CN103698645B - 一种超大电流电池短路试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池安全性能测试评价装置技术领域，具体涉及一种超大电流电池短路试验装置。本发明技术方案中，短路试验前需要启动真空泵抽真空，当数据采集及控制模块采集到的真空度达到要求后，计算机控制模块给数据采集及控制模块发出开关量指令，真空断路器的动力泵单元启动闭合短路板；其中，抽真空是为了防止短路板接触时高温下被氧化而增加接触电阻，从而避免了现有技术中有氧环境下存在的氧化、火花及断开时的拉弧现象；此外，铜短路板做成锯齿状以及涂抹导电膏，可以增加接触面积以及接触效果；而且，设置了短路电阻并配备了风冷装置，可以保证回路中电阻上的温度稳定，进而保证回路中电阻值稳定。
Description
技术领域
本发明属于电池安全性能测试评价装置技术领域，具体涉及一种超大电流电池短路试验装置，其用于电池单体、模块、电池组的短路安全性测试评价。
背景技术
随着新能源汽车的产业化加速以及储能产业的蓬勃发展，电池的安全性是新能源汽车及储能应用所需考虑的最重要的因素。短路试验模拟使用过程中电池单体、模块或电池组的正负极被导体接通，形成短路，会导致电池短时间产生大量的热，进而导致隔膜融化产生内部短路，最终导致电池热失控，甚至起火或爆炸。
因此在国内外的电池测试评价标准中均包括短路试验，但是常用的短路试验装置，线路电阻随着短路过程中大电流产生热量而急剧增大，况且短路试验装置也没有标准化的产品，因此导致同一电池产品在不同测试评价机构短路试验结果差异很大。为此，如何有效提高短路测试结果的重现性和不同测试机构测试评价结果的一致性，已成为目前重点研究的课题。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种可满足目前评测需求的超大电流电池短路试验装置。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种超大电流电池短路试验装置，所述装置包括：计算机控制模块1、数据采集及控制模块2、真空短路器3、断路器4以及短路电阻5；其中，
所述计算机控制模块1设有人机交互接口，用于接收操作人员根据测试内容所制定的测试指令，并与数据采集及控制模块2进行通信来实现短路控制以及数据采集；
所述数据采集及控制模块2连接所述计算机控制模块1；
所述真空短路器3一端连接所述断路器4，另一别连接所述短路电阻5；所述真空短路器3包括：真空泵、动力泵单元、缸体以及真空度传感器；所述缸体内设有上下两块锯齿状铜短路板，其中，上部的短路板活动可移动，下部的短路板固定设置，两块短路板接触表面涂抹有导电膏；
所述断路器4连接待测电池的正极，其用于执行手动强制断开操作，在电池短路的过程中如果发生异常现象时，通过所述断路器4使整个回路强制断开；
所述短路电阻5连接待测电池的负极，其包括：电阻、风冷装置及分流器；所述风冷装置用于保证短路过程中短路电阻温度稳定；所述电阻在短路过程中阻值稳定。
其中，所述数据采集及控制模块2用于接收来自所述计算机控制模块1的测试指令，并根据所述测试指令获取所述真空短路器3内的真空度传感器所采集的当前真空度压力值；所述当前真空度压力值为真空短路器3所处环境的压力值；所述数据采集及控制模块2获取所述当前真空度压力值后，与预设真空度压力值相比较，若当前真空度压力值没有达到预设真空度压力值，所述数据采集及控制模块2启动所述真空泵执行抽真空操作，当所述当前真空度压力值达到预设真空度压力值后，所述数据采集及控制模块2控制所述动力泵单元向缸体输入压力，使所述缸体的上部的短路板向下部的短路部靠近，直至接触后形成短路；短路状态下，所述数据采集及控制模块2采集电流数据、温度数据、单体电压数据、总电压数据，从而形成测试结果。
其中，所述动力泵单元为液压泵或气压泵。
（三）有益效果
与现有技术相比较，本发明具体如下有益效果：
（1）本发明技术方案中，短路试验前需要启动真空泵抽真空，当数据采集及控制模块采集到的真空度达到要求后，计算机控制模块给数据采集及控制模块发出开关量指令，真空短路器的动力泵单元启动闭合短路板，抽真空是为了防止短路板接触时高温下被氧化而增加接触电阻，从而避免了现有技术中有氧环境下存在的氧化、火花及断开时的拉弧现象。
（2）本发明技术方案中铜短路板做成锯齿状以及涂抹导电膏，可以增加接触面积并提高接触效果。
（3）本发明技术方案中设置了短路电阻，并在其中配备了风冷装置，可以保证回路中电阻上的温度稳定，进而保证回路中电阻值稳定；从而避免目前常规的短路试验装置，因短路时导线温度上升而导致电阻值增大，进而造成不满足测试标准中有关电阻值要求的问题。
附图说明
图1为本本发明超大电流电池短路短路试验装置的示意图。
图中，1、计算机控制模块，2、数据采集及控制模块，3、真空短路器，4、断路器，5、短路电阻。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种超大电流电池短路试验装置，如图1所示，所述装置包括：计算机控制模块1、数据采集及控制模块2、真空短路器3、断路器4以及短路电阻5；其中，
所述计算机控制模块1设有人机交互接口，用于接收操作人员根据测试内容所制定的测试指令，并与数据采集及控制模块2进行通信来实现短路控制以及数据采集；
所述数据采集及控制模块2连接所述计算机控制模块1，其包括：高速数据采集及开关量输入智能模块、电压电流和温度信号隔离转换板卡以及继电器；
所述真空短路器3一端连接所述断路器4，另一别连接所述短路电阻5；所述真空短路器3包括：真空泵、密封箱、动力泵单元、缸体、柔性编织电缆以及真空度传感器；所述缸体内设有上下两块锯齿状铜短路板，其中，上部的短路板活动可移动，下部的短路板固定设置，两块短路板接触表面涂抹有导电膏；
所述断路器4连接待测电池的正极，其用于执行手动强制断开操作，在电池短路的过程中如果发生异常现象时，通过所述断路器4使整个回路强制断开；
所述短路电阻5连接待测电池的负极，其包括：电阻、风冷装置及分流器；所述风冷装置用于保证短路过程中短路电阻温度稳定；所述电阻在短路过程中阻值稳定。
其中，所述动力泵单元为液压泵或气压泵。
本发明技术方案的工作过程为：
所述数据采集及控制模块2用于接收来自所述计算机控制模块1的测试指令，并根据所述测试指令获取所述真空短路器3内的真空度传感器所采集的当前真空度压力值；所述当前真空度压力值为真空短路器3所处环境的压力值；所述数据采集及控制模块2获取所述当前真空度压力值后，与预设真空度压力值相比较，若当前真空度压力值没有达到预设真空度压力值，所述数据采集及控制模块2启动所述真空泵执行抽真空操作，当所述当前真空度压力值达到预设真空度压力值后，所述数据采集及控制模块2控制所述动力泵单元向缸体输入压力，使所述缸体的上部的短路板向下部的短路部靠近，直至接触后形成短路；短路状态下，所述数据采集及控制模块2采集电流数据、温度数据、单体电压数据、总电压数据，从而形成测试结果。
具体而言，所述计算机控制模块1由计算机控制软件系统来实现，所述计算机控制软件系统基于LabView开发，通过计算机的两个USB口分别与数据采集及控制模块的NIUSB-6210模块进行通信来实现真空短路器的真空泵、动力泵单元控制以及短路试验时电池的电压、温度、电流数据的采集。
所述数据采集及控制模块主要包括：两个NIUSB-6210模块、10个单体电压、两个总电压（0-60V、0-600V）、1个电流（测试分离器电压）以及10个温度信号的隔离转换板，真空短路器的真空泵、动力泵单元控制继电器各1个。短路试验时总电压、单体电池电压、分流器电压、温度信号被隔离转换板卡转换为0-5V的模拟信号送到NIUSB-6210的相应的模拟信号输入端。
真空短路器的真空泵、动力泵单元继电器控制的是NIUSB-6210模块接收到计算机软件给出开关量信号后驱动相应的继电器开启或闭合而实现的。
本实施例中，短路电流测试中，短路电阻的分流器（10000A/600mV）与电阻串联，在其他实施例中也可以串联在真空短路器或断路器侧。
所述真空短路器由真空泵、密封箱、动力泵单元、锯齿状铜短路板、柔性编织电缆、真空度传感器组成。其中，铜短路板做成锯齿状以及涂抹导电膏是为了增加接触面积并提高接触效果。抽真空是为了防止短路板接触时高温下被氧化而增加接触电阻。短路试验前需要启动真空泵抽真空，当数据采集及控制模块采集到的真空度达到要求后，计算机控制模块给NIUSB-6210模块发出开关量指令，真空短路器的动力泵单元启动闭合短路板。
本实施例中，使用的真空短路器的闭合断开可以通过液压泵实现，在其他实施例中也可通过气泵实现短路器的闭合。
所述断路器选用的是DW15-4000型号的万能式断路器，起手动强制断开的作用，在电池短路的过程中如果发生异常现象可以点“断开”按钮将整个回路强制断开，相当于保险的作用，每个断路器输入输出都有3路接线端，每路最大能过4000A的电流，3路并联。
所述短路电阻可以有三个：针对单体电池的短路电阻0.5毫欧，最大短路电流10000A；针对电池模块的短路电阻4毫欧，最大短路电流为6000A；针对电池组的短路电阻40毫欧，最大短路电流为3000A时。上述的短路电阻带有风冷装置，短路过程中短路电阻温度基本上不发生变化，短路电阻阻值变化很小。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种超大电流电池短路试验装置，其特征在于，所述装置包括：计算机控制模块(1)、数据采集及控制模块(2)、真空短路器(3)、断路器(4)以及短路电阻(5)；其中，
所述计算机控制模块(1)设有人机交互接口，用于接收操作人员根据测试内容所制定的测试指令，并与数据采集及控制模块(2)进行通信来实现短路控制以及数据采集；
所述数据采集及控制模块(2)连接所述计算机控制模块(1)；
所述真空短路器(3)一端连接所述断路器(4)，另一端连接所述短路电阻(5)；所述真空短路器(3)包括：真空泵、动力泵单元、缸体以及真空度传感器；所述缸体内设有上下两块锯齿状铜短路板，其中，上部的短路板活动可移动，下部的短路板固定设置，两块短路板接触表面上涂抹有导电膏；
所述断路器(4)连接待测电池的正极，其用于执行手动强制断开操作，在电池短路的过程中如果发生异常现象时，通过所述断路器(4)使整个回路强制断开；
所述短路电阻(5)连接待测电池的负极，其包括：电阻R、风冷装置及分流器；所述风冷装置用于保证短路过程中短路电阻温度稳定；所述电阻R在短路过程中阻值稳定。
2.如权利要求1所述的超大电流电池短路试验装置，其特征在于，所述数据采集及控制模块(2)用于接收来自所述计算机控制模块(1)的测试指令，并根据所述测试指令获取所述真空短路器(3)内的真空度传感器所采集的当前真空度压力值；所述当前真空度压力值为真空短路器(3)所处环境的压力值；所述数据采集及控制模块(2)获取所述当前真空度压力值后，与预设真空度压力值相比较，若当前真空度压力值没有达到预设真空度压力值，所述数据采集及控制模块(2)启动所述真空泵执行抽真空操作，当所述当前真空度压力值达到预设真空度压力值后，所述数据采集及控制模块(2)控制所述动力泵单元向缸体输入压力，使所述缸体的上部的短路板向下部的短路板靠近，直至接触后形成短路；短路状态下，所述数据采集及控制模块(2)采集电流数据、温度数据、单体电压数据、总电压数据，从而形成测试结果。
3.如权利要求1所述的超大电流电池短路试验装置，其特征在于，所述动力泵单元为液压泵或气压泵。
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