开启灯罩(8)，通过充放电机(24)对电池模组(4)进行大倍率5C甚至10C的充电使其着火爆炸，着火及爆炸过程中，摄像机(13)可以通过内窥镜(12)记录防爆箱(1)内的温度场分布及火焰发展与传播规律当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车用动力电池热性能测试系统，其特征在于：包括高温防爆箱、循环电机、循环风机、电池模组、加热制冷装置、插座、灯罩、压力传感器、温度传感器、观察窗、内窥镜、摄像机、排气孔、球阀、取样口、截止阀、气相色谱仪、数据采集器、计算机、充放电机和气体采集袋；高温防爆箱内设置压力传感器、温度传感器、加热制冷装置、电池模组和循环风机；循环风机连接循环电机；高温防爆箱上设有排气孔，排气孔、球阀、取样口、截止阀和气相色谱仪依次连接；同时球阀通过排气管道还连接到气体采集袋；压力传感器和温度传感器通过数据采集器连接到计算机；充放电机通过插座连接到电池模组；高温防爆箱上设有观察窗，观察窗通过内窥镜于摄像机连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：纪常伟，林深，汪硕峰，余梦辉，王兵，徐溥言，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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