CN112526360A - 电池模组热失控测试触发与监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池模组热失控测试触发与监测系统及方法。电池模组热失控测试触发与监测系统，包括：至少一个加热器、至少一个温度传感器以及数据采集器。每一个加热器与一个电池单体的体积、形状和尺寸均相同，加热器至少替换一个目标电池单体。温度传感器设置于电池模组中，任意相邻的两个电池单体之间。数据采集器与温度传感器电连接，用于获取温度传感器检测到的温度数据。本申请的电池热失控触发系统可以通过加热触发电池系统的热失控，可以选择真实的电池模组为实验对象，进行电池单体的热蔓延测试，也可以根据电池单体热蔓延的测试结果指导电池热管理系统的设计与运行还可以保留电池模组原始的结构，使测试结果具有可信性。

Description

电池模组热失控测试触发与监测系统及方法

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，特别是涉及一种电池模组热失控测试触发与监测系统及方法。

背景技术

为缓解能源短缺和环境污染问题，我国已经将发展新能源汽车列入战略性新兴技术产业。目前制约电动汽车发展的关键因素依然是锂离子电池。锂离子电池因其具有高比能量、高循环寿命、制造成本适中的优点，是目前汽车实现清洁化的主要依赖能量源。

但是，随着锂离子电池在汽车清洁化过程中的大规模应用，就不得不提到锂离子电池的安全性问题。由于一些制造缺陷或使用不当等原因，锂离子电池在极端情况下会发生热失控的现象。具体表现为，单个电池因机械滥用(挤压、针刺、碰撞等)、电滥用(过充电、过放电、内短路等)和热滥用等引起单个电池内焦耳热和化学反应热的集聚。热聚集之后会致使电池内温度升高，最终引发热失控链式反应，导致电池起火、爆炸。同时热失控的过程中电池会放出更多的热量，在散热条件不好的情况下相邻的单体电池被热失控电池从常温加热到触发热失控，这个热失控传播的过程被称为“热失控蔓延”、“热失控扩散”、“热失控扩展”或“热失控传播”。一旦发生了热失控蔓延，就意味着大于等于两节单体电池的能量被释放到模组当中。电池系统发生次生火灾的概率大大增加，也意味着此时整个模组乃至整个汽车都处在危险的情况下。因此热失控以及蔓延事故极易造成人员伤亡与财产损失。

目前尚无绝对可靠的方法避免热失控的反生，而热失控蔓延在系统层级上可以通过有效的设计方法进行抑制。为避免此类事故的发生，汽车制造商以及电池生产商会对模组进行一些测试，预先评估电池热失控蔓延的行为和危害。传统的方案中，主要通过触发某一节电池单体的热失控，观察其在模组中的蔓延情况，结合模组内的热管理部件综合分析模组的安全性问题。目前比较常用的触发单体热失控的方法有：1.过充触发2.内短路触发3.加热触发4.针刺触发等。上述几种触发方式中，加热触发的结果重复性较好，所以加热触发单体热失控的方式被广泛采用。但是采用加热触发单体热失控的方式，一般采用热蔓延测试夹具实现对单体的加热。

传统的，热蔓延测试夹具包括底板、侧板、固定板、加热部件以及安装部件等。但是所述测试夹具夹紧电池与加热器的预紧力不可调，而电池之间以及电池与加热器之间的压紧力不同会很大程度上影响传热与散热条件，并不能模拟真实情况下模组中电池之间的传热与散热状态。因此，传统的采用热蔓延测试夹具实现加热触发热失控的方案不能准确反应热失控发生时电池之间的传热状态。

发明内容

有必要针对传统的触发电池单体热失控的方法不能准确反应热失控发生时电池之间传热状态的问题，提供一种电池模组热失控测试触发与监测系统及方法。

本申请提供一种电池模组热失控测试触发与监测系统及方法。所述电池模组热失控测试触发与监测系统用于对电池模组进行热失控测试触发，所述电池模组热失控测试触发与监测系统，包括：

至少一个加热器，每一个所述加热器与一个电池单体的体积、形状和尺寸均相同，所述加热器至少替换一个目标电池单体；所述目标电池单体从所述电池模组中多个所述电池单体中任意选取；与所述目标电池单体相邻的所述电池单体为相邻电池单体；

至少一个温度传感器，设置于所述电池模组中，任意相邻的两个所述电池单体之间；以及

数据采集器，与所述温度传感器电连接，用于获取所述温度传感器检测到的温度数据。

在一个实施例中，所述电池模组中的所述电池单体的种类相同，所述电池单体的种类为方型电池、软包电池、18650电池或21700电池中的任意一种。

在一个实施例中，所述电池单体的种类为方型电池或者软包电池，所述电池模组热失控测试触发与监测系统，还包括：

夹持结构，用于将所述电池模组中多个所述电池单体按照固定的排布方式进行夹持排列。

在一个实施例中，所述夹持结构包括：

第一夹板，与所述电池单体或者所述加热器直接接触；

第二夹板，与所述电池单体或者所述加热器直接接触，所述第一夹板和所述第二夹板分别设置在所述电池模组直接正对的两侧；以及

多个第一紧固件，分别贯穿所述第一夹板和所述第二夹板，并将所述第一夹板和所述第二夹板固定，以限定所述电池模组在所述第一夹板和所述第二夹板之间夹设。

在一个实施例中，所述夹持结构还包括：

第三夹板，与所述第二夹板靠近设置；多个所述第一紧固件贯穿所述第三夹板，并限定所述第二夹板与所述第二夹板之间的距离；

第二紧固件，所述第二紧固件的一端与所述第三夹板抵接，所述第二紧固件的另一端与所述第二夹板抵接，用于调节所述第一夹板和所述第二夹板之间的夹紧力。

在一个实施例中，所述第一紧固件包括：

紧固螺杆，贯穿所述第一夹板、所述第二夹板和所述第三夹板；以及

多个紧固螺母，部分所述紧固螺母设置于所述第一夹板远离所述电池模组的表面，并与所述紧固螺杆螺纹连接；部分所述紧固螺母设置于所述第三夹板远离所述电池模组的表面，并与所述紧固螺杆螺纹连接。

在一个实施例中，所述第二紧固件包括：

预紧螺栓，穿过所述第三夹板与所述第二夹板平行平面的中心；所述预紧螺栓的一端与所述第二夹板抵接，当所述预紧螺栓向所述第二夹板的方向靠近时，所述第一夹板和所述第二夹板之间的夹紧力增大。

在一个实施例中，所述加热器的最大加热功率在3kw到5kw之间。

在一个实施例中，所述温度传感器的耐高温温度大于或等于1000℃。

本申请还提供一种电池模组热失控测试触发与监测方法，采用上述任一项所述的电池模组热失控测试触发与监测系统，所述电池模组热失控测试触发与监测方法包括：

S100，提供电池模组并对所述电池模组进行拆解，所述电池模组包括多个电池单体；

S200，从所述电池模组中选取目标电池单体，将所述目标电池单体替换为体积、形状和尺寸均相同的加热器；

S300，对所述加热器供电，以触发所述电池模组中的所述电池单体发生热失控；

S400，通过所述数据采集器监测所述电池模组在热失控测试触发过程中的温度数据。

在一个实施例中，在所述步骤S300之后，还包括：

S310，在检测到所述电池模组中至少一个所述电池单体发生热失控时，停止对所述加热器供电。

在一个实施例中，从对所述加热器进行供电开始，到所述电池模组的温度恢复到室温为止，时刻采用所述数据采集器监测所述电池模组中所述电池单体的温度数据。

在一个实施例中，所述电池模组热失控测试触发与监测方法还包括：

通过所述数据采集器监测到的所述温度数据判断所述电池单体是否发生热失控；

当所述电池模组中某一个或者多个所述电池单体的温度变化值超过第一阈值时，则判断某一个或者多个所述电池单体发生热失控。

本申请中提供一种电池模组热失控测试触发与监测系统及方法。电池模组热失控测试触发与监测系统，包括：至少一个加热器、至少一个温度传感器以及数据采集器。每一个所述加热器与一个电池单体的体积、形状和尺寸均相同，所述加热器至少替换一个目标电池单体；所述目标电池单体从所述电池模组中多个所述电池单体中任意选取。与所述目标电池单体相邻的所述电池单体为相邻电池单体。温度传感器设置于所述电池模组中，任意相邻的两个所述电池单体之间。数据采集器与所述温度传感器电连接，用于获取所述温度传感器检测到的温度数据。本申请的电池热失控触发系统可以通过加热触发电池系统的热失控，可以选择真实的电池模组为实验对象，进行电池单体的热蔓延测试，也可以根据电池单体热蔓延的测试结果指导电池热管理系统的设计与运行还可以保留电池模组原始的结构，使测试结果具有可信性。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的电池热失控触发系统的结构示意图；

图2为本申请一个实施例中提供的电池热失控触发系统的结构示意图；

图3为本申请一个实施例中提供的电池热失控触发系统的结构示意图；

图4为本申请一个实施例中提供的加热器一个角度的结构示意图；

图5为本申请一个实施例中提供的加热器另一个角度的结构示意图；

图6为本申请一个实施例中提供的电池模组热失控测试触发与监测方法的流程示意图；

图7为本申请一个实施例中提供的一个电池模组的结构示意图；

图8为本申请一个实施例中提供的一个电池模组的结构示意图；

图9为本申请一个实施例中提供的图8中所示的一个电池模组中各个电池单体的温度随时间变化的示意图；

图10为本申请一个实施例中提供的一种电池模组热失控测试触发与监测系统的结构示意图。

附图标号说明：

电池模组热失控测试触发与监测系统 10

电池模组 110

电池单体 111

目标电池单体 111a

加热器 120

加热器壳体 121

加热模组 122

供电线 123

温度传感器 130

数据采集器 140

夹持结构 150

第一夹板 151

第二夹板 152

第一紧固件 153

紧固螺杆 154

紧固螺母 155

第三夹板 156

第二紧固件 157

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

传统方案中提供了一种电池系统热失控模拟装置，包括模组电芯，用于模拟待测电池，加热触发装置，模组外框，加热控制装置，信号采集装置等。所述电池系统热失控模拟装置克服了现有的电池模组热失控后，乘客逃生时间无法得知的问题。该传统的方案通过模拟准确获得电池模组热失控后传导到乘员仓的时间，以降低因电池热失控造成的人员伤亡。但是该方案的模拟装置不能反应模组内部的结构，不能检验模组中的热管理系统，有些情况下单体虽然发生了热失控，如果电量较低以及热管理的效率比较高的情况下也不会发生热蔓延的现象，因此将实验放在模组内具有更高的科学性和可信性。本申请的发明人认为有必要针对传统的触发电池单体热失控的方法不能准确反应热失控发生时电池之间传热状态的问题，提供一种更加科学和可信的，能够准确反应热失控发生时电池之间传热状态的解决方案，替代电池为加热器的方式就可以做到这一点。

请参阅图1、图2和图3，本申请提供一种电池热失控触发系统10包括多个电池模组110。每个所述电池模组110中包括多个电池单体111。所述电池热失控触发系统10中还包括加热器120。所述加热器120的形状和尺寸可以与一个所述电池单体111的形状和尺寸相同。所述加热器120可以设置在多个所述电池单体111之间。

在一个实施例中，所述加热器120可以设置在多个所述电池模组110中。所述电池单体111中存在一种目标电池单体111a。所述目标电池单体111a是被所述加热器120替换的电池单体。其中所述加热器120可以设置于存在目标电池单体111a的所述电池模组110中。所述加热器120也可以设置于不存在所述目标电池单体111a的所述电池模组110中。本申请中，所述电池模组110中至少包括一个所述加热器120替换所述目标电池单体111a。所述目标电池单体111a从电池热失控触发系统10的所述多个电池单体111中任意选取。

也可以理解为，所述电池热失控触发系统10包括多个电池单体111。从所述多个电池单体111中选取第一预设数量的电池单体111形成电池模组110。所述电池热失控触发系统10中可以包括一个所述电池模组110也可以包括多个所述电池模组110。在所述电池单体111形成所述电池模组110的时候可以设置壳体。

所述电池热失控触发系统10中还包括所述加热器120。所述加热器120的形状和尺寸与一个所述电池单体111的形状和尺寸相同。所述加热器120替换模组中的一个单体。

本申请中，提供的所述电池热失控触发系统10包括一个或多个所述电池模组110。每个所述电池模组110中包括多个电池单体111。所述电池热失控触发系统10还包括至少一个加热器120。如图1和图2所示，每一个所述加热器120包括加热器外壳121和加热部件122。所述加热部件122设置于所述加热器壳体121的内部，加热部件可以是加热管和陶瓷加热板及聚酰亚胺加热膜等。具体的所述加热模组122可以采用现有的加热模块形成。所述加热模组122也可以选用自制的电加热膜形成。

每一个所述加热器壳体121的形状和尺寸与一个所述电池单体111的形状和尺寸相同。一个所述电池模组110中或者一个所述电池热失控触发系统10中至少包括一个被所述加热器120替代的目标电池单体111a。本申请的所述电池热失控触发系统10可以通过加热触发电池系统的热失控。本申请的所述电池热失控触发系统10可以选择真实的电池模组为实验对象，进行电池单体的热蔓延测试。本申请的所述电池热失控触发系统10可以测试热管理系统的可靠性，并根据电池单体热蔓延的测试结果指导电池热管理系统的设计与运行。本申请的所述电池热失控触发系统10进行电池单体的热蔓延测试可以保留电池模组原始的结构，使测试结果具有可信性。

本申请中选择的所述加热器120的体积、形状和尺寸与所述电池单体111的体积、形状的尺寸一致。在进行电池单体热蔓延测试的时候，将一节所述电池单体111替换为同等大小的所述加热器120。通过调整通入电流的大小调节所述加热器120的加热功率，以使得所述电池单体111实现热失控。本申请提供的所述电池热失控触发系统10不会对电池模组的原始结构造成很大的改动，同时可以保留现有的电池热管理设备，从而真实地反应被测试电池模组110在正常工作条件下抑制热蔓延的能力。本申请实施例中通过与所述电池单体111同等大小的所述加热器120替换所述目标电池单体111a。本申请实施例中，电池热失控触发系统10可以模拟真实情况下某电池单体111被触发热失控之后向邻近所述电池单体111进行传热的特性，使得电池热失控热蔓延的实验结果更具有可信性。

作为一种较佳的实施例，在上述实施例的基础上，一个所述电池模组110中的所述电池单体111的种类相同。所述电池单体111的种类为方型电池，软包电池，18650电池，21700电池中的任意一种。

本实施例中，所述电池模组110中的所述电池单体111的材质、形状和大小可以相同。在进行电池热蔓延测试过程中可以使得热蔓延测试的效果更加真实、可信。具体的，所述电池单体111的种类可以是能够制作所述电池模组110的任何一种电池。

作为一种较佳的实施例，在上述实施例的基础上，所述加热器120的最大加热功率在3kw到5kw之间。本实施例中，所述加热器120的加热功率的大小可以调节。比如通过调整通入所述加热器120的电流大小调节所述加热器120的加热功率。在一个实施例中，所述加热器120还包括供电线123。所述供电线123与所述加热模组122电连接，用于传输电能。所述供电线123承受电流的能力要能够达到所述加热器120为最大加热功率时的电流。

本申请实施例中所述加热器120为定制加热器。所述加热器120的功率选择标准为国内生产商所能达到的最大功率，且进行加热触发实验时所述加热器120以最大功率运行，或者，测试者根据不同的要求选择加热触发功率。具体的，在实施加热触发实验时，当第一节所述电池单体111发生热失控之后关闭所述加热器120。

在实施加热触发实验之后，分析热失控数据时选择第一次热蔓延之后，后续的热蔓延现象进行分析。具体可以理解为，距离所述加热器120越远的所述电池单体111受到所述加热器120的预加热就越小，因此较远处的所述电池单体111被上一节热失控的所述电池单体111从常温加热到触发热失控时，接近于还原真实事故中的情形，加热触发实验的结论具有科学性与说服性，尤其，距离加热器远电池之间的热蔓延时间，对电池模组隔热材料的选择更具有指导性。

作为一种较佳的实施例，在上述实施例的基础上，所述电池热失控触发系统10还包括：至少一个温度监测器(图未示)。所述温度监测器可以设置在所述电池模组110的内部。比如，所述温度监测器设置于所述电池模组110中，任意相邻的两个电池单体111之间。

本实施例中，所述温度监测器用于获取所述电池模组110在未发生热失控时的温度情况。所述温度监测器还用于获取一个所述电池单体111发生热失控时的温度情况。所述温度监测器还用于获取所述电池模组110中发生热失控蔓延时的温度情况。根据所述温度监测器实时获取的温度情况，分析加热触发实验中热蔓延是如何发生的，其分析结论更具有科学性与说服性。

作为一种较佳的实施例，在上述实施例的基础上，至少一个所述温度监测器设置于存在所述目标电池单体111a相临近的所述电池模组110中，任意相邻的两个电池单体111之间。

本实施例中，在上述实施例的基础上，还可以设置更多的所述温度监测器。将更多的所述温度监测器设置于存在所述目标电池单体111a相临近的所述电池模组110中，任意相邻的两个电池单体111之间，可以增加加热触发实验测试结果的可信度。更进一步的，所述温度监测器可以设置在所用的所述电池模组110中，这样监测整个所述电池热失控触发系统10热蔓延的发生过程更加完整。在加热触发实验结束之后，可以任意的观测所述电池单体111的温度变化。

作为一种较佳的实施例，在上述实施例的基础上，所述温度监测器130的耐高温温度大于或等于1000℃。在一个实施例中，所述温度监测器为热电偶。该热电偶的耐高温温度大于或等于1000℃。本实施例中，所述温度监测器的耐高温温度可以根据所述电池模组110中的电池种类的不同而设置不同的温度，研究表明，软包电池热失控后的温度可达1200℃，所以就要采用耐温更高的温度监测器。

请参阅图6，本申请还提供一种电池模组热失控测试触发与监测方法，采用上述任一项所述的电池模组热失控测试触发与监测系统10，所述电池模组热失控测试触发与监测方法包括：

S100，提供电池模组110。并对所述电池模组110进行拆解。所述电池模组110包括多个电池单体111。

本步骤中，拆解所述电池模组110的过程中要避免对内部结构进行大的改动，保留结构的完整性。拆解所述电池模组110之后，选取目标电池单体111a。所述目标电池单体111a(被所述加热器120替换的所述电池单体111)，如图7所示。图7中示出了一个存在所述加热器120的所述电池模组110。所述电池模组110中包括六个所述电池单体111和一个所述加热器120。所述加热器120的形状和大小和六个所述电池单体111的形状和大小分别相等。图7中选取了所述电池模组110中最中间的一个电池单体111作为所述目标电池单体111a，被所述加热器120替换。在其他的实施例中，也可以选取图中另外的六个所述电池单体111作为所述目标电池单体111a，被所述加热器120替换。

S200，从所述电池模组110中选取目标电池单体111a，将所述目标电池单体111a替换为体积、形状和尺寸均相同的加热器120。

本步骤中，根据所述电池单体111的不同种类，可以选取不同种类的所述加热器120。比如，所述电池单体111可以是方型电池、软包电池、18650电池或者21700电池。如图1所示方形的所述电池单体111组成的所述电池模组110。所述电池热失控触发系统10中包括多个所述电池模组110。每一个所述电池模组110可以包括相同或不同个所述电池单体111。比如，可以在一个所述电池模组110中设置两个方形的所述电池单体111。方形的所述电池单体111的体积比较大，可以将与所述电池单体111同等大小的不锈钢件掏出孔洞，并在空洞中塞入所述加热模组122。具体的，所述加热模组122可以是如图1所示的圆形加热管。图1中多个圆形的所述加热模组122和其外侧的加热器壳体121组成所述加热器120。所述加热器120的形状和大小与其他的所述电池模组110的形状和大小相同。所述加热器120的加热功率可以的达到3kW～5kW不等。

如图2所示，所述电池单体111为软包电池。图2中的一个所述电池模组110中包括一个所述目标电池单体111a。按照所述目标电池单体111a的形状的大小制作所述加热器120。具体参考图2，图2中示意的111a仅表示原来的一个所述电池单体111所在的位置。图2的左侧，将所述加热部件122从所述加热器壳体121中拉出，以展示出所述加热器壳体121、所述加热模组122和所述供电线123之间的结构关系。所述加热器120的结构尺寸因所述电池单体111(软包电池)的不同形状和体积而异。一般小于1.5mm厚的软包电池单体就不适于用方形加热器。一般小于1.5mm厚的软包电池单体可以采用薄膜式加热片(所述加热模组122)填充不锈钢套壳(所述加热器壳体121)，最终制成与所述电池模组110尺寸相同的所述加热器120。可以理解，本申请中用到的所述加热器120均是针对具体的所述电池单体111的体积、形状和尺寸进行定制的。

如图3所示，所述电池单体111为圆柱形电池。多个所述电池单体111可以组成一个所述电池模组110。在所述电池模组110中选取一个或多个所述目标电池单体111a。将所述目标电池单体111a替换为形状和尺寸完全相同的所述加热器120。图3中的所述电池单体111是圆柱形电池，因此所述加热器120定制选择圆形的加热管。所述加热器120的直径和高度与圆柱形的所述电池单体111一致。

S300，对所述加热器120供电，以触发所述电池模组110中的所述电池单体111发生热失控。

本步骤中，对所述加热器120供电，可以通过所述加热器120的电流大小，调整所述加热器120的输出功率。本步骤中，可以使得所述加热器120按照定制方案的最大功率输出，有利于所述电池单体111更快的触发热失控，减少所述加热器120的能量输出，避免对所述电池模组110内较远距离所述电池单体111进行预加热，使得实验结果更加可靠。

S400，通过所述数据采集器140监测所述电池模组110在热失控测试触发过程中的温度数据。

本步骤中，通过所述数据采集器140时刻监测所述电池模组110中每一个所述电池单体111的温度数据。当所述加热器120导致某一个所述电池单体111发生热失控之后，仍然通过所述数据采集器140监测由于该热失控的所述电池单体111导致的第二个发生热失控的所述电池单体111，记录热失控发生的时间和热失控的温度。

本实施例中，选取目标电池单体111a，将所述目标电池单体111a替换为体积、形状和尺寸相同的所述加热器120。通过调整通入电流的大小，来调节所述加热器120的加热功率，以使得所述电池单体111达到热失控状态。本申请提供的所述电池模组热失控测试触发与监测方法不会对电池模组的原始结构造成很大的改动，同时可以保留现有的电池热管理设备，从而真实地反应被测试电池模组110在正常工作条件下抑制热蔓延的能力。本申请实施例中通过与所述电池单体111同等大小的所述加热器120替换所述目标电池单体111a，结构变化较小，更贴近实际的电动汽车上应用的所述电池模组110。本申请实施例中，所述电池模组热失控测试触发与监测方法可以模拟真实情况下某电池单体111被触发热失控之后向邻近电池单体111进行传热的特性，使得电池热失控热蔓延的实验结果更具有可信性。

在一个实施例中，在设置完毕所述加热器120之后，重新组装成所述电池模组110，尽量减少对原有的所述电池模组110结构的变化。

在一个实施例中，在S300，对所述加热器120供电，以触发所述电池模组110发生热失控之前，选择关闭电池热管理系统和/或散热设备。这里为了测试所述电池热管理系统10的可靠程度，可分别在打开热管理系统以及关闭热管理系统的情况下进行测试，可以观察所述电池热管理系统10抑制热蔓延的程度。

本申请图4和图5中示出了图1中的所述加热器120的具体结构图。图6提供一种电池模组热失控测试触发与监测方法。图7为本申请一个实施例中，加热触发实验所用的所述目标电池单体111a的示意图。图8为本申请一个实施例中，实际的加热触发实验所用的所述目标电池单体111a的示意图。图9为本申请一个实施例中实际的加热触发实验的实验数据示意图。在实际的热触发实验中，在每个所述电池单体111的左中右三个位置都安装了热电偶。图9图给出的实验数据能明确的看到热失控蔓延的时间。

作为一种较佳的实施例，在上述实施例的基础上，所述S300的步骤之前，还包括：S210，在存在所述加热器120的所述电池模组110中，任意相邻的两个电池单体111之间设置至少一个温度监测器(如图10所示)。

作为一种较佳的实施例，在上述实施例的基础上，所述S300的步骤之前，还包括：S220，在不存在所述加热器120的所述电池模组110中，也设置所述温度监测器。

上述两个实施例中，在所述电池模组110中布置所述温度监测器。所述温度监测器可以为热电偶。具体的，可以在存在所述加热器120的所述电池模组110中的每个所述电池单体111之间布置热电偶。比如在所述目标电池单体111a的临近电池模组110中同样布置热电偶的所述温度监测器。其中热电偶为耐高温至少1000℃的热电偶。本实施例中，布设多个所述温度监测器可以使得在加热触发实验中，所述电池单体111的热失控检测更精确。

在一个实施例中，在所述步骤S300之后，还包括：

S310，在检测到所述电池模组110中至少一个所述电池单体发生热失控时，停止对所述加热器120供电。具体的，可以关闭所述加热器120停止对所述电池模组110的加热。

本步骤中，一方面，及时关闭所述加热器120可以使得所述电池单体111的热失控蔓延测试现象更加准确，后面的所述电池单体111再发生热失控更大概率是因为临近的已发生热失控的所述电池单体111的热传递引起的热失控。另一方面及时关闭所述加热器120，可以避免能源的浪费。

在一个实施例中，从对所述加热器120进行供电开始，到所述电池模组110的温度恢复到室温为止，时刻采用所述数据采集器140监测所述电池模组110中所述电池单体111的温度数据。

在一个实施例中，所述电池模组热失控测试触发与监测方法还包括：

通过所述数据采集器140监测到的所述温度数据判断所述电池单体是否发生热失控.

当所述电池模组110中某一个或者多个所述电池单体的温度变化值超过第一阈值时，则判断某一个或者多个所述电池单体发生热失控。

本步骤中，分析所述温度监测器获取所述电池模组110中的热蔓延数据。第一个发生热失控的所述电池单体111蔓延至第二个所述电池单体111为第一次蔓延。选择第一次热蔓延之后，后续的热蔓延现象进行分析。原因是距离所述加热器120越远的所述电池单体111受到所述加热器120的预加热就越小。此处的所述电池单体111被上一节热失控的所述电池单体111从常温加热到触发热失控，接近于还原真实事故中的情形，实验的结论具有科学性与说服性。

本申请中提供的电池模组热失控测试触发与监测方法，选择所述电池模组110乃至整个所述电池模组110作为实验对象。采用所述加热器120替换所述电池单体111的方式，模拟电池发生热失控真实情况下的传热及散热特点。本申请中，定制所述加热器120，使得每一个所述加热器120与一个所述电池单体111的形状和尺寸相同。定制的所述加热器120的最大功率，可以使得所述电池单体111最快触发热失控，减少了所述加热器120的能量输出，避免对所述电池模组110内较远距离的所述电池单体111进行预加热。

本申请中还利用布置温度监测器(热电偶)的方法分析第一次热蔓延后续的蔓延情况。因为后续的所述电池单体111受到所述加热器120的影响很小，所以后续的热蔓延现象一般均是由上一节的所述电池单体111热失控的能量引发的。这样的蔓延更符合事故中的情况：—个电池单体111被已经发生热失控的电池单体111从常温加热到触发热失控的状态。

本申请中所述电池模组热失控测试触发与监测方法，重视还原热失控事故的初始阶段—第一次热蔓延之后的后续热蔓延现象，具有天然的科学性和可信性，利用布置的温度监测器可以分析第一次热蔓延之后后续的蔓延情况，可以得出电池安全性相关的结论，并指导热管理系统的设计与运行，从而很大程度上减小了热失控造成的安全危害。

请参阅图10，在本申请的一个实施例中，所述电池单体的种类为方型电池或者软包电池。所述电池模组热失控测试触发与监测系统10还包括夹持结构150。

所述夹持结构150用于将所述电池模组110中多个所述电池单体111按照固定的排布方式进行夹持排列。

本实施例中，所述电池模组热失控测试触发与监测系统10中还包括夹持结构，但是并不限定夹持结构的具体形状和结构。所述夹持结构150用于实现对多个所述电池单体111的夹紧和固定。所述夹持结构150可以使得多个所述电池单体111之间的紧固力与安装在汽车的电池模组中的紧固力相同，进而使得对电池模组热失控测试触发与监测更加准确，更加适应实际的测试需求。

请继续参阅图10，在本申请的一个实施例中，所述夹持结构150包括：第一夹板151、第二夹板152和多个第一紧固件153。

所述第一夹板151与所述电池单体或者所述加热器120直接接触。所述第一夹板151选用具有隔热效果的材料。或者所述第一夹板151选用不锈钢材料与隔热材料组成的复合材料。在实际的试验中要尽量避免所述电池单体111发生热失控时，热量传导到所述第一夹板151上。

所述第二夹板152与所述电池单体或者所述加热器120直接接触。所述第二夹板152选用具有隔热效果的材料。或者所述第二夹板152选用不锈钢材料与隔热材料组成的复合材料。在实际的试验中要尽量避免所述电池单体111发生热失控时，热量传导到所述第二夹板152上。所述第一夹板151和所述第二夹板152分别设置在所述电池模组110直接正对的两侧。

多个所述第一紧固件153分别贯穿所述第一夹板151和所述第二夹板152，并将所述第一夹板151和所述第二夹板152固定，以限定所述电池模组110在所述第一夹板151和所述第二夹板152之间夹设。

具体的，所述第一紧固件153包括：紧固螺杆154和多个紧固螺母155。

所述紧固螺杆154贯穿所述第一夹板151和所述第二夹板152。

多个所述紧固螺母155中的部分所述紧固螺母155设置于所述第一夹板151远离所述电池模组110的表面，并与所述紧固螺杆154螺纹连接。多个所述紧固螺母155中的另一部分所述紧固螺母155设置于所述第二夹板152远离所述电池模组110的表面，并与所述紧固螺杆154螺纹连接。

本实施例中，多个所述第一紧固件153可以为4个，分别设置于所述第一夹板151和所述第二夹板152对应的4个角的相关位置。如图10中所示的，在所述第一夹板151和所述第二夹板152之间通过4个所述第一紧固件153夹设所述电池模组110。其中所述第一紧固件153包括所述紧固螺杆154和所述紧固螺母155。所述紧固螺杆154的一端带限位螺母。所述紧固螺杆154穿过所述第一夹板151和所述第二夹板152。在所述第一夹板151的外侧通过限位螺母固定。在所述第二夹板152的外侧通过另外设置一限位螺母，将所述第一夹板151和所述第二夹板152之间的所述电池模组110固定。

在一个实施例中，所述夹持结构150还包括：第三夹板156和第二紧固件157。所述第三夹板156与所述第二夹板152靠近设置。所述第三夹板156选用具有隔热效果的材料。或者所述第三夹板156选用不锈钢材料与隔热材料组成的复合材料。在实际的试验中要尽量避免所述电池单体111发生热失控时，热量传导到所述第三夹板156上。

多个所述第一紧固件153贯穿所述第三夹板156，并限定所述第二夹板152与所述第二夹板152之间的距离。所述第二紧固件157的一端与所述第三夹板156抵接。所述第二紧固件157的另一端与所述第二夹板152抵接，用于调节所述第一夹板151和所述第二夹板152之间的夹紧力。

本实施例中，给出了所述夹持结构150的另一种结构形式。

在一个实施例中，所述第一紧固件153包括：紧固螺杆154和多个紧固螺母155。

所述紧固螺杆154贯穿所述第一夹板151、所述第二夹板152和所述第三夹板156。多个所述紧固螺母155中的一部分所述紧固螺母155设置于所述第一夹板151远离所述电池模组110的表面，并与所述紧固螺杆154螺纹连接。多个所述紧固螺母155中的另一部分所述紧固螺母155设置于所述第三夹板156远离所述电池模组110的表面，并与所述紧固螺杆154螺纹连接。

本实施例中，所述紧固螺杆154贯穿所述第一夹板151、所述第二夹板152和所述第三夹板156之后，通过多个所述紧固螺母155将三个夹板固定。本实施例中，所述紧固螺杆154的螺杆上设置螺纹，螺纹用于实现所述第二夹板152的前期固定。

在一个实施例中，所述第二紧固件157为预紧螺栓。

所述预紧螺栓穿过所述第三夹板156与所述第二夹板152平行平面的中心。所述预紧螺栓的一端与所述第二夹板152抵接，当所述预紧螺栓向所述第二夹板152的方向靠近时，所述第一夹板151和所述第二夹板152之间的夹紧力增大。

本实施例中，所述第二紧固件157为预紧螺栓。所述预紧螺栓的数量可以为1个，所述预紧螺栓的位置可以设置在所述第三夹板156平面的中心处。一个所述预紧螺栓可以均匀的控制所述第一夹板151和所述第二夹板152之间的夹紧力大小。所述预紧螺栓穿过所述第三夹板156之后与所述第二夹板152抵接。所述预紧螺栓相对于所述第三夹板156的进退可以进一步控制所述第一夹板151和所述第二夹板152之间的夹紧力。具体的，可以通过能测试力矩的扳手对所述预紧螺栓施加可控大小的力，使得所述第一夹板151和所述第二夹板152之间的所述电池模组110所承受的力的大小是可控的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种电池模组热失控测试触发与监测系统，其特征在于，所述电池模组热失控测试触发与监测系统(10)用于对电池模组(110)进行热失控测试触发，所述电池模组热失控测试触发与监测系统(10)，包括：

至少一个加热器(120)，每一个所述加热器(120)与一个电池单体(111)的体积、形状和尺寸均相同，所述加热器(120)至少替换一个目标电池单体(111a)；所述目标电池单体(111a)从所述电池模组(110)中多个所述电池单体(111)中任意选取；与所述目标电池单体(111a)相邻的所述电池单体(111)为相邻电池单体(111b)；

至少一个温度传感器(130)，设置于所述电池模组(110)中，任意相邻的两个所述电池单体(111)之间；以及

数据采集器(140)，与所述温度传感器(130)电连接，用于获取所述温度传感器(130)检测到的温度数据。

2.根据权利要求1所述的电池模组热失控测试触发与监测系统，其特征在于，所述电池模组(110)中的所述电池单体(111)的种类相同，所述电池单体(111)的种类为方型电池、软包电池、18650电池或21700电池中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的电池模组热失控测试触发与监测系统，其特征在于，所述电池单体(111)的种类为方型电池或者软包电池，所述电池模组热失控测试触发与监测系统(10)，还包括：

夹持结构(150)，用于将所述电池模组(110)中多个所述电池单体(111)按照固定的排布方式进行夹持排列。

4.根据权利要求3所述的电池模组热失控测试触发与监测系统，其特征在于，所述夹持结构(150)包括：

第一夹板(151)，与所述电池单体(111)或者所述加热器(120)直接接触；

第二夹板(152)，与所述电池单体(111)或者所述加热器(120)直接接触，所述第一夹板(151)和所述第二夹板(152)分别设置在所述电池模组(110)直接正对的两侧；以及

多个第一紧固件(153)，分别贯穿所述第一夹板(151)和所述第二夹板(152)，并将所述第一夹板(151)和所述第二夹板(152)固定，以限定所述电池模组(110)在所述第一夹板(151)和所述第二夹板(152)之间夹设。

5.根据权利要求4所述的电池模组热失控测试触发与监测系统，其特征在于，所述夹持结构(150)还包括：

第三夹板(156)，与所述第二夹板(152)靠近设置；多个所述第一紧固件(153)贯穿所述第三夹板(156)，并限定所述第二夹板(152)与所述第二夹板(152)之间的距离；

第二紧固件(157)，所述第二紧固件(157)的一端与所述第三夹板(156)抵接，所述第二紧固件(157)的另一端与所述第二夹板(152)抵接，用于调节所述第一夹板(151)和所述第二夹板(152)之间的夹紧力。

6.根据权利要求5所述的电池模组热失控测试触发与监测系统，其特征在于，所述第一紧固件(153)包括：

紧固螺杆(154)，贯穿所述第一夹板(151)、所述第二夹板(152)和所述第三夹板(156)；以及

多个紧固螺母(155)，部分所述紧固螺母(155)设置于所述第一夹板(151)远离所述电池模组(110)的表面，并与所述紧固螺杆(154)螺纹连接；部分所述紧固螺母(155)设置于所述第三夹板(156)远离所述电池模组(110)的表面，并与所述紧固螺杆(154)螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的电池模组热失控测试触发与监测系统，其特征在于，所述第二紧固件(157)为预紧螺栓：

所述预紧螺栓穿过所述第三夹板(156)与所述第二夹板(152)平行平面的中心；所述预紧螺栓的一端与所述第二夹板(152)抵接，当所述预紧螺栓向所述第二夹板(152)的方向靠近时，所述第一夹板(151)和所述第二夹板(152)之间的夹紧力增大。

8.根据权利要求1所述的电池模组热失控测试触发与监测系统，其特征在于，所述加热器(120)的最大加热功率在3kw到5kw之间。

9.根据权利要求1所述的电池模组热失控测试触发与监测系统，其特征在于，所述温度传感器(130)的耐高温温度大于或等于1000℃。

10.一种电池模组热失控测试触发与监测方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的电池模组热失控测试触发与监测系统(10)，所述电池模组热失控测试触发与监测方法包括：

S100，提供电池模组(110)并对所述电池模组(110)进行拆解，所述电池模组(110)包括多个电池单体(111)；

S200，从所述电池模组(110)中选取目标电池单体(111a)，将所述目标电池单体(111a)替换为体积、形状和尺寸均相同的加热器(120)；

S300，对所述加热器(120)供电，以触发所述电池模组(110)中的所述电池单体(111)发生热失控；

S400，通过所述数据采集器(140)监测所述电池模组(110)在热失控测试触发过程中的温度数据。

11.根据权利要求10所述的电池模组热失控测试触发与监测方法，其特征在于，在所述步骤S300之后，还包括：

S310，在检测到所述电池模组(110)中至少一个所述电池单体(111)发生热失控时，停止对所述加热器(120)供电。

12.根据权利要求11所述的电池模组热失控测试触发与监测方法，其特征在于，从对所述加热器(120)进行供电开始，到所述电池模组(110)的温度恢复到室温为止，时刻采用所述数据采集器(140)监测所述电池模组(110)中所述电池单体(111)的温度数据。

13.根据权利要求12所述的电池模组热失控测试触发与监测方法，其特征在于，还包括：

通过所述数据采集器(140)监测到的所述温度数据判断所述电池单体(111)是否发生热失控；

当所述电池模组(110)中某一个或者多个所述电池单体(111)的温度变化值超过第一阈值时，则判断某一个或者多个所述电池单体(111)发生热失控。

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