CN113391208A - 锂电池组的针刺测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池组的针刺测试方法，包括以下步骤，S1：通过导线连接锂电池组中的至少两个电芯以形成检测电路；S2：导电连接以使若干电芯串联或并联在一起；S3：在导线上布置至少一个霍尔电流传感器；S4：通过钢针进行针刺测试。针对目前未有公认的方法去监测串联或并联电池针刺时各电池之间流经的电流的技术问题，本发明提供了一种锂电池组的针刺测试方法，导线引入的影响小、贴合实际情况；电流采集精度高、量程大、实时性好；导线柔软，电芯放置自由容易，所占空间不大；监测数据结合能探寻电芯电流、电压等各种内部状态变化情况。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池组的针刺测试方法。
背景技术
电芯的针刺测试，除了对单体电芯进行测试外，还会对多只电芯连成的电池组进行测试，对电池组针刺时的现象会与单电芯针刺有较大的差别，因其针刺的反应机理存在较大的差异。而目前人们对串/并联方式组成的锂电池组的针刺探究较少，且不深入，也无对针刺时各连接的电池之间存在的电流情况进行监测。
目前未有公认的方法去监测串联或并联电池针刺时各电池之间流经的电流，而对该电流进行监测，不仅可以更深入地研究电池组针刺时不同单体之间的电流流向和反应机理，还可以更全面地评价电芯针刺时的安全性能以及其与电流之间的关系。
发明内容
1、发明要解决的技术问题
针对目前未有公认的方法去监测串联或并联电池针刺时各电池之间流经的电流的技术问题，本发明提供了一种锂电池组的针刺测试方法，导线引入的影响小、贴合实际情况；电流采集精度高、量程大、实时性好；导线柔软，电芯放置自由容易，所占空间不大；监测数据结合能探寻电芯电流、电压等各种内部状态变化情况。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种锂电池组的针刺测试方法，包括以下步骤，S1：通过导线连接锂电池组中的至少两个电芯以形成检测电路；S2：导电连接以使若干电芯串联或并联在一起；S3：在导线上布置至少一个霍尔电流传感器；S4：通过钢针进行针刺测试。
可选地，若干所述电芯并联在一起，所述导线上布置有两个霍尔电流传感器，两个霍尔电流传感器呈反向布置。
可选地，还包括用于检测与导线相连的电芯温度的温度传感器。
可选地，还包括用于检测电芯电压值的电压传感器。
可选地，还包括用于获取霍尔电流传感器、温度传感器和电压传感器所测得的数据值的数据采集仪。
可选地，所述导电连接的方式为极耳焊接、转接板焊接或铝排焊接中的一种。
可选地，所述导电连接的方式为极耳焊接。
可选地，若干所述电芯叠放在一起并通过单只钢针进行针刺测试。
3、有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本锂电池组的针刺测试方法为了监测电芯极耳之间流过的电流大小以及方向，首要的是尽量少引入外界带来的影响因素，其次要能承受较大的外短路电流；采用在电芯极耳之间用一根导线焊接连接，然后在导线中放入一定朝向的霍尔电流传感器以测试电流方向和电流大小；导线内阻均较低，符合要求(即还原本貌，减少外界引入的线阻)，而且越厚的导线内阻越低且承载的电流越大；导线可以随意弯折，以及改变不同长度，使得电芯之间可以轻松地以不同的摆放方式进行放置，期间可移动和调节的范围大；霍尔电流传感器的检测精度高，量程大，监测频度高，监测间隔时间可以低至0.01s一记，并且可以判断电流的流向。
附图说明
图1为本发明实施例提出的一种锂电池组的针刺测试方法中两个电芯并联时的结构示意图；
图2为本发明实施例提出的一种锂电池组的针刺测试方法中三个电芯并联时的结构示意图；
图3为本发明实施例提出的一种锂电池组的针刺测试方法中两个电芯串联时的结构示意图；
图4为本发明实施例提出的一种锂电池组的针刺测试方法中三个电芯串联时的结构示意图；
1、导线；2、电芯；3、霍尔电流传感器。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图1-4及实施例对本发明作详细描述。
结合附图1-4，本实施例的一种锂电池组的针刺测试方法，包括以下步骤，S1：通过导线1连接锂电池组中的至少两个电芯2以形成检测电路；S2：导电连接以使若干电芯2串联或并联在一起；S3：在导线1上布置至少一个霍尔电流传感器3，S4：通过钢针进行针刺测试。
电芯串联时由于电芯之间正负极相接，钢针刺入后即导通各只电芯，发生外部短路，以单只电芯的“极耳-钢针”之间部分为短路部分，该短路部分可看作正负极以首尾相接进行短路，产生极大的外部短路电流；并联电池针刺时，由于并不存在外短路回路，但是发热量也明显高于单电芯针刺，是因为并联电芯针刺时，各电芯之间的电压会存在差异，因为针刺后的内短路程度不同，导致某些电芯电压会持续较低，因此电压高的电芯会持续对这些电压低的电芯进行充电，由于压差不大故并联电芯之间的环流电流较小。
本锂电池组的针刺测试方法为了监测电芯极耳之间流过的电流大小以及方向，首要的一点是尽量少引入外界带来的影响因素，其次要能承受较大的外短路电流；采用在电芯2极耳之间用一根导线焊接连接，然后在导线中放入一定朝向的霍尔电流传感器3以测试电流方向和电流大小(串联电芯针刺时电流流向为从一只电芯的正极流到相邻电芯的负极；并联电芯针刺时电流的流向一般为从后刺入钢针的电芯正极流向先刺入钢针的电芯正极，并且钢针处可能会导通电流，成为流经电流的另一极)；导线1内阻均较低，符合要求(即还原本貌，减少外界引入的线阻)，而且越厚的导线内阻越低且承载的电流越大；导线1可以随意弯折，以及改变不同长度，使得电芯2之间可以轻松地以不同的摆放方式进行放置，期间可移动和调节的范围大；霍尔电流传感器3的检测精度高，量程大，监测频度高，监测间隔时间可以低至0.01s一记(通过数据采集仪设置)，并且可以判断电流的流向。
作为本发明的可选方案，所述导电连接的方式为极耳焊接、转接板焊接或铝排焊接中的一种，于本实施例中，所述导电连接的方式为极耳焊接，极耳焊接的方式相较于其他方式，可降低外界因素对测试结果的影响，提高测试结果的可信度。
作为本发明的可选方案，为了提高测试效率，若干所述电芯2叠放在一起并通过单只钢针进行针刺测试，且可保证若干电芯2的针刺位置相同。
作为本发明的可选方案，若干所述电芯2并联在一起，所述导线1上布置有两个霍尔电流传感器3，两个霍尔电流传感器3呈反向布置，这是因为并联电路中不同的电芯存在压差，高压对低压充电，由于电压的不确定导致电流的流向存在不确定因素，只要在导线1中同时放置两个方向相反的霍尔电流传感器，即可监测实时变化方向的电流，对深入研究电池针刺时的内在变化情况极为重要。
如图1所示，为本发明中两个电芯2并联在一起时的示意图，两个电芯2的正极通过导线1导电连接，导线1与电芯2极耳通过焊接的方式固连，两个电芯2的负极极耳焊接在一起，所述导线1上布置有两个霍尔电流传感器3，两个霍尔电流传感器3呈反向布置，以用于监测两个电芯之间的电流流向和电流大小。
如图2所示，为本发明中三个电芯2并联在一起时的示意图，中间的电芯2的负极和下方的电芯2的负极极耳焊接在一起，上方的电芯2的负极和中间的电芯2的负极通过导线1连接在一起，在该导线1上布置有两个反向霍尔电流传感器3以检测上方的电芯2的负极的电流流向和电流大小，而上方的电芯2的正极和中间的电芯2的正极极耳焊接在一起，中间的电芯2的正极和下方的电芯2的正极通过导线1连接在一起，所述导线1上布置有两个反向的霍尔电流传感器3，以检测下方的电芯2的正极的电流流向和电流大小，用户可根据实际需要改变导线1的接线位置以进行测试，当然地，也可以采用导线将所有电芯的正负极连接起来以进行测试。
如图3所示，为本发明中两个电芯2串联在一起时的示意图，上方的电芯2的正极和下方电芯2的负极通过导线1连接在一起，并在该导线1上设置朝向负极的霍尔电流传感器3即可，因为串联的电路中，电流必然是通过正极流向负极的。
如图4所示，为本发明中三个电芯2串联在一起时的示意图，三个电芯2之间正负极通过导线1连接，并在每个导线1上设置有朝向负极的霍尔电流传感器3，若不需要某两个电芯2之间的正负极电流，则用极耳焊接的方式代替导线1即可。
作为本发明的可选方案，还包括用于检测与导线1相连的电芯温度的温度传感器以及用于检测电芯电压值的电压传感器，所述温度传感器为设于导线1上的热电偶，在同一个导线1分别设有两个热电偶且分别靠近两个电芯2的极耳以检测温度，所述电压传感器为电压线且夹设于每只电芯的正负极上，因此可以比较每只电芯的电压大小，并联时压差与环流电流方向和电流大小都有关，通过上述数据可供测试人员进行分析，例如，串联电芯针刺，可以实时监测针刺过程中电芯表面不同位置的温升情况、电芯电压和电流变化，得出有效的结论：串联针刺时有的电芯电压会存在突变，突变是因为温度骤升导致内阻降低，U＝E-Ir故电压会突升；而多只电芯电压最先降为0的则是失效最快的，比如三串时中间电芯电压最先降为0，是因为中间电芯流经的外短路电流最大；串联极耳附近温度更高是因为流经外短路电流，底部温度低是因为不存在短路回路；并联电芯针刺，不同的电芯存在压差，高压电芯对低压电芯充电，并且若霍尔电流传感器未监测到极耳之间的电流，那可能另一侧极耳和钢针构成了环流回路。
作为本发明的可选方案，还包括用于获取霍尔电流传感器3、温度传感器和电压传感器所测得的数据值的数据采集仪，霍尔电流传感器3、温度传感器和电压传感器都是连接数据采集仪进行记录，因此数据具备同时性。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.锂电池组的针刺测试方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1：通过导线连接锂电池组中的至少两个电芯以形成检测电路；
S2：导电连接以使若干电芯串联或并联在一起；
S3：在导线上布置至少一个霍尔电流传感器；
S4：通过钢针进行针刺测试。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池组的针刺测试方法，其特征在于：若干所述电芯并联在一起，所述导线上布置有两个霍尔电流传感器，两个霍尔电流传感器呈反向布置。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池组的针刺测试方法，其特征在于：还包括用于检测与导线相连的电芯温度的温度传感器。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池组的针刺测试方法，其特征在于：还包括用于检测电芯电压值的电压传感器。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池组的针刺测试方法，其特征在于：还包括用于获取霍尔电流传感器、温度传感器和电压传感器所测得的数据值的数据采集仪。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种锂电池组的针刺测试方法，其特征在于：所述导电连接的方式为极耳焊接、转接板焊接或铝排焊接中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种锂电池组的针刺测试方法，其特征在于：所述导电连接的方式为极耳焊接。
8.根据权利要求6所述的一种锂电池组的针刺测试方法，其特征在于：若干所述电芯叠放在一起并通过单只钢针进行针刺测试。
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