一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究系统及方法。本发明专利技术实验装置包括第一、第二可视化流道、送风装置、电池充放电控制测试装置、温度采集装置、总控制端和测试用的若干个电池包，且每个电池包其电池组之间所采用的电池排布方式不一样，使电池包与第一、第二可视化流道对接链接总控制端控制电池充放电控制测试装置对电池包中的电池组进行充放电，并在充放电过程中控制温度差采集装置采集和上传单体电池的温度数据，以及控制送风装置向空气流道送风，在测试完成后，测试人员只需更换电池包并重复上述步骤，就可以研究不同电池排布情况的风冷散热特性，具备高效、紧凑、便利等优点。

An experimental research system and method for thermal management performance of air-cooled cylindrical lithium-ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究系统及方法
本专利技术涉及锂离子电池组风冷系统
，特别是一种锂离子电池组风冷系统的热管理性能的研究系统及方法。
技术介绍
锂离子电池具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和高安全性等优势，目前被广泛应用在电动汽车的电力储能系统。然而，锂离子电池的工作性能容易受到工作温度的影响，为稳定电池组的工作性能，防止安全问题的发生，采用热管理系统对电池组的工作温度进行管控，使电池组工作在最优温度区间，是十分必须的。根据所采用的散热方式，目前现有的锂离子电池组热管理系统通常可以分为风冷型、液冷型、相变材料（PCM）型、热管型四大类，其中，风冷型热管理系统具有结构简单和成本低的优点，被广泛应用在电动汽车中。风冷型热管理系统的散热性能通常会受到以下几种因素影响，如电池包中锂离子电池的排列方式、流道设计、风速与温度场的关系等等，通过研究这些因素与风冷型热管理系统的散热性能之间的关系，对于不同工况下风冷系统所应采用的热管理策略、以及优化风冷系统的设计和电池包模块的设计，具有积极的指导意义。然而，目前对锂离子电池组中的风冷系统的热管理性能的研究，更多是依赖于在电脑中通过构建模型和仿真来进行研究，缺乏针对风冷系统在实际工况中对锂离子电池组的热管理性能的有效研究手段，无法对风冷系统在实际工况中的热管理性能进行分析和研究，也无法研究不同电池排布情况的风冷散热特性。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供了一种结构简单，可以有效测试锂离子电池组风冷系统的散热性能的研究系统。本专利技术是这样来实现上述目的：本专利技术一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究系统，所述系统包括总控制端、电池充放电控制测试装置、温度采集装置、送风装置、第一可视化流道、第二可视化流道、以及电池包；其中，所述电池包内设有电池组，所述电池组由至少两个单体电池以一种排列方式所排列组成；所述电池包与所述第一可视化流道的后端、所述第二可视化流道的前端对接连接，用于形成空气流道；所述总控制端与所述温度采集装置连接，用于输出第一控制信号或第二控制信号至所述温度采集装置，并接收和处理所述温度采集装置上传的温度数据；所述温度采集装置分别与所述电池包中的所有单体电池连接，用于实时采集所述单体电池的温度；所述电池充放电控制测试装置分别与所述总控制端、所述电池包连接，用于根据所述总控制端输出的第一控制信号和测试用例信息，对电池包内的所以单体电池进行充放电控制，并根据所述总控制端输出的第二控制信号进入休眠状态；所述送风装置包括相互连接的直流风机电源控制器和直流风机、所述直流风机电源控制器与所述总控制端连接，用于根据所述总控制端输出的第一控制信号和测试用例信息，对所述直流风机的工作功率进行设定和调整，并根据所述总控制端输出的第二控制信号进入休眠状态；所述直流风机的出风口与所述第一可视化流道的前端紧密连接，用于向所述空气流道输出风。进一步地，所述温度采集装置包括数据采集仪、接线盒、分别贴于所有所述单体电池上的多个T型热电偶、以及位于所述第一可视化流道上的进风口温度测量仪、位于所述第二可视化流道上的出风口温度测量仪；所述数据采集仪通过所述接线盒与所述多个T型热电偶、所述进风口温度测量仪、所述出风口温度测量仪连接，用于形成温度采集回路。进一步地，所述第一可视化流道的前端还设置有空气整流板。进一步地，所述第一可视化流道上还设有风速测量仪，所述风速测量仪用于测量所述空气流道内的风的风速，并将采集所得的数据上传至总控制端。进一步地，所述电池包包括箱体、以及由至少两个单体电池以一种排列方式排列所组成的电池组，所述箱体的上、下箱板的内侧上均设有用于对所述单体电池进行限位的凹槽，所述凹槽上还设有小孔；所述上、下箱板的外侧还设有电极夹具，所述单体电池的电极贯穿过所述小孔与所述电极电极夹具连接，所述电极夹具与所述电池充放电控制测试装置连接，以构成电池充放电回路。进一步地，所述电池充放电控制测试装置包括与所述总控制端连接的主控制器、以及分别与所述主控制器连接的电池电压检测电路、电流检测电路、充放电控制电路；所述充放电控制电路还与所述电池包连接，用于根据所述主控制器输出的控制信号，对所述电池包中的所有单体电池进行充放电控制；所述电池电压检测电路、所述电流检测电路还与所述电池包连接，用于采集所述单体电池两端的电压、电流数据，并将所采集的数据传输至所述主控制器，由所述主控制器上传至所述总控制端。本专利技术还提供一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究方法，包括以下步骤：S1、使电池包分别与第一可视化流道的后端、第二可视化流道的前端对接连接，以形成空气流道，其中，所述电池包内设有电池组，所述电池组由至少两个单体电池以一种排列方式所排列组成；S2、总控制端接收测试人员配置的测试用例信息，并将测试用例信息和第一控制信号输出至电池充放电控制测试装置和送风装置，以及发送所述第一控制信号至温度采集装置；S3、所述温度采集装置根据所接收的所述第一控制信号，对所述电池包中的所有单体电池的温度进行实时采集；S4、所述电池充放电控制测试装置根据所述第一控制信号进入工作状态，并根据所述测试用例信息，对电池包中的所有单体电池进行相应的充放电控制，并将采集的电压数据和电流数据上传至所述总控制端；S5、所述送风装置根据所述第一控制信号进入工作状态，并根据所述测试用例信息，输出与所述测试用例信息相应的风扇的风至所述空气流道；S6、所述总控制端输出第二控制信号至所述电池充放电控制测试装置、所述送风装置和所述温度采集装置；S7、所述电池充放电控制测试装置、所述送风装置根据所接收的第二控制信号，进入休眠装置，而所述温度采集装置则根据所述第二控制信号，将所采集的温度数据上传至所述总控制端进行处理，并进入休眠状态；S8、更换另一电池包，并重复执行步骤S1-S7，其中，所述另一电池包内的电池组是由至少两个单体电池以另一种排列方式所排列组成的。本专利技术的有益效果：实施本专利技术的技术方案，通过使电池包与第一可视化流道、第二可视化流道对接连接形成空气流道，然后，由总控制端通过电池充放电测试控制装置，控制电池包处于充放电的工作状态，并在该工作状态中，控制送风装置对空气流道输出不同风速的风，以及控制温度采集装置采集并上传关于电池包中多个单体电池的温度低数据，由此，就可以实现自动测试锂离子电池组风冷系统在实际工况下的热管理性能，而且，本专利技术系统中的电池包是可以独立于第一可视化流道和第二可视化流道，并且，每个电池包其电池组中多个锂离子电池的排布方式不同，并在完成测试后，只需要通过更换另一个电池包并重复上述流程，由此，就可以实现自动测试不同电池排布情况下电池包模块的风冷散热特性，操作简单，且无需要更换系统中的多个装置。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：图1为本专利技术一种实施例的空气冷却圆柱形锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究系统，其特征在于：所述系统包括总控制端、电池充放电控制测试装置、温度采集装置、送风装置、第一可视化流道、第二可视化流道、以及电池包；其中，所述电池包内设有电池组，所述电池组由至少两个单体电池以一种排列方式所排列组成；/n所述电池包与所述第一可视化流道的后端、所述第二可视化流道的前端对接连接，用于形成空气流道；/n所述总控制端与所述温度采集装置连接，用于输出第一控制信号或第二控制信号至所述温度采集装置，并接收和处理所述温度采集装置上传的温度数据；/n所述温度采集装置分别与所述电池包中的所有单体电池连接，用于实时采集所述单体电池的温度；/n所述电池充放电控制测试装置分别与所述总控制端、所述电池包连接，用于根据所述总控制端输出的第一控制信号和测试用例信息，对电池包内的所以单体电池进行充放电控制，并根据所述总控制端输出的第二控制信号进入休眠状态；/n所述送风装置包括相互连接的直流风机电源控制器和直流风机、所述直流风机电源控制器与所述总控制端连接，用于根据所述总控制端输出的第一控制信号和测试用例信息，对所述直流风机的工作功率进行设定和调整，并根据所述总控制端输出的第二控制信号进入休眠状态；所述直流风机的出风口与所述第一可视化流道的前端紧密连接，用于向所述空气流道输出风。/n...

【技术特征摘要】
1.一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究系统，其特征在于：所述系统包括总控制端、电池充放电控制测试装置、温度采集装置、送风装置、第一可视化流道、第二可视化流道、以及电池包；其中，所述电池包内设有电池组，所述电池组由至少两个单体电池以一种排列方式所排列组成；
所述电池包与所述第一可视化流道的后端、所述第二可视化流道的前端对接连接，用于形成空气流道；
所述总控制端与所述温度采集装置连接，用于输出第一控制信号或第二控制信号至所述温度采集装置，并接收和处理所述温度采集装置上传的温度数据；
所述温度采集装置分别与所述电池包中的所有单体电池连接，用于实时采集所述单体电池的温度；
所述电池充放电控制测试装置分别与所述总控制端、所述电池包连接，用于根据所述总控制端输出的第一控制信号和测试用例信息，对电池包内的所以单体电池进行充放电控制，并根据所述总控制端输出的第二控制信号进入休眠状态；
所述送风装置包括相互连接的直流风机电源控制器和直流风机、所述直流风机电源控制器与所述总控制端连接，用于根据所述总控制端输出的第一控制信号和测试用例信息，对所述直流风机的工作功率进行设定和调整，并根据所述总控制端输出的第二控制信号进入休眠状态；所述直流风机的出风口与所述第一可视化流道的前端紧密连接，用于向所述空气流道输出风。


2.根据权利要求1所述一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究系统，其特征在于：所述温度采集装置包括数据采集仪、接线盒、分别贴于所有所述单体电池上的多个T型热电偶、以及位于所述第一可视化流道上的进风口温度测量仪、位于所述第二可视化流道上的出风口温度测量仪；所述数据采集仪通过所述接线盒与所述多个T型热电偶、所述进风口温度测量仪、所述出风口温度测量仪连接，用于形成温度采集回路。


3.根据权利要求2所述一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究系统，其特征在于：所述第一可视化流道的前端还设置有空气整流板。


4.根据权利要求3所述一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究系统，其特征在于：所述第一可视化流道上还设有风速测量仪，所述风速测量仪用于测量所述空气流道内的风的风速，并将采集所得的数据上传至总控制端。


5.根据权利要求4所述一种空气冷却圆柱形锂离子电池热管理性能的实验研究系统，其特征在于：所述电池包包括箱体、以及由至少两个单体电池以一种排列方式排列所组...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭卫文，欧阳孔雷，范玉千，吕鹏翔，谭晓军，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44