CN109473744B - 一种电池液冷试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，具体公开了一种电池液冷试验装置。该电池液冷试验装置的若干测温元件呈矩形阵列均布设置且由上至下依次穿过上压板、上隔热垫、聚四氟乙烯垫和加热片后插入均热板的底部，测温元件能测量硅胶垫上表面温度；若干厚度测量元件能插设于硅胶垫，用于测量硅胶垫被压缩后的厚度；若干压力测量调节元件设置在上压板和下压板的相对两侧，用于测量并调节硅胶垫所受的压力。本发明提供的电池液冷试验装置，通过优化测温元件的布置方式，减小了现有测试的误差，实现了硅胶垫表面温度的准确测量；厚度测量元件可准确测量硅胶垫被压缩后的厚度；压力测量调节元件能够测量并调节硅胶垫所受的压力，使硅胶垫表面受力均匀。

Description

一种电池液冷试验装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池液冷试验装置。

背景技术

在目前软包及方形锂离子电池热管理系统中，液冷方式，即使用液冷板是一种有效的热管理模式，硅胶垫处在液冷板和电池导热板之间，而且一般硅胶垫的导热系数为2～2.5m/(m·K)，远低于铝制液冷板的导热系数，故硅胶垫热阻是电池热管理系统中热阻的主要部分。硅胶垫与电池导热板接触面的温度分布直接影响着电池的温度分布，而电池的最大温差要求控制在5℃以内，所以对硅胶垫表面进行温度测量尤为重要。

目前，一般的测量硅胶垫与电池导热板接触面上温度的方式是，将热电偶导线伸进两面之间进行测量，由于热电偶导线具有一定的尺寸，会对热电偶探头测温处产生一定的影响，导致温度测量不准确；当有多条热电偶导线布置在硅胶垫和电池导热板之间时，增加了整体的热阻，使试验结果误差变大。此外液冷板和硅胶垫在装配时需承受一定的装配压力，同时硅胶垫会产生一定的变形量，这也会改变硅胶垫的热阻，对硅胶垫和电池导热板接触面的温度产生一定影响。

因此，亟需提出一种电池液冷试验装置，以准确测量硅胶垫表面温度、硅胶垫压缩后的厚度及硅胶垫和液冷板所受压力，并且能够调节硅胶垫所受压力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池液冷试验装置，该试验装置能够准确测量硅胶垫表面温度、硅胶垫压缩后的厚度及硅胶垫和液冷板所受压力，并且能够调节硅胶垫所受压力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池液冷试验装置，包括由上至下依次层叠的上压板、上隔热垫、聚四氟乙烯垫、加热片、均热板、硅胶垫、液冷板和下压板，以及：

若干测温元件，呈矩形阵列均布设置且由上至下依次穿过所述上压板、上隔热垫、聚四氟乙烯垫和加热片后插入所述均热板的底部，所述测温元件能测量所述硅胶垫的上表面温度；

若干厚度测量元件，能够插设于所述硅胶垫，用于测量所述硅胶垫被压缩后的厚度；

若干压力测量调节元件，设置在所述上压板和所述下压板的相对两侧，用于测量并调节所述硅胶垫所受的压力。

作为上述电池液冷试验装置的优选技术方案，所述上压板、所述上隔热垫、所述聚四氟乙烯垫和所述加热片上呈矩形阵列均布设置有多个测温孔，所述均热板上设置有多个与所述测温孔一一对应的测温盲孔，所述测温盲孔的直径和位置均与所述测温孔的直径和位置相同，所述测温元件插设于所述测温孔且其底部抵接于所述测温盲孔的底部。

作为上述电池液冷试验装置的优选技术方案，所述均热板的厚度大于或等于10mm，所述测温盲孔的底部的厚度为1mm。

作为上述电池液冷试验装置的优选技术方案，所述测温盲孔内灌有导热物质。

作为上述电池液冷试验装置的优选技术方案，所述导热物质为导热硅脂。

作为上述电池液冷试验装置的优选技术方案，所述均热板由纯铜制成。

作为上述电池液冷试验装置的优选技术方案，所述测温元件为T型热电偶。

作为上述电池液冷试验装置的优选技术方案，所述上压板、所述上隔热垫、所述聚四氟乙烯垫、所述加热片上设置有多个测厚孔，所述均热板上设置有多个与所述测厚孔一一对应的均热板测厚孔，所述硅胶垫上设置有多个与所述均热板测厚孔一一对应的硅胶垫预开孔，所述厚度测量元件能够依次穿过上压板测厚孔、上隔热垫测厚孔、聚四氟乙烯垫测厚孔、加热片测厚孔、所述均热板测厚孔和所述硅胶垫预开孔而抵至所述液冷板的上表面。

作为上述电池液冷试验装置的优选技术方案，所述厚度测量元件为深度尺。

作为上述电池液冷试验装置的优选技术方案，所述压力测量调节元件包括通孔型力传感器和拉力螺栓，所述拉力螺栓穿设于所述上压板和所述下压板，所述通孔型力传感器装配在所述拉力螺栓上，所述通孔型力传感器位于所述上压板上方。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：

本发明提供的电池液冷试验装置，通过优化测温元件的布置方式，减小了现有测试的误差，实现了硅胶垫表面温度的准确测量；通过设置厚度测量元件可准确测量硅胶垫被压缩后的厚度；通过设置压力测量调节元件能够测量并调节硅胶垫所受的压力，使硅胶垫表面受力均匀。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的电池液冷试验装置的爆炸图；

图2是本发明具体实施方式提供的电池液冷试验装置的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的电池液冷试验装置的俯视图；

图4是图3中A-A向的截面图；

图5是图3中B-B向的截面图；

图6是图3中C-C向的截面图；

图7是本发明具体实施方式提供的上隔热垫的俯视图；

图8是本发明具体实施方式提供的聚四氟乙烯垫的俯视图；

图9是本发明具体实施方式提供的加热片的俯视图；

图10是本发明具体实施方式提供的均热板的俯视图。

图中：

1-上压板；101-上压板测温孔；102-上压板测厚孔；103-上压板装配孔；

2-上隔热垫；201-上隔热垫测温孔；202-上隔热垫测厚孔；203-上隔热垫装配孔；

3-聚四氟乙烯垫；301-聚四氟乙烯垫测温孔；302-聚四氟乙烯垫测厚孔；303-聚四氟乙烯垫装配孔；

4-加热片；401-加热片测温孔；402-加热片测厚孔；403-加热片装配孔；

5-均热板；501-测温盲孔；502-均热板测厚孔；503-装配螺纹孔；

6-硅胶垫；601-硅胶垫预开孔；

7-液冷板；8-泡棉；9-下隔热垫；10-下压板；11-测温元件；12-导热物质；13-拉力螺栓；14-通孔型力传感器；15-装配螺栓；16-把手。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

如图1和图2所示，本实施方式提供了一种电池液冷试验装置。该电池液冷试验装置包括由上至下依次层叠设置的上压板1、上隔热垫2、聚四氟乙烯垫3、加热片4、均热板5、硅胶垫6、液冷板7、泡棉8、下隔热垫9和下压板10，加热片4单面背胶，粘贴在均热板5上，其作为均温热源来模拟电池发热。上压板1、上隔热垫2、聚四氟乙烯垫3、加热片4和均热板5通过装配螺栓15装配为一个整体，便于装卸。上压板1的相对两侧边还设置有把手16，便于提携搬运。该电池液冷试验装置还包括若干测温元件11、若干厚度测量元件和若干压力测量调节元件，测温元件11用于测量硅胶垫6表面多点的温度，厚度测量元件能够插设于硅胶垫6，用于测量硅胶垫6被装配压缩后的厚度，压力测量调节元件用于测量并调节硅胶垫6所受的压力。上述部件按照图1进行装配，装配完成后的结构如图2所示。

电池液冷试验装置的外形尺寸是根据液冷板7的大小来决定的，在本实施方式中，液冷板7的形状为方形，但不限于此。上隔热垫2、聚四氟乙烯垫3、加热片4、均热板5、硅胶垫6、泡棉8和下隔热垫9均为方形，且尺寸与液冷板7相同，上压板1和下压板10也为方形，二者的尺寸相同且大于上述其他部件的尺寸，其目的在于为了对二者之间设置的各部件起到保护作用，同时，为压力测量调节元件预留安装空间。

在本实施方式中，如图3、图7-图10所示，上压板1、上隔热垫2、聚四氟乙烯垫3、加热片4上均呈矩形阵列均布设置有多个测温孔，测温孔为通孔。具体地，上压板1上设置有上压板测温孔101，上隔热垫2上设置有上隔热垫测温孔201，聚四氟乙烯垫3上设置有聚四氟乙烯垫测温孔301，加热片4上设置有加热片测温孔401。上压板测温孔101、上隔热垫测温孔201、聚四氟乙烯垫测温孔301和加热片测温孔401的直径、数量、间距均相等，且位置一一对应。均热板5上设置有多个与上述测温孔一一对应的测温盲孔501，测温盲孔501的直径和位置均与上述测温孔的直径和位置相同。在本实施方式中，如图3、图7-图10所示，测温孔按照七行七列的矩阵形式设置，试验装置的中心处未设置，因此测温孔数量为48个，其直径均为1.5mm；相应的，均热板5上的测温盲孔501的数量也为48个，其直径也为1.5mm，孔深9mm。图3中，L方向为试验装置长度方向，W方向为试验装置宽度方向。

本实施方式例中均热板5的厚度大于或等于10mm，盲孔底部的厚度为1mm。均热板5由纯铜制成，由于纯铜的导热系数很高，故1mm厚的铜上下表面温差很小，因此盲孔底部的温度可近似代替铜制均热板5下表面的温度。本实施方式中均热板5的厚度优选为10mm。

测温元件11与测温孔一一对应设置，如图4所示，为本实施方式中测温元件11的装配示意图。测温元件11垂直地由上至下依次穿过上压板测温孔101、上隔热垫测温孔201、聚四氟乙烯垫测温孔301、加热片测温孔401，最后插进均热板5上的测温盲孔501，其底部抵接于测温盲孔501的底部，测温元件11能测量硅胶垫6的上表面温度。由于测温元件11均匀遍布硅胶垫6的表面进行测量，因此，测温元件11的布置方式得以优化，降低了测试误差，实现了硅胶垫6表面多点温度的准确测量。

为了更好的测量硅胶垫6的表面温度，在装配测温元件11时，测温盲孔501内灌满有导热物质12。本实施方式中的测温元件11优选为T型热电偶，导热物质12优选为导热硅脂，但不限于此。

如图3、图7-图9所示，上压板1、上隔热垫2、聚四氟乙烯垫3、加热片4上均加工有多个测厚孔，上压板1上设置有上压板测厚孔102，上隔热垫2上设置有上隔热垫测厚孔202，聚四氟乙烯垫3上设置有聚四氟乙烯垫测厚孔302，加热片4上设置有加热片测厚孔402。上压板测厚孔102、上隔热垫测厚孔202、聚四氟乙烯垫测厚孔302和加热片测厚孔402的位置一一对应，且间距相等。其中一个测厚孔设置在试验装置的中心位置处，其余各孔均布设置。在本实施方式中，上述测厚孔的直径为8mm，数量为五个，其中一个设置在中心位置处，其余四个均匀的分布于以上各部件的靠近四个角的位置处。如图10所示，均热板5上相应的加工有五个直径为4mm的测厚孔，该测厚孔与上压板测厚孔102一一对应设置。在对硅胶垫6和液冷板7进行装配前，对硅胶垫6进行预开孔，即硅胶垫预开孔601，以便测量其被压缩后的厚度。该硅胶垫预开孔601与均热板测厚孔502一一对应设置，且孔径一致，均为4mm。

该试验装置装配完成后，如图5所示，为测量硅胶垫厚度的示意图。通过使用厚度测量元件测量硅胶垫6被压缩后的厚度。本实施方式中的厚度测量元件可以为深度尺。在测量时，使深度尺的测杆依次穿过上述上压板测厚孔102、上隔热垫测厚孔202、聚四氟乙烯垫测厚孔302、加热片测厚孔402，直至均热板5上表面，对深度尺进行归零；进一步使深度尺测杆穿过均热板测厚孔502和硅胶垫预开孔601，直至液冷板7上表面，进行数值读取，用该数值减去均热板5的厚度值，即得硅胶垫6被压缩后的厚度。

如图3、图7-图9所示，上压板1、上隔热垫2、聚四氟乙烯垫3、加热片4上均加工有多个装配孔，上压板1上设置有上压板装配孔103，上隔热垫2上设置有上隔热垫装配孔203，聚四氟乙烯垫3上设置有聚四氟乙烯垫装配孔303，加热片4上设置有加热片装配孔403。上压板装配孔103、上隔热垫装配孔203、聚四氟乙烯垫装配孔303和加热片装配孔403的位置一一对应，且间距相等，多个装配孔均匀的分布于以上部件的中间部位。均热板5上相应的加工有装配螺纹孔503，该装配螺纹孔503与上压板装配孔103一一对应设置，均匀的分布于均热板5的中间部位。本实施方式中的各装配孔的直径为8mm，数量为四个，装配螺纹孔503为M6螺纹孔，数量也为四个，底孔深9mm，螺纹深7mm。

在装配时，如图6所示，为装配螺栓的装配示意图。装配螺栓15依次穿过上压板装配孔103、上隔热垫装配孔203、聚四氟乙烯垫装配孔303和加热片装配孔403，最后进入均热板5的装配螺纹孔503内，将上压板1、上隔热垫2、聚四氟乙烯垫3、加热片4和均热板5装配成一体，便于装卸。

如图1和图2所示，压力测量调节元件设置在上压板1和下压板10的相对两侧，用于测量并调节硅胶垫6所受的压力，使硅胶垫6表面受力均匀。压力测量调节元件包括通孔型力传感器14和拉力螺栓13，拉力螺栓13穿设上压板1和下压板10，通孔型力传感器14装配在拉力螺栓13上，且位于上压板1上方。

在本实施方式中，上压板1和下压板10两侧分别设置三个压力测量调节元件。装配时，将六个力传感器的信号接到数据采集仪上，分别调节六个力传感器上的螺母，使六个力传感器力大小一致，从而使硅胶垫6表面受力均匀。

在本实施方式中，上压板1和下压板10由45#钢制成，均热板5由纯铜材料制成，上隔热垫2和下隔热垫9的导热系数为0.018w/(m·K)，其由纳米气凝胶垫粘材料制成。

需要说明的是，本实例中各部件的尺寸并不限于此，以及本实例中部件未给出的尺寸不作具体限定，具体尺寸还需根据实际情况而设定。

显然，本发明的上述实施方式仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电池液冷试验装置，其特征在于，包括由上至下依次层叠的上压板（1）、上隔热垫（2）、聚四氟乙烯垫（3）、加热片（4）、均热板（5）、硅胶垫（6）、液冷板（7）和下压板（10），以及：

若干测温元件（11），呈矩形阵列均布设置且由上至下依次穿过所述上压板（1）、上隔热垫（2）、聚四氟乙烯垫（3）和加热片（4）后插入所述均热板（5）的底部，所述测温元件（11）能测量所述硅胶垫（6）的上表面温度；所述上压板（1）、所述上隔热垫（2）、所述聚四氟乙烯垫（3）和所述加热片（4）上呈矩形阵列均布设置有多个测温孔，所述均热板（5）上设置有多个与所述测温孔一一对应的测温盲孔（501），所述测温盲孔（501）的直径和位置均与所述测温孔的直径和位置相同，所述测温元件（11）插设于所述测温孔且其底部抵接于所述测温盲孔（501）的底部；

若干厚度测量元件，能够插设于所述硅胶垫（6），用于测量所述硅胶垫（6）被压缩后的厚度；所述上压板（1）、所述上隔热垫（2）、所述聚四氟乙烯垫（3）、所述加热片（4）上设置有多个测厚孔，所述均热板（5）上设置有多个与所述测厚孔一一对应的均热板测厚孔（502），所述硅胶垫（6）上设置有多个与所述均热板测厚孔（502）一一对应的硅胶垫预开孔（601），所述厚度测量元件能够依次穿过上压板测厚孔（102）、上隔热垫测厚孔（202）、聚四氟乙烯垫测厚孔（302）、加热片测厚孔（402）、所述均热板测厚孔（502）和所述硅胶垫预开孔（601）而抵至所述液冷板（7）的上表面；

若干压力测量调节元件，设置在所述上压板（1）和所述下压板（10）的相对两侧，用于测量并调节所述硅胶垫（6）所受的压力；所述压力测量调节元件包括通孔型力传感器（14）和拉力螺栓（13），所述拉力螺栓（13）穿设于所述上压板（1）和所述下压板（10），所述通孔型力传感器（14）装配在所述拉力螺栓（13）上，所述通孔型力传感器（14）位于所述上压板（1）上方。

2.根据权利要求1所述的电池液冷试验装置，其特征在于，所述均热板（5）的厚度大于或等于10mm，所述测温盲孔（501）的底部的厚度为1mm。

3.根据权利要求1所述的电池液冷试验装置，其特征在于，所述测温盲孔（501）内灌有导热物质（12）。

4.根据权利要求3所述的电池液冷试验装置，其特征在于，所述导热物质（12）为导热硅脂。

5.根据权利要求1所述的电池液冷试验装置，其特征在于，所述均热板（5）由纯铜制成。

6.根据权利要求1所述的电池液冷试验装置，其特征在于，所述测温元件（11）为T型热电偶。

7.根据权利要求1所述的电池液冷试验装置，其特征在于，所述厚度测量元件为深度尺。