CN103869258A - 一种钠硫电池批量检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了化学储能领域的一种钠硫电池批量检测系统，位于钠硫电池批量检测用保温箱上，包括热电偶、回路连接装置、数据采集器、控制器、充放电装置和上位机；所述热电偶在所述保温箱内以矩阵状均布，任意一个所述热电偶的周围可均布四个待检钠硫电池；所述回路连接装置将所述保温箱内的待检钠硫电池连接成为检测回路；所述数据采集器：用于采集所述保温箱内各个所述热电偶所检测到的温度，以及各个待检钠硫电池的实时电压和实时容量，并传递给所述控制器；所述控制器，根据所述数据采集器所采集的数据，在任意一个所述热电偶所检测到的温度大于350℃时，将该热电偶周围的任意一个或多个待检钠硫电池隔离出所述检测回路；所述上位机控制所述充放电装置向所述检测回路进行充放电的恒电流的大小。

Description

一种钠硫电池批量检测系统

技术领域

本发明涉及化学储能领域的一种钠硫电池批量检测系统。

背景技术

钠硫电池批量检测系统是一种通过对多数待检钠硫电池实施充电、放电过程从而判断钠硫电池性能的系统，相对于单个钠硫电池检测，虽然较大提高了效率，但是带来的最大问题是参与检测的同一批钠硫电池需要在相同的检测条件下完成，然而实际上钠硫电池的制备过程中难以避免的一些差异造成了钠硫电池性能上的差异，所有参与检测的钠硫电池不可能自始至终都在完全一样的条件下完成，比如一些钠硫电池在经过一定容量的充放电后超出了实际应用中规定的电压范围，而其他的电池可以继续检测。同时，较大量的钠硫电池集中在一起检测，难以避免少数钠硫电池会出现故障，可能会引起局部的温升等情况，如何解决局部温升对整体检测的影响，也是批量检测中所要重点关注的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池批量检测用保温箱，其可以有效解决钠硫电池批量检测中局部温升对于整体检测的影响。

实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池批量检测系统，位于钠硫电池批量检测用保温箱上，包括热电偶、回路连接装置、数据采集器、控制器、充放电装置和上位机；

所述热电偶在所述保温箱内以矩阵状均布，任意一个所述热电偶的周围可均布四个待检钠硫电池；

所述回路连接装置用于将所述保温箱内的待检钠硫电池连接成为检测回路；

所述数据采集器：用于采集所述保温箱内各个所述热电偶所检测到的温度，以及所述检测回路中各个待检钠硫电池的实时电压和实时容量，并将所采集到的数据传递给所述控制器；

所述控制器，根据所述数据采集器所采集的数据，在任意一个所述热电偶所检测到的温度大于350℃时，将该热电偶周围的任意一个或多个待检钠硫电池隔离出所述检测回路；

所述上位机，用以控制所述充放电装置向所述检测回路进行充放电的恒电流的大小。

进一步的，所述控制器包括计时器和存储器；

所述存储器存储有所述充放电装置对所述检测回路充放电过程中各个时间点的单个待检钠硫电池标准电压；

所述计时器在所述充放电装置对所述检测回路充放电过程中进行计时，以确定所述控制器将单个待检钠硫电池的实时电压与标准电压进行比较的时间点；

所述控制器发现任意一个热电偶所测量的温度大于350℃，且该热电偶周围的四个待检钠硫电池中任意一个待检钠硫电池的实时电压低于标准电压的98%，则判定该待检钠硫电池不合格，并将该待检钠硫电池隔离出所述的检测回路。

再进一步的，所述存储器中还存储有电压上限和电压下限，若任意一个待检钠硫电池周围的所有热电偶所检测到的温度都在300～350℃，在该待检钠硫电池放电至电压下限，或者充电至电压上限时，所述控制器将该待检钠硫电池隔离出所述检测回路。

再进一步的，所述存储器中还存储有电压上限和电压下限，若任意一个待检钠硫电池周围的所有热电偶所检测到的温度都在300～350℃，在该待检钠硫电池放电至电压下限，或者充电至电压上限时，所述控制器将该待检钠硫电池隔离出所述检测回路。

再进一步的，所述控制器在将任意一个或多个待检钠硫电池隔离出所述检测回路前，先将所述检测回路与所述充放电装置断开。

进一步的，所述数据采集器与所述热电偶之间通过热电偶线连接。

进一步的，所述保温箱内的每个待检钠硫电池的正极和负极与所述数据采集器对应通过一根电压线连接，所述数据采集器通过与各个待检钠硫电池连接的电压线对各个待检钠硫电池的实时电压和实时容量进行采集。

进一步的，所述保温箱内的各个待检钠硫电池的正极和负极各引出一根电流线，连接所述的回路连接装置，从而连接成所述的检测回路，所述的回路连接装置为一块电流线接线板。

进一步的，所述上位机通过所述控制器，控制所述检测回路与所述充放电装置的重新连接。

进一步的，所述控制器上设有与所述保温箱内各个待检钠硫电池对应的指示灯，任意一个或多个待检钠硫电池被隔离出所述检测回路时，与该一个或多个待检钠硫电池对应的指示灯熄灭。

进一步的，所述上位机从所述数据采集器上读取所述检测回路中各个待检钠硫电池的实时电压和实时容量，以对所述检测回路中的待检钠硫电池进行分类。

采用了本发明的一种钠硫电池批量检测系统的技术方案，即位于钠硫电池批量检测用保温箱上，包括热电偶、回路连接装置、数据采集器、控制器、充放电装置和上位机；所述热电偶在所述保温箱内以矩阵状均布，任意一个所述热电偶的周围可均布四个待检钠硫电池；所述回路连接装置将所述保温箱内的待检钠硫电池连接成为检测回路；所述数据采集器用于采集所述保温箱内各个所述热电偶所检测到的温度，以及所述检测回路中各个待检钠硫电池的实时电压和实时容量，并传递给所述控制器；所述控制器，根据所述数据采集器所采集的数据，在任意一个所述热电偶所检测到的温度大于350℃时，将该热电偶周围的任意一个或多个待检钠硫电池隔离出所述检测回路；所述上位机控制所述充放电装置向所述检测回路进行充放电的恒电流的大小的钠硫电池批量检测系统的技术方案。其技术效果是：钠硫电池批量检测中局部温升对于整体检测的影响，提高钠硫电池批量检测的准确率。

附图说明

图1为使用本发明的一种钠硫电池批量检测系统的钠硫电池批量检测用保温箱外部结构的立体示意图。

图2为使用本发明的一种钠硫电池批量检测系统的钠硫电池批量检测用保温箱内部结构的俯视图。

图3为使用本发明的一种钠硫电池批量检测系统的钠硫电池批量检测用保温箱箱体结构示意图。

图4为本发明的一种钠硫电池批量检测系统的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图4，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1至图4，使用本发明的一种钠硫电池批量检测系统的钠硫电池批量检测用保温箱包括箱盖2，箱体1和底座3。

箱体1的骨架为中空的立方形不锈钢体，即箱体1包括从外向内依次设置的外不锈钢槽11、保温材料层12和内不锈钢槽13。内不锈钢槽13的内表面设有内防护层131，内不锈钢槽的13的外表面设有外防护层132。内防护层131和外防护层132所用的材料均为云母。内不锈钢槽13的外表面的外防护层132与保温材料层12之间设有加热板14。由于内不锈钢槽13和外不锈钢槽11具有前、后、左、右、下五个面，因此内不锈钢槽13的前、后、左、右、下五个面各设一块加热板14，因此，箱体1上共有五块加热板14，五块加热板14分别设有独立的温度控制电路141。通过在外内不锈钢槽13的内外表面对应设置材料为云母的内防护层131和外防护层132,即使箱体1内部发生剧烈反应，也能保证箱体1内化学物质不外泄，保证箱体1外部以及加热板14的安全，同时对箱体1起到绝缘作用。保温材料层12起到减小箱体1内热量外泄的作用，外不锈钢槽12外壁通过喷漆防腐进行处理。

所述保温箱内均布有十二个竖直设置的不锈钢筒41，十二个不锈钢套筒41呈三行四列矩阵排列。每个不锈钢筒41内设有一个热电偶44，因此所述保温箱内一共十二个热电偶44。十二个不锈钢筒41对十二个热电偶44一一对应地起到保护的作用。

不锈钢套筒41的圆周上均布有四个卡槽（图中未显示），该卡槽内可插入云母板42，因此所述保温箱内，任意相邻的两个不锈钢套筒41之间通过一块云母板42连接，不锈钢套筒41与箱体1的内不锈钢槽13之间也通过云母板42连接。这样，通过十二个不锈钢套筒41和三十一块云母板42的相互嵌套，将所述保温箱内的空间分隔为呈四行五列矩阵排列的二十个矩形的小室4，每个小室4容纳一个待检钠硫电池。云母板42起到对相邻小室4进行绝缘的作用。

每个小室4内放置一个刚玉管43，刚玉管43外填充石英砂，刚玉管43内放置4待检钠硫电池，由于云母板42的隔断作用，每个小室4内的石英砂或者待检钠硫电池等可在不影响其他小室4的条件下，自由处理，方便自由拆卸和装配。

本发明的一种钠硫电池批量检测系统，该系统包括位于箱体1内的热电偶44，在箱体1外侧安装的数据采集器5、控制器6、充放电装置7、上位机8和作为回路连接装置的电流线接线板9。上位机8连接箱体1的五块加热板14上的温度控制电路141，对五块加热板14表面的温度进行控制。箱体1内的十二个热电偶44对应通过一根热电偶线连接数据采集器5，数据采集器5通过该十二根热电偶线，对应采集十二个热电偶44所测量到的箱体1内的温度。十二根热电偶线是通过箱体1上的热电偶线孔101引出箱体1外的。

箱体1内的二十个待检钠硫电池的正极和负极均对应通过一根电压线连接数据采集器5，因此数据采集器5通过四十根电压线连接箱体1内的二十个待检钠硫电池。数据采集器5通过其与二十个待检钠硫电池之间的四十根电压线，实时采集二十个待检钠硫电池的实时电压和实时容量。四十根电压线是通过箱体1上的电压线孔102引出箱体1外，使四十根电压线与数据采集器5连接的。

箱体1内的二十个待检钠硫电池的正极和负极上各连接有一根电流线，电流线通过箱体1上的电流线出线孔103引出箱体1外。本实施例中一共有四十根电流线。电流线出线孔103的尺寸可以根据所述保温箱内的待检钠硫电池的数量进行调整，但是至少应大于电压线孔101和热电偶线孔102的尺寸。电流线接线板9将电流线出线孔103覆盖。电流线接线板9为一个用于将箱体1内的二十个待检钠硫电池连接成为检测回路的回路连接装置。二十个待检钠硫电池通过电流线接线板9上的接线柱以及四十根电流线连接成为一个检测回路，该检测回路用于与充放电装置7连接。本实施例中，该检测回路是一个串联回路。

控制器6连接在电流线接线板9与数据采集器5之间，控制器6的作用在于：通过控制电流线接线板9上各个接线柱与所述检测回路中各个待检钠硫电池之间的连接，将损坏的待检钠硫电池，或者放电至电压下限，或者充电至电压上限，从而检测完成的待检钠硫电池隔离出检测回路，并可使该检测回路与充放电装置7之间断开或连通。同时，控制器6上还设有与箱体1内各个待检钠硫电池对应的指示灯，提示待检钠硫电池在充放电过程中的状态。

上位机8还连接充放电装置7、数据采集器5和控制器6，用于控制充放电装置7向所述检测回路中各个待检钠硫电池的充电电流的大小，同时使该检测回路与充放电装置7之间重新连接，以及将数据采集器5采集的各个待检钠硫电池的实时电压和实时容量显示出来。

本发明的一种钠硫电池批量检测系统的使用方法为：通过上位机8控制箱体1上五块加热板14上的温度控制电路141，控制五块加热板14表面的温度，使五块加热板表面的温度在4000min内上升到330℃，并保温2～5h，使五块加热板14表面的温度维持在300～350℃之间，从而使箱体1内的温度维持在300～350℃，使箱体1内检测回路中的待检钠硫电池充分活化。

通过充放电装置7，对箱体1内的检测回路进行四个循环的放电和充电。

数据采集器5定时采集所有待检钠硫电池的实时电压、实时容量以及十二个热电偶44所采集到的实时温度，传递给控制器6和上位机8。

当控制器6发现箱体1内任意一个热电偶44所检测到的实时温度超过了350℃，则判定箱体1内出现超温故障，控制器6控制电流线接线板9，并断开所述检测回路与充放电装置7的连接，充放电装置7暂停向检测回路充放电，并将该热电偶44隔离，即数据采集器5不再对该热电偶44检测的温度进行采集。数据采集器5采集该热电偶44周围的四个待检钠硫电池的实时电压，通过热电偶44先进行温度的采集，可以通过热电偶44对损坏的待检钠硫电池进行预先的定位，减少待检钠硫电池被误判为损坏的可能性。

控制器6内设有存储器61和计时器62，存储器61中存有充放电过程中各个时间点的待检钠硫电池标准电压，而计时器62对充放电过程进行计时，充放电装置7暂停充放电，计时器62暂停计时。每次充电或者放电完成，计时器62重新开始计时。控制器6逐个比较所检测到的实时温度超过350℃的热电偶44周围的四个待检钠硫电池的实时电压和存储器61内存储的该时间点的待检钠硫电池标准电压，所述的时间点是通过计时器62确定的。若在该时间点，四个待检钠硫电池中有任意一个或多个待检钠硫电池的实时电压低于该时间点的待检钠硫电池标准电压的98%，比如该时间点待检钠硫电池标准电压为2.1V，而待检钠硫电池的实时电压只有2.0V，则判定该待检钠硫电池损坏不合格。控制器6通过控制电流线接线板9，将被判定为不合格的待检钠硫电池隔离出所述检测回路。同时控制器6上表示该待检钠硫电池的指示灯熄灭。上位机8通过控制器6控制电流线接线板9，将检测回路重新与充放电装置7连通，重启充放电装置7对所述检测回路的充放电。

在充放电过程中，对于未损坏的待检钠硫电池，当实时电压达到了规定的电压上限或者电压下限的时候，控制器6控制电流线接线板9，断开所述检测回路与充放电装置7的连接，充放电装置7暂停向检测回路充放电，控制器6上与该待检钠硫电池对应的指示灯闪烁，测试人员根据实时容量，在上位机8上对该待检钠硫电池进行充分类。分类完成，工作人员通过上位机8，使控制器6控制电流线接线板9，将完成分类的待检钠硫电池隔离出检测回路，并屏蔽该待检钠硫电池的实时电压。同时使控制器6上表示该待检钠硫电池的指示灯熄灭，同时上位机8通过控制器6控制电流线接线板9，将所述检测回路重新与充放电装置7连通，重启充放电装置7对检测回路的充放电。

本实施例中，四个充放电循环依次为：

第一循环，依次以2A，6A，10A和20A恒电流对检测回路中各个待检钠硫电池进行放电，且放电容量分别为20Ah、90Ah、210Ah和300Ah或实时电压下降到截止电压1.5V，每次放电后都要静置，然后再以20A恒电流充电，且充电容量为520Ah或实时电压上升到截止电压2.5V，静置待处理，第一循环中允许的电压上限为2.8V，电压下限为1.2V。电压上限和电压下限也存储在存储器61中。

第二循环，以40A恒电流放电且放电容量为520Ah或实时电压达到截止电压1.2V，静置后再以20A恒电流充电且充电容量为520Ah或实时电压上升到截止电压2.5V，静置待处理；第二循环中允许的电压上限为2.8V，电压下限为1.2V。

第三循环，放电步骤与第二循环的放电步骤相同，放电完并静置后，以40A恒电流充电且充电容量为520Ah或实时电压上升到2.8V，静置待处理；第三循环中允许的电压上限为2.8V，电压下限为1.2V。

第四循环，以80A恒电流放电且放电容量为520Ah或实时电压下降至1.0V，再以40A恒电流充电且充电容量为520Ah或实时电压上升至2.8V，静置待处理。第四循环中允许的电压上限为2.8V，电压下限为1.0V。

每次放电中每个未损坏，且未分类的待检钠硫电池都要满足放电容量达到每个步骤中的放电容量规定值,或者实时电压下降到每个步骤中规定的电压下限中的任意一项。每次充电中每个未损坏，且未分类的待检钠硫电池都满足充电容量达到每个步骤中的充电容量规定值,或者实时电压上升至每个步骤中规定的电压上限中的任意一项。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种钠硫电池批量检测用保温箱，包括箱体和箱盖，其特征在于：

所述箱体内设有呈行数大于等于二行，列数大于等于二列的矩阵排列的，用于放置待检钠硫电池的小室，相邻的所述小室之间绝缘，任意相邻的四个所述小室之间设有一个热电偶；所述钠硫电池批量保温箱还包括一个控制系统，所述控制系统包括回路连接装置、数据采集器、控制器、充放电装置和上位机；

所述回路连接装置用于将所述箱体内的待检钠硫电池连接成为检测回路；

所述数据采集器：用于采集所述箱体内各个热电偶所检测到的温度，以及所述检测回路中各个待检钠硫电池的实时电压和实时容量，并将所采集到的数据传递给所述控制器；

所述控制器，根据所述数据采集器所采集的数据，将所述检测回路中的待检钠硫电池隔离出所述的检测回路，以及控制所述的检测回路与所述充放电装置断开和连接；

所述上位机：用以控制所述充放电装置向所述检测回路进行充放电的恒电流的大小。

2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池批量检测用保温箱，其特征在于：所述箱体内，相邻的所述小室之间通过云母板隔开，任意相邻的四个小室之间设有不锈钢套，所述热电偶位于所述不锈钢套内。

3.根据权利要求2所述的一种钠硫电池批量检测用保温箱，其特征在于：所述小室内均设有用于安装待检钠硫电池的刚玉管。

4.根据权利要求3所述的一种钠硫电池批量检测用保温箱，其特征在于：所述刚玉管与所述云母板之间填充石英砂。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种钠硫电池批量检测用保温箱，其特征在于：所述箱体包括从外向内依次设置的外不锈钢槽、保温材料层和内不锈钢槽；所述内不锈钢槽的外表面与所述保温材料层之间设有用于对应从五个方向对所述箱体内的检测回路进行加热的五块加热板。

6.根据权利要求5所述的一种钠硫电池批量检测用保温箱，其特征在于：所述内不锈钢槽的内表面设有内防护层，所述内不锈钢槽的外表面设有外防护层，所述内防护层和所述外防护层所用的材料均为云母。

7.根据权利要求5所述的一种钠硫电池批量检测用保温箱，其特征在于：五块所述加热板上均设有独立的温度控制电路，控制五块所述加热板表面的温度。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种钠硫电池批量检测用保温箱，其特征在于：所述控制器包括计时器和存储器；

所述存储器存储有所述充放电装置对所述检测回路充电过程中各个时间点的单个待检钠硫电池标准电压；

所述计时器在所述充放电装置对所述检测回路充电过程中进行计时，以确定所述控制器将单个待检钠硫电池的实时电压与标准电压进行比较的时间点；

所述控制器发现任意一个所述热电偶所测量的温度大于350℃，且该热电偶周围的四个待检钠硫电池中有任意一个或多个待检钠硫电池的实时电压低于该时间点的标准电压的98%，则判定该一个或多个待检钠硫电池不合格，并将该一个或多个待检钠硫电池隔离出所述检测回路。

9.根据权利要求8中任意一项所述的一种钠硫电池批量检测用保温箱，其特征在于：所述存储器中还存储有电压上限和电压下限，若任意一个待检钠硫电池周围的所有热电偶所检测到的温度都在300～350℃之间，在该待检钠硫电池放电至电压下限，或者充电至电压上限时，所述控制器将该待检钠硫电池隔离出所述检测回路。

10.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种钠硫电池批量检测用保温箱，其特征在于：所述控制器在将任意一个或多个待检钠硫电池隔离出所述检测回路前，先切断所述检测回路与所述充放电装置的连接。

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