CN103674718B - 基于防爆数学模型的电池压力测试方法及测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动力电池防爆数学模型的电池压力测试方法，包括如下步骤：(1)设置计算机控制终端；(2)设置低压泵、高压泵及相关部件；(3)设置双开罩；(4)设置电池测试装置；(5)设置工控机；(6)打开电源，处于工作状态，所述低压泵的部分低压气体，压紧待检测电池的同时，使得高压气体通道与电池进气口相通；部分低压气体实现对气控比例阀的调控；(7)所述高压泵的气体进入待检测电池进行压力测试；所述工控机将接收到的电流模拟量，转交给计算机控制终端进行处理，得出时间-气体压力值的变化曲线，于显示屏进行显示，并存入存储器，为电池性能参数的研究提供可靠的实验数据依据。本发明还公开了实现此方法的测试系统。

Description

基于防爆数学模型的电池压力测试方法及测试系统

技术领域

本发明涉及电池压力检测技术领域，更具体的说，是涉及一种基于防爆数学模型的电池压力测试方法及测试系统。

背景技术

是为了防止电池故障时发生爆炸，对电池的耐压值进行测试。以往的测试方法是用一个高压瞬间充入电池，不能体现电池内压力逐渐缓慢升高的真实情况。而且不能准确知道在多大压力下充爆。(即电池的耐压值)。对电池生产的后续改进没有明确的指导作用。本发明改用连续缓慢的增压，对压力实现数字控制，可以模拟电池故障时的环境。并以实时的压力曲线图形式显示在显示屏，使测试更直观，并可指导电池生产的后续改进。

为了使气压精确且连续控制，所以采用数字压力控制器，用数控程序控制压力变化；但数字压力控制器仅适用于低压(小于1Mpa)。所以，用气控比例阀将此压力放大，来得到连续精确可控的高压。

基于上述背景，研发一套具体针对汽车动力电池防爆试验的方法，及其采用此种方法的测试系统显得尢为迫切及重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种解决上述问题的基于防爆数学模型的电池压力测试方法及测试系统。

本发明为实现上述问题而采用的技术方案为：

一种基于动力电池防爆数学模型的电池压力测试方法，其包括如下步骤：

(1)设置一计算机控制终端，其包括一集成有动态压力监控仿真软件的嵌入式智能控制芯片、一存储器、以及一显示屏；

(2)设置通过低压气体通道依次连接的一低压泵、低压泵进气阀、一第一调压阀、一第一空气滤波器、一第一气压表、一电磁阀、以及两个流量阀；再设置通过高压气体通道依次连接的一高压泵、一高压泵进气阀、一第二调压阀、一第二空气滤波器、一第二气压表、一气控比例阀、一压力传感器； 再设置一数字压力控制器，所述第一压力表分别与数字压力控制器、电磁阀连接，所述气控比例阀与数字压力控制器连接；

(3)设置一双开罩，用来存放待检测电池，所述的待检测电池设有一电池进气口；

(4)设置一电池测试装置，用来进行电池压力测试，所述的电池测试装置分别与流量阀、压力传感器连接；

(5)设置一工控机，所述工控机分别与压力传感器、数字压力控制器、以及计算机控制终端连接；

(6)打开电源、高压泵进气阀以及低压泵进气阀，上述的装置处于工作状态，首先，打开双开罩，将待检测电池置于双开罩内；再将电池测试装置对准双开罩内的待检测电池，所述的低压泵的一部分低压气体，通过低压气体通道依次经过低压泵进气阀、第一调压阀、第一空气滤波器、第一气压表、电磁阀、流量阀，通过气动原理使得电池测试装置压紧待检测电池，同时也使得高压气体通道与电池进气口相通；所述低压泵的另一部分低压气体流经数字压力控制器，转换为电流模拟信号发送给工控机，实现对气控比例阀的调控；

(7)所述高压泵的气体，通过高压气体通道依次经过高压泵进气阀、第二调压阀、第二空气滤波器、第二气压表、气控比例阀、压力传感器，最终经电池进气口进入待检测电池；所述工控机将接收到的电流模拟量进行处理，转交给计算机控制终端的嵌入式智能控制芯片进行处理，分别得出时间-低压气体压力值的变化曲线、以及时间-高压气体压力值的变化曲线，一方面于显示屏进行显示，方便操作员进行监控，另一方面，将其存入存储器，为电池性能参数的研究提供可靠的实验数据依据。

所述步骤(3)的双开罩，其包括一上罩、一下罩、一手柄、一锁扣、一连杆、一压块，以及两个对称设置的手持柄，所述的上罩、下罩上分别对应设有一半圆形的缺口，两者结合构成一圆形的测试池。

所述步骤(4)的电池测试装置，其包括一测试支架，一设置于测试支架中间的测试台，一设置于测试支架上的摇动式手柄，一与摇动式手柄连接的 丝杆，一与丝杆连接的气缸、一与气缸连接的线性轴，一与线性轴连接的测试头。

所述的测试头，其包括一固定块、一起到缓冲作用的弹簧、以及一高压气管，所述高压气管两端上设有使得高压气体通道与电池进气口接触密封的密封圈。

所述的步骤(6)，其具体包括如下步骤：

(61)打开电源，上述的装置处于工作状态；操作者通过手握手持柄，将双开罩至于电池测试装置的测试台上，再握紧双开罩的手柄使得锁扣解锁，再向上提，所述的上罩旋转打开的同时，所述的下罩在连杆的带动作用下打开，操作者再将待检测电池放置于测试池内；

(62)操作通过转动摇动式手柄，通过丝杆带动线性轴，使得测试头上下移动，使得测试头的固定块初步压紧待检测电池；

(63)打开高压泵进气阀以及低压泵进气阀，所述的低压泵的一部分气体，分别经过低压泵进气阀、第一调压阀、第一空气滤波器、第一气压表、电磁阀、流量阀，经过流量阀的低压气体使得气缸伸出，在线性轴的导向作用下，使得测试头内的高压气管分别与高压气体通道、电池进气口分别连接，再通过密封圈分别使得高压气体通道与高压气管、高压气管与电池进气口接触密封；所述低压泵的另一部分低压气体流经数字压力控制器，转换为电流模拟信号发送给工控机，实现对气控比例阀的调控。

所述的步骤(7)，其具体包括如下步骤：

(71)所述的气控比例阀接收到工控机的控制命令，其调控至预设的比例；所述高压泵的气体，通过高压气体通道依次经过高压泵进气阀、第二调压阀、第二空气滤波器、第二气压表、气控比例阀、压力传感器、高压气管，最终经电池进气口进入待检测的电池；

(72)所述第一气压表读取到低压气体的压力值，转换为的电流模拟量发送给了工控机；所述压力传感器获取的进入电池的压力值，转换为的电流模拟量也发送给了工控机，所述的工控机进行处理后，发送给计算机控制终端的嵌入式智能控制芯片进行处理，分别得出时间-低压气体压力值的变化曲 线、以及时间-高压气体压力值的变化曲线，一方面于显示屏进行显示，方便操作员进行监控，另一方面，将其存入存储器，为电池性能参数的研究提供可靠的实验数据依据。

实现上述的基于动力电池防爆数学模型的电池外壳压力测试方法的测试系统，其包括一计算机控制终端，一电池测试装置、一双开罩、一工控机、一数字压力控制器，其还包括通过低压气体通道依次连接的一低压泵、低压泵进气阀、一第一调压阀、一第一空气滤波器、一第一气压表、一电磁阀、以及两个流量阀；通过高压气体通道依次连接的一高压泵、一高压泵进气阀、一第二调压阀、一第二空气滤波器、一第二气压表、一气控比例阀、一压力传感器；所述第一压力表分别与数字压力控制器、电磁阀连接，所述气控比例阀与数字压力控制器连接；所述的电池测试装置分别与流量阀、压力传感器连接；所述工控机分别与压力传感器、数字压力控制器、以及计算机控制终端连接；所述双开罩与电池测试装置连接。

所述步骤的双开罩，其包括一上罩、一下罩、一手柄、一锁扣、一连杆、一压块，以及两个对称设置的手持柄，所述的上罩、下罩上分别对应设有一半圆形的缺口，两者结合构成一圆形的测试池。

所述步骤的电池测试装置，其包括一测试支架，一设置于测试支架中间的测试台，一设置于测试支架上的摇动式手柄，一与摇动式手柄连接的丝杆，一与丝杆连接的气缸、一与气缸连接的线性轴，一与线性轴连接的测试头；所述的测试头，其包括一固定块、一起到缓冲作用的弹簧、以及一高压气管，所述高压气管两端上设有使得高压气体通道与电池进气口接触密封的密封圈。

本发明提供的测试系统能够克服用瞬间高压充入电池引起的弊端，采用连续精确可控的气压充入电池作测试，使测试准确度更高，生产效率提升。同时，也可以通过工控机，通过改变应用程序，来任意控制测试压力条件，，使测试更加灵活可变。

本发明的测试结果以曲线的形式展现出来，并存储到存储介质中，为电池性能参数的研究提供可靠的实验数据依据。

本发明采用高精度的数字压力控制器对低压气实现数字控制，以此可控气体为压力信号输入端，控制高压气控比例阀，实现对高压气体的高精度数字连续控制。输出的可控高压气用作电池压力测试。同时压力感应器实时采集测试气压，工控机对数据进行处理，自动判断电池是否合格，并以曲线图形方式在显示屏上直观显示压力值，得到的测试结果对后续电池的改进有指导作用。

下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的电池测试装置的结构示意图；

图3为本发明的双开罩的结构示意图；

其中：

1、计算机控制终端            2、双开罩          3、电池测试装置

4、测试支架                  5、摇动式手柄      6、丝杆

7、气缸                      8、测试头          9、测试台

10、上罩                     11、下罩           12、手柄

13、锁扣                     14、连杆           15、压块

16、手持柄                   17、测试池

具体实施方式

参见图1～图3，本发明提供了一种基于动力电池防爆数学模型的电池压力测试方法，其包括如下步骤：

(1)设置一计算机控制终端1，其包括一集成有动态压力监控仿真软件的嵌入式智能控制芯片、一存储器、以及一显示屏；

(2)设置通过低压气体通道依次连接的一低压泵、低压泵进气阀、一第一调压阀、一第一空气滤波器、一第一气压表、一电磁阀、以及两个流量阀；再设置通过高压气体通道依次连接的一高压泵、一高压泵进气阀、一第二调压阀、一第二空气滤波器、一第二气压表、一气控比例阀、一压力传感器；再设置一数字压力控制器，所述第一压力表分别与数字压力控制器、电磁阀 连接，所述气控比例阀与数字压力控制器连接；

(3)设置一双开罩2，用来存放待检测电池，所述的待检测电池设有一电池进气口；

(4)设置一电池测试装置3，用来进行电池压力测试，所述的电池测试装置3分别与流量阀、压力传感器连接；

(5)设置一工控机，所述工控机分别与压力传感器、数字压力控制器、以及计算机控制终端1连接；

(6)打开电源、高压泵进气阀以及低压泵进气阀，上述的装置处于工作状态，首先，打开双开罩2，将待检测电池置于双开罩2内；再将电池测试装置3对准双开罩2内的待检测电池，所述的低压泵的一部分低压气体，通过低压气体通道依次经过低压泵进气阀、第一调压阀、第一空气滤波器、第一气压表、电磁阀、流量阀，通过气动原理使得电池测试装置3压紧待检测电池，同时也使得高压气体通道与电池进气口相通；所述低压泵的另一部分低压气体流经数字压力控制器，转换为电流模拟信号发送给工控机，实现对气控比例阀的调控；

(7)所述高压泵的气体，通过高压气体通道依次经过高压泵进气阀、第二调压阀、第二空气滤波器、第二气压表、气控比例阀、压力传感器，最终经电池进气口进入待检测电池；所述工控机将接收到的电流模拟量进行处理，转交给计算机控制终端1的嵌入式智能控制芯片进行处理，分别得出时间-低压气体压力值的变化曲线、以及时间-高压气体压力值的变化曲线，一方面于显示屏进行显示，方便操作员进行监控，另一方面，将其存入存储器，为电池性能参数的研究提供可靠的实验数据依据。

所述步骤(3)的双开罩2，其包括一上罩10、一下罩11、一手柄12、一锁扣13、一连杆14、一压块15，以及两个对称设置的手持柄16，所述的上罩10、下罩11上分别对应设有一半圆形的缺口，两者结合构成一圆形的测试池17。

所述步骤(4)的电池测试装置3，其包括一测试支架4，一设置于测试支架4中间的测试台9，一设置于测试支架4上的摇动式手柄5，一与摇动 式手柄5连接的丝杆6，一与丝杆6连接的气缸7、一与气缸7连接的线性轴，一与线性轴连接的测试头8。

所述的测试头8，其包括一固定块、一起到缓冲作用的弹簧、以及一高压气管，所述高压气管两端上设有使得高压气体通道与电池进气口接触密封的密封圈。

所述的步骤(6)，其具体包括如下步骤：

(61)打开电源，上述的装置处于工作状态；操作者通过手握手持柄16，将双开罩2至于电池测试装置3的测试台9上，再握紧双开罩2的手柄12使得锁扣13解锁，再向上提，所述的上罩10旋转打开的同时，所述的下罩11在连杆14的带动作用下打开，操作者再将待检测电池放置于测试池17内；

(62)操作通过转动摇动式手柄5，通过丝杆6带动线性轴，使得测试头8上下移动，使得测试头8的固定块初步压紧待检测电池；

(63)打开高压泵进气阀以及低压泵进气阀，所述的低压泵的一部分气体，分别经过低压泵进气阀、第一调压阀、第一空气滤波器、第一气压表、电磁阀、流量阀，经过流量阀的低压气体使得气缸7伸出，在线性轴的导向作用下，使得测试头8内的高压气管分别与高压气体通道、电池进气口分别连接，再通过密封圈分别使得高压气体通道与高压气管、高压气管与电池进气口接触密封；所述低压泵的另一部分低压气体流经数字压力控制器，转换为电流模拟信号发送给工控机，实现对气控比例阀的调控。

所述的步骤(7)，其具体包括如下步骤：

(71)所述的气控比例阀接收到工控机的控制命令，其调控至预设的比例；所述高压泵的气体，通过高压气体通道依次经过高压泵进气阀、第二调压阀、第二空气滤波器、第二气压表、气控比例阀、压力传感器、高压气管，最终经电池进气口进入待检测的电池；

(72)所述第一气压表读取到低压气体的压力值，转换为的电流模拟量发送给了工控机；所述压力传感器获取的进入电池的压力值，转换为的电流模拟量也发送给了工控机，所述的工控机进行处理后，发送给计算机控制终 端1的嵌入式智能控制芯片进行处理，分别得出时间-低压气体压力值的变化曲线、以及时间-高压气体压力值的变化曲线，一方面于显示屏进行显示，方便操作员进行监控，另一方面，将其存入存储器，为电池性能参数的研究提供可靠的实验数据依据。

实现上述的基于动力电池防爆数学模型的电池外壳压力测试方法的测试系统，其包括一计算机控制终端1，一电池测试装置3、一双开罩2、一工控机、一数字压力控制器，其还包括通过低压气体通道依次连接的一低压泵、低压泵进气阀、一第一调压阀、一第一空气滤波器、一第一气压表、一电磁阀、以及两个流量阀；通过高压气体通道依次连接的一高压泵、一高压泵进气阀、一第二调压阀、一第二空气滤波器、一第二气压表、一气控比例阀、一压力传感器；所述第一压力表分别与数字压力控制器、电磁阀连接，所述气控比例阀与数字压力控制器连接；所述的电池测试装置3分别与流量阀、压力传感器连接；所述工控机分别与压力传感器、数字压力控制器、以及计算机控制终端1连接；所述双开罩2与电池测试装置3连接。

所述步骤的双开罩2，其包括一上罩10、一下罩11、一手柄12、一锁扣13、一连杆14、一压块15，以及两个对称设置的手持柄16，所述的上罩10、下罩11上分别对应设有一半圆形的缺口，两者结合构成一圆形的测试池17。

所述步骤的电池测试装置3，其包括一测试支架4，一设置于测试支架4中间的测试台9，一设置于测试支架4上的摇动式手柄5，一与摇动式手柄5连接的丝杆6，一与丝杆6连接的气缸7、一与气缸7连接的线性轴，一与线性轴连接的测试头8；所述的测试头8，其包括一固定块、一起到缓冲作用的弹簧、以及一高压气管，所述高压气管两端上设有使得高压气体通道与电池进气口接触密封的密封圈。

本发明提供的测试系统能够克服用瞬间高压充入电池引起的弊端，采用连续精确可控的气压充入电池作测试，使测试准确度更高，生产效率提升。同时，也可以通过工控机，通过改变应用程序，来任意控制测试压力条件，，使测试更加灵活可变。

本发明的测试结果以曲线的形式展现出来，并存储到存储介质中，为电池性能参数的研究提供可靠的实验数据依据。

本发明采用高精度的数字压力控制器对低压气实现数字控制，以此可控气体为压力信号输入端，控制高压气控比例阀，实现对高压气体的高精度数字连续控制。输出的可控高压气用作电池压力测试。同时压力感应器实时采集测试气压，工控机对数据进行处理，自动判断电池是否合格，并以曲线图形方式在显示屏上直观显示压力值，得到的测试结果对后续电池的改进有指导作用。

本发明并不限于上述实施方式，凡采用与本发明相似方法及系统结构来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于动力电池防爆数学模型的电池压力测试方法，其特征在于：其包括如下步骤：

(1)设置一计算机控制终端，其包括一集成有动态压力监控仿真软件的嵌入式智能控制芯片、一存储器、以及一显示屏；

(2)设置通过低压气体通道依次连接的一低压泵、低压泵进气阀、一第一调压阀、一第一空气滤波器、一第一气压表、一电磁阀、以及两个流量阀；再设置通过高压气体通道依次连接的一高压泵、一高压泵进气阀、一第二调压阀、一第二空气滤波器、一第二气压表、一气控比例阀、一压力传感器；再设置一数字压力控制器，所述第一气压表分别与数字压力控制器、电磁阀连接，所述气控比例阀与数字压力控制器连接；

(3)设置一双开罩，用来存放待检测电池，所述的待检测电池设有一电池进气口；

(4)设置一电池测试装置，用来进行电池压力测试，所述的电池测试装置分别与流量阀、压力传感器连接；

(5)设置一工控机，所述工控机分别与压力传感器、数字压力控制器、以及计算机控制终端连接；

(6)打开电源、高压泵进气阀以及低压泵进气阀，上述的装置处于工作状态，首先，打开双开罩，将待检测电池置于双开罩内；再将电池测试装置对准双开罩内的待检测电池，所述的低压泵的一部分低压气体，通过低压气体通道依次经过低压泵进气阀、第一调压阀、第一空气滤波器、第一气压表、电磁阀、流量阀，通过气动原理使得电池测试装置压紧待检测电池，同时也使得高压气体通道与电池进气口相通；所述低压泵的另一部分低压气体流经数字压力控制器，转换为电流模拟信号发送给工控机，实现对气控比例阀的调控；

(7)所述高压泵的气体，通过高压气体通道依次经过高压泵进气阀、第二调压阀、第二空气滤波器、第二气压表、气控比例阀、压力传感器，最终经电池进气口进入待检测电池；所述工控机将接收到的电流模拟量进行处理，转交给计算机控制终端的嵌入式智能控制芯片进行处理，分别得出时间-低压气体压力值的变化曲线、以及时间-高压气体压力值的变化曲线，一方面于显示屏进行显示，方便操作员进行监控，另一方面，将其存入存储器，为电池性能参数的研究提供可靠的实验数据依据。

2.根据权利要求1所述的基于动力电池防爆数学模型的电池压力测试方法，其特征在于：所述步骤(3)的双开罩，其包括一上罩、一下罩、一手柄、一锁扣、一连杆、一压块，以及两个对称设置的手持柄，所述的上罩、下罩上分别对应设有一半圆形的缺口，两者结合构成一圆形的测试池。

3.根据权利要求2所述的基于动力电池防爆数学模型的电池压力测试方法，其特征在于：所述步骤(4)的电池测试装置，其包括一测试支架，一设置于测试支架中间的测试台，一设置于测试支架上的摇动式手柄，一与摇动式手柄连接的丝杆，一与丝杆连接的气缸、一与气缸连接的线性轴，一与线性轴连接的测试头。

4.根据权利要求3所述的基于动力电池防爆数学模型的电池压力测试方法，其特征在于：所述的测试头，其包括一固定块、一起到缓冲作用的弹簧、以及一高压气管，所述高压气管两端上设有使得高压气体通道与电池进气口接触密封的密封圈。

5.根据权利要求4所述的基于动力电池防爆数学模型的电池压力测试方法，其特征在于：所述的步骤(6)，其具体包括如下步骤：

(61)打开电源，上述的装置处于工作状态；操作者通过手握手持柄，将双开罩至于电池测试装置的测试台上，再握紧双开罩的手柄使得锁扣解锁，再向上提，所述的上罩旋转打开的同时，所述的下罩在连杆的带动作用下打开，操作者再将待检测电池放置于测试池内；

(62)操作通过转动摇动式手柄，通过丝杆带动线性轴，使得测试头上下移动，使得测试头的固定块初步压紧待检测电池；

(63)打开高压泵进气阀以及低压泵进气阀，所述的低压泵的一部分气体，分别经过低压泵进气阀、第一调压阀、第一空气滤波器、第一气压表、电磁阀、流量阀，经过流量阀的低压气体使得气缸伸出，在线性轴的导向作用下，使得测试头内的高压气管分别与高压气体通道、电池进气口连接，再通过密封圈分别使得高压气体通道与高压气管、高压气管与电池进气口接触密封；所述低压泵的另一部分低压气体流经数字压力控制器，转换为电流模拟信号发送给工控机，实现对气控比例阀的调控。

6.根据权利要求5所述的基于动力电池防爆数学模型的电池压力测试方法，其特征在于：所述的步骤(7)，其具体包括如下步骤：

(71)所述的气控比例阀接收到工控机的控制命令，其调控至预设的比例；所述高压泵的气体，通过高压气体通道依次经过高压泵进气阀、第二调压阀、第二空气滤波器、第二气压表、气控比例阀、压力传感器、高压气管，最终经电池进气口进入待检测的电池；

(72)所述第一气压表读取到低压气体的压力值，转换为的电流模拟量发送给了工控机；所述压力传感器获取的进入电池的压力值，转换为的电流模拟量也发送给了工控机，所述的工控机进行处理后，发送给计算机控制终端的嵌入式智能控制芯片进行处理，分别得出时间-低压气体压力值的变化曲线、以及时间-高压气体压力值的变化曲线，一方面于显示屏进行显示，方便操作员进行监控，另一方面，将其存入存储器，为电池性能参数的研究提供可靠的实验数据依据。

7.实现权利要求1～6之一所述的基于动力电池防爆数学模型的电池压力测试方法的测试系统，其特征在于：其包括一计算机控制终端，一电池测试装置、一双开罩、一工控机、一数字压力控制器，其还包括通过低压气体通道依次连接的一低压泵、低压泵进气阀、一第一调压阀、一第一空气滤波器、一第一气压表、一电磁阀、以及两个流量阀；通过高压气体通道依次连接的一高压泵、一高压泵进气阀、一第二调压阀、一第二空气滤波器、一第二气压表、一气控比例阀、一压力传感器；所述第一气压表分别与数字压力控制器、电磁阀连接，所述气控比例阀与数字压力控制器连接；所述的电池测试装置分别与流量阀、压力传感器连接；所述工控机分别与压力传感器、数字压力控制器、以及计算机控制终端连接；所述双开罩与电池测试装置连接。

8.根据权利要求7所述的测试系统，其特征在于：所述步骤的双开罩，其包括一上罩、一下罩、一手柄、一锁扣、一连杆、一压块，以及两个对称设置的手持柄，所述的上罩、下罩上分别对应设有一半圆形的缺口，两者结合构成一圆形的测试池。

9.根据权利要求7所述的测试系统，其特征在于：所述步骤的电池测试装置，其包括一测试支架，一设置于测试支架中间的测试台，一设置于测试支架上的摇动式手柄，一与摇动式手柄连接的丝杆，一与丝杆连接的气缸、一与气缸连接的线性轴，一与线性轴连接的测试头；所述的测试头，其包括一固定块、一起到缓冲作用的弹簧、以及一高压气管，所述高压气管两端上设有使得高压气体通道与电池进气口接触密封的密封圈。