CN109916454A - 一种电池系统热失控模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池系统热失控模拟装置，包括防爆箱、电芯组，加热装置，电压采集仪，多路测温仪，压力检测仪，气体检测仪，视频监测器；所述电芯组安装于防爆箱内的支架上，包括电芯(21)、(22)、(23)；电芯(22)和电芯(23)并联连接，电芯(21)独立安装；所述加热装置对电芯(22)持续稳定加热；本发明可获取电芯热失控时的临界温度、临界电压、临界压力，并可实时监测电芯热失控的电压、温度、压力之间的变化关系；为各种电芯异常处理装置提供基础数据进行更佳准确全面的分析；另外该数据收集了各电芯相互之间影响关系，为指导该电芯的开发设计提供更好的数据支持。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种电池系统热失控模拟装置。
【背景技术】
随着电动汽车的普及，锂离子电池在人们生活当中扮演着越来越重要的角色。低能量密度、循环寿命有限等使用问题常常被人们诟病，但是与这些问题相比，电池安全问题却是人们首要关注的焦点；近些年，由于电池安全问题引发的事故比比皆是，很多问题造成的后果触目惊心；随着新能源汽车的产销量越来越大，着火事故越来越多，人们对电池的安全性达到了前所未有的关注度。
现有电芯异常处理装置，例如电池自动防爆装置，会在电芯异常升温时对其降温，喷淋，吸取电池箱空气对电芯进行隔离；这些都需要通过模拟实验方式收集各种电芯的热失控时，观察在发生事故、滥用或其他导致电芯热失控时，收集电芯热失控的数据(温度、电压、压力等)对现有的电芯异常处理装置提供数据基础以做成自动反应，进而给人员留出足够多的逃生时间。
而现有的热失控模拟装置仅对单电芯进行处理收集信息，且模拟设备设计相对复杂，爆炸对仪器的破坏也较严重，使之成本较高；而电动汽车内有多电芯，单一电芯热失控后，各电芯相互之间的影响，也是极为关键的数据。
【发明内容】
本发明的目的是克服上述缺陷，因此设计了一种低成本收集数据的的电池系统热失控模拟装置，通过这个模拟装置收集单一电芯热失控后，对其它各电芯影响的数据，为各种电芯异常处理装置提供基础数据进行更佳准确全面的分析；另外该数据收集了各电芯相互之间影响关系，为指导该电芯的开发设计(电芯间距，电芯排布，防火材料，BMS策略，抑制热扩散等)提供更好的数据支持。
本发明采用以下技术方案：
一种电池系统热失控模拟装置，包括防爆箱、电芯组，加热装置，电压采集仪，多路测温仪，压力检测仪，气体检测仪，视频监测器。
所述电芯组安装于防爆箱内的支架上，包括电芯(21)、(22)、(23)；电芯(22)和电芯(23)并联连接，电芯(21)独立安装；所述加热装置对电芯(22)持续稳定加热；所述电压采集仪持续采集电芯(22)、电芯(23)并联电路的电压；所述多路测温仪连接加热丝和电芯(21)、(22)、(23)，持续记录它们的温度变化；所述压力检测仪连接压力检测传感器，所述压力检测传感器安装于防爆箱内，实时采集防爆箱内压力；所述气体检测仪，包括气体检测传感器，所述气体检测传感器安装于防爆箱内，实时收集防爆箱气体供气体检测仪进行分析；视频监测器安装于防爆箱上方，实时监控电芯组的变化；所述防爆箱上方正对视频监测器的一面为防爆玻璃。
一种电池系统热失控模拟装置，所述加热装置包括稳压电源和加热丝；所述稳压电源安装于防爆箱外部，并连接加热丝以对其加热，所述加热丝进入防爆箱并缠绕于电芯(22)上，持续对电芯(22)加热。
一种电池系统热失控模拟装置，所述电压采集仪安装于防爆箱外部，通过导线进入防爆箱连接电芯(22)、电芯(23)的并联电芯正负极。
一种电池系统热失控模拟装置，所述多路测温仪安装于防爆箱外部，还设有多根测温线，多根所述测温线分别进入防爆箱并连接加热丝和电芯(21)、(22)、(23)。
一种电池系统热失控模拟装置，所述压力检测仪安装于防爆箱外部，连接压力检测传感器。
一种电池系统热失控模拟装置，所述气体检测仪安装于防爆箱外部，连接气体检测传感器。
一种电池系统热失控模拟装置，所述视频监测器通过视频监测固定支架固定安装于防爆箱上方。
一种电池系统热失控模拟装置，所述的压力检测传感器、气体检测传感器外均设有带通孔的防护罩。
一种电池系统热失控模拟装置，所述的电芯(22)、电芯(23)并联电路中加入熔断设备。
一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：所述的熔断设备为熔断丝。
综上，本发明制作成本低，收集数据全面，可获取电芯热失控时的临界温度、临界电压、临界压力，并可实时监测电芯热失控的电压、温度、压力之间的变化关系；为各种电芯异常处理装置提供基础数据进行更佳准确全面的分析；另外该数据收集了各电芯相互之间影响关系，为指导该电芯的开发设计(电芯间距，电芯排布，防火材料，BMS策略，抑制热扩散等)提供更好的数据支持。
【附图说明】
图1是本发明的整体示意图。
图2是本发明的局部示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案更加清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步说明：
如图1～图2所示的一种电池系统热失控模拟装置，包括防爆箱1、电芯组2，加热装置3，电压采集仪4，多路测温仪5，压力检测仪6，气体检测仪7，视频监测器8。
所述电芯组2安装于防爆箱1内的支架11上，包括电芯21、22、23；电芯22和23并联连接，电芯21独立安装。
所述加热装置3包括稳压电源31和加热丝32；所述稳压电源31安装于防爆箱1外部，并连接加热丝32以对其加热，所述加热丝32进入防爆箱1并缠绕于电芯22上，持续对电芯22加热，用于为模拟电芯22的热失控状态提供热源。
所述电压采集仪4安装于防爆箱1外部，通过导线进入防爆箱连接电芯22、电芯23的并联电芯正负极，持续对电芯22加热，持续采集电芯22、电芯23并联电路的电压变化。
所述多路测温仪5安装于防爆箱1外部，设有多根测温线51，多根所述测温线51分别进入防爆箱1并连接加热丝22和电芯21、22、23，持续记录它们的温度变化。
所述压力检测仪6安装于防爆箱1外部，连接压力检测传感器61，所述压力检测传感器61安装于防爆箱1内，持续对电芯22加热时，实时采集防爆箱内压力。
所述气体检测仪7安装于防爆箱1外部，连接气体检测传感器71，所述气体检测传感器71安装于防爆箱1内，持续对电芯22加热时，实时收集防爆箱气体供气体检测仪7进行分析。
所述的压力检测传感器61、气体检测传感器71外均设有带通孔的防护罩(图中未示出)，可完成数据收集的同时避免电芯爆炸对其的破坏。
视频监测器8通过视频监测固定支架81固定安装于防爆箱1上方，用于实时监控电芯组2的变化，直观获取相应的数据；所述防爆箱1上方正对视频监测器8的一面为防爆玻璃(图中未示出)，以便视频监视器8可对防爆箱内部进行观测。
防爆玻璃还可让外部光线进入防爆箱内部，避免在传统监测在防爆箱内安装摄像头，且需配对照明设备；使的电芯爆炸不会损毁摄像头的同时，还避免照明设备产生的热量对检测数据的影响，使得收集的数据更为准确。
模拟测试时，开启稳压电源31，加热丝32持续对电芯22进行加热直至电芯22在高热中爆炸。
在这期间，电压采集仪4采集电芯22、电芯23并联电路的电压；多路测温仪5持续监测收集电芯组2的数据，以获取电池盒内部电芯22热失控时的数据，以及对其并联电芯23的影响、对旁边独立电芯21的影响的数据；完成电芯热失控时自身的数据，及对本电路其他电芯的影响数据，还收集了非本电路电芯的数据变化。
压力检测仪6持续获取电池箱内气压的变化，气体检测仪7持续获取分析气体成分的变化，视频监测器8记录可电芯22热失控的变化过程。
在上述基础上，还可在电芯22、电芯23的并联电路加入熔断丝(图中未示出)用于观测电芯发生热失控的时候，是否有大电流将熔断丝熔断，是否可防止热扩散到其它电芯，为电芯的开发设计电芯排布提供相应的数据。
通过该模拟装置可获取电芯热失控时的临界温度、临界电压、临界压力，并可实时监测电芯热失控的电压、温度、压力之间的数据的变化及对应的关系。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，仍属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：包括防爆箱、电芯组，加热装置，电压采集仪，多路测温仪，压力检测仪，气体检测仪，视频监测器；
所述电芯组安装于防爆箱内的支架上，包括电芯(21)、(22)、(23)；电芯(22)和电芯(23)并联连接，电芯(21)独立安装；
所述加热装置对电芯(22)持续稳定加热；
所述电压采集仪持续采集电芯(22)、电芯(23)并联电路的电压；
所述多路测温仪连接加热丝和电芯(21)、(22)、(23)，持续记录它们的温度变化；
所述压力检测仪连接压力检测传感器，所述压力检测传感器安装于防爆箱内，实时采集防爆箱内压力；
所述气体检测仪，包括气体检测传感器，所述气体检测传感器安装于防爆箱内，实时收集防爆箱气体供气体检测仪进行分析；
视频监测器安装于防爆箱上方，实时监控电芯组的变化；所述防爆箱上方正对视频监测器的一面为防爆玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：所述加热装置包括稳压电源和加热丝；所述稳压电源安装于防爆箱外部，并连接加热丝以对其加热，所述加热丝进入防爆箱并缠绕于电芯(22)上，持续对电芯(22)加热。
3.根据权利要求1所述的一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：所述电压采集仪安装于防爆箱外部，通过导线进入防爆箱连接电芯(22)、电芯(23)的并联电芯正负极。
4.根据权利要求1所述的一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：所述多路测温仪安装于防爆箱外部，还设有多根测温线，多根所述测温线分别进入防爆箱并连接加热丝和电芯(21)、(22)、(23)。
5.根据权利要求1所述的一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：所述压力检测仪安装于防爆箱外部，连接压力检测传感器。
6.根据权利要求1所述的一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：所述气体检测仪安装于防爆箱外部，连接气体检测传感器。
7.根据权利要求1所述的一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：所述视频监测器通过视频监测固定支架固定安装于防爆箱上方。
8.根据权利要求1-7所述的任一一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：所述的压力检测传感器、气体检测传感器外均设有带通孔的防护罩。
9.根据权利要求1-7所述的任一一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：所述的电芯(22)、电芯(23)并联电路中加入熔断设备。
10.根据权利要求9所述的一种电池系统热失控模拟装置，其特征在于：所述的熔断设备为熔断丝。
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