CN101788348B - 一种圆柱型动力电池材料产热量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆柱型动力电池材料产热量测量装置，该测量装置包括装置主筒、装置主筒内的电池密封套、装置主筒内下部安装的气泡均匀盒和气泡均匀盖以及与装置主筒连接的气泵组合装置；所述测量装置测试方法简便，测试设备简单，装置制作所需花费低，与其他传统的测量产热的装置不同，本装置具备较强的成本优势和实用优势，能广泛的运用圆柱型镍氢电池和锂离子电池等各种电池在不同电流强度下的电池材料产热量的测量，根据所测得的带产热量可计算出各种电池材料制作不同容量的电池产热量，从而为电池散热模块的设计方案提供具体的数据依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆柱型动力电池材料产热量测量装置。
背景技术
随着高新技术在社会生产和生活领域的不断渗透，各式各样的电池民用军用行业中不可或缺的关键器件。电池工业正日益成为新型能源产业的一个重要组成部分，与此同时，由于环境问题与能源危机日益突出，节能与环保必然成为汽车行业的必然趋势。电动汽车通过动力电池提供动力，无污染物排放，同时比燃油车更具经济性，必然成为汽车行业未来的发展趋势。制约电动汽车发展的关键技术是电池性能的提升以及电池装置的可循环利用。不同电池由于内部材料构成不同因此发热量也不相同，导致电池模块的热管理设计方案对个体电池的发热量和功率有较大的依赖性。不同材料制备的电池在不同发电电流强度下发热不同，如果放电电流过大，电池内部化学反应易产生大量的热量，导致电池温度升高，过高的运行温度会使电池电压会急剧降低，容量也很快消耗，对电池最为不利，若热量来不及散失而在电池内部迅速积聚，电池可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时电池发生剧烈燃烧且发生爆炸。因此测量各种电池材料产热量及产热功率对电池模块热管理系统和对电池具体工作的最大电流及其工作时间进行具有优化作用，有助于保护电池，增强电池模块的使用性及电池寿命。
发明内容
本发明的目的是针对圆柱型动力电池材料充放电过程产热量进行测量，为保证电池在各种不同的充放电电流情况下对电池产热量进行量化，为电池散热模块的设计方案提供具体的数据依据，同时也为电池设计者提供更为直观的数据依据。
本发明提供的一种圆柱型动力电池材料产热量测量装置包括装置主筒、装置主筒内的电池密封套408、装置主筒内下部安装的气泡均匀盒410和气泡均匀盖411以及与装置主筒连接的气泵组合装置402；上述装置主筒由塑料内筒404上下分别安装塑料筒上密封盖406和塑料筒下密封盖409及其外部包裹绝热材料407组成；装置主筒的上部安装进气管403下部安装出气管401，出气管401联通装置主筒内的气泡均匀盒410；上述电池密封套408由密封套上半部107与密封套下半部201相互连接组成，密封套上半部107连接藏线管105，藏线管105穿过装置主筒的塑料筒上密封盖406；电池正极导线102穿过藏线管105与安装在密封套上半部107内的铜质弹簧101相接，电池负极导线103穿过藏线管105与密封套上半部107的内壁相接，第一热电偶104穿过藏线管105与密封套上半部107的内壁相接；上述气泵组合装置402由气泵602和气泵602外包围的第二绝热材料603及第二绝热材料603外包裹的密封盒605组成，气泵602分别连接进气口连接管604的一端和出气口连接管601的一端；进气口连接管604的另一端连接进气管403，出气口连接管601的另一端连接出气管401；藏线管105外部的第二热电偶405穿过塑料筒上密封盖406并固定在位于液体水位线下的细铜片412上，细铜片412安装在藏线管105上；装置主筒内盛有液体，液体水位线高于第二热电偶405的测量点低于装置主筒内的进气管403；电池正极导线102及电池负极导线103与外部放电装置连接。
上述塑料筒上密封盖406与藏线管105之间过盈安装并密封连接；上述塑料筒下密封盖409与塑料内筒404之间固定连接。
上述的气泡均匀盖411是塑料盖501的上端开有均匀分布小孔502，气泡均匀盖411安装在气泡均匀盒410内相互之间过盈配合连接，气泡均匀盒410与塑料筒下密封盖409之间过盈配合连接。
上述电池密封套408的密封套上半部107与密封套下半部201通过螺纹密封连接，之间安装密封环202。
上述密封套上半部107与铜质弹簧101之间安装绝缘片106。
上述进气口连接管604和出气口连接管601均与密封盒605的开孔过盈连接。
上述进气管403和出气管401均与装置主筒的开孔过盈连接。
上述电池密封套408采用铝合金为外壳。
上述装置主筒内的液体是水。
其中，塑料内筒下端完全密封固定，并连接气泡均匀盒，保证装置主筒内的液体各处液体温度相同。
其中，电池正极导线102与铜质弹簧101相接，用以导通电池正极。电池负极导线103与电池密封套的内壁相接，用以导通电池负极。第一热电偶104与电池密封套的内壁相接，用以测量产热时电池温度。藏线管105与电池密封套相接处用密封胶密封。
其中，塑料筒下密封盖409与塑料内筒404之间用强力胶固定，绝热材料407与塑料内筒404之间用胶液体密封固定。
其中，第二绝热材料603与密封盒605之间用胶液体固定。进气口连接管604和出气口连接管601均分别与密封盒的开孔过盈安装以确保密封性，进气管403和出气管401均分别与装置主筒的开孔过盈安装以确保密封性，保证液体不会渗出。
本发明的工作原理为：一种圆柱型动力电池材料产热量测量装置，如附图所示，塑料筒上密封盖406与塑料内筒404固定密封后加入一定量的液体，保证液体水位线高于第二热电偶405测量点，低于进气管403。将电池正极导线102，电池负极导线103，同外部放电装置链接，将第一热电偶104和第二热电偶405与微机数据显示装置连接以测定温度变化值。先启动气泵，使装置主筒内的液体各处温度相同，然后开启外部放电装置和外部热电偶的数据显示装置，随着电池放电，装置各点的温度也发生变化，通过数据处理记录温度变化。则电池的产热量可根据热电偶测量温度及相关的修正系数k和公式Q＝k【c1m1(t1-t0)+c2m2Δt2-AK(t-t0)】计算出，其中c1、m1分别代表装置主筒内液体的比热容和质量，c2、m2分别代表电池的比热容和质量，A、K分别是装置主筒得表面积和传热系数，t0、t1、t2分别代表装置主筒内液体的初始温度和最终温度以及电池的最终温度。
本发明的有益效果是所述的一种圆柱型动力电池材料产热量测量装置，测试方法极为简便，只需将外部装置记录热电偶的温度数值随时间的变化就能计算电池的产热量和。测试结构设备简单。装置制作所需花费低，数值较为准确。本装置能降低测量成本，增强其经济性，能满足圆柱型镍氢电池和锂离子电池等各种电池要求简易估测其产热量及功率的需求，具有广泛的实用前景。
附图说明
图1是本发明的密封套上半部的示意图。
图2是本发明的密封套下半部的示意图。
图3是本发明的电池密封套示意图。
图4是本发明的主要装置连接示意图。
图5，6是本发明的气泡均匀盒示意图。
图7是本发明的气泵组合装置示意图。
具体实施方式
如附图4所示将与塑料筒上密封盖406相固定的电池密封套408取出，往里加一定量的液体，将其盖回原位，保证液体水位线高于第二热电偶405测量点，低于进气管403。将电池正极导线102，电池负极导线103，同外部放电装置链接，将第一热电偶104和第二热电偶405与微机数据显示装置连接以测定温度变化值。先启动气泵，使装置主筒内的液体各处温度相同，然后开启外部放电装置和外部热电偶的数据显示装置，随着电池放电，装置各点的温度也发生变化，通过数据处理记录温度变化。则电池的产热量可根据热电偶测量温度及相关的修正系数k和公式Q＝k【c1m1(t1-t0)+c2m2Δt2-AK(t-t0)】计算出，其中c1、m1分别代表装置主筒内液体的比热容和质量，c2、m2分别代表电池的比热容和质量，A、K分别是装置主筒得表面积和传热系数，t0、t1、t2分别代表装置主筒内液体的初始温度和最终温度以及电池的最终温度。
本发明的特点是测试方法极为简便，测试结构设备简单，装置制作所需花费低。与其他传统的测量产热的装置不同，本装置具备较强的成本优势和实用优势，能广泛的运用圆柱型镍氢电池和锂离子电池等各种电池在不同电流强度下的产热量的测量，为不同的充放电电流情况下电池散热模块的设计方案提供具体的数据依据。
Claims (9)
1.一种圆柱型动力电池材料产热量测量装置，其特征在于：所述测量装置包括装置主筒、装置主筒内的电池密封套(408)、装置主筒内下部安装的气泡均匀盒(410)和气泡均匀盖(411)以及与装置主筒连接的气泵组合装置(402)；上述装置主筒由塑料内筒(404)上下分别安装塑料筒上密封盖(406)和塑料筒下密封盖(409)及其外部包裹绝热材料(407)组成；装置主筒的上部安装进气管(403)，其下部安装出气管(401)，出气管(401)联通装置主筒内的气泡均匀盒(410)；上述电池密封套(408)由密封套上半部(107)与密封套下半部(201)相互连接组成，密封套上半部(107)连接藏线管(105)，藏线管(105)穿过装置主筒的塑料筒上密封盖(406)；电池正极导线(102)穿过藏线管(105)与安装在密封套上半部(107)内的铜质弹簧(101)相接，电池负极导线(103)穿过藏线管(105)与密封套上半部(107)的内壁相接，第一热电偶(104)穿过藏线管(105)与密封套上半部(107)的内壁相接；上述气泵组合装置(402)由气泵(602)和气泵(602)外包围的第二绝热材料(603)及第二绝热材料(603)外包裹的密封盒(605)组成，气泵(602)分别连接进气口连接管(604)的一端和出气口连接管(601)的一端；进气口连接管(604)的另一端连接所述进气管(403)，出气口连接管(601)的另一端连接所述出气管(401)；藏线管(105)外部的第二热电偶(405)穿过塑料筒上密封盖(406)并固定在位于液体水位线下的细铜片(412)上，细铜片(412)安装在藏线管(105)上；装置主筒内盛有液体，液体水位线高于第二热电偶(405)的测量点低于装置主筒内的进气管(403)；电池正极导线(102)及电池负极导线(103)与外部放电装置连接。
2.如权利要求1所述的测量装置，其特征是：上述塑料筒上密封盖(406)与藏线管(105)之间过盈安装并密封连接；上述塑料筒下密封盖(409)与塑料内筒(404)之间固定连接。
3.如权利要求1所述的测量装置，其特征是：上述的气泡均匀盖(411)是塑料盖(501)的上端开有均匀分布小孔(502)，气泡均匀盖(411)安装在气泡均匀盒(410)内相互之间过盈配合连接，气泡均匀盒(410)与塑料筒下密封盖(409)之间过盈配合连接。
4.如权利要求1所述的测量装置，其特征是：上述电池密封套(408)的密封套上半部(107)与密封套下半部(201)通过螺纹密封连接，之间安装密封环(202)。
5.如权利要求1所述的测量装置，其特征是：上述密封套上半部(107)与铜质弹簧(101)之间安装绝缘片(106)。
6.如权利要求1所述的测量装置，其特征是：上述进气口连接管(604)和出气口连接管(601)均与密封盒(605)的开孔过盈连接。
7.如权利要求1所述的测量装置，其特征是：上述进气管(403)和出气管(401)均与装置主筒的开孔过盈连接。
8.如权利要求1所述的测量装置，其特征是：上述电池密封套(408)采用铝合金为外壳。
9.如权利要求1所述的测量装置，其特征是：上述装置主筒内的液体是水。
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