CN113686916A - 一种检测动力电池系统冷却效果的测试系统及测试方法 - Google Patents

一种检测动力电池系统冷却效果的测试系统及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于动力电池系统冷却测试技术领域，具体涉及一种检测动力电池系统冷却效果的测试系统及测试方法。该测试系统包括环境试验箱、冷却机组和主控装置；其中，环境试验箱包括箱体，箱体内设置有振动台，振动台上用于放置待测的动力电池系统；箱体用于产生试验温度，所述振动台用于振动所述待测的动力电池系统。本发明在对动力电池系统进行冷却试验时，通过振动台使待测的动力电池系统振动，以模拟实车运行过程中所处的真实环境，并在该种情况下采集动力电池系统的温度变化情况，以确定振动情况下动力电池系统的冷却效果，对动力电池系统进行更加全方面的冷却试验。

Description

一种检测动力电池系统冷却效果的测试系统及测试方法
技术领域
本发明属于动力电池系统冷却测试技术领域，具体涉及一种检测动力电池系统冷却效果的测试系统及测试方法。
背景技术
随着绿色能源和环保理念的逐渐升级，节能和环保是现代汽车的重要方向，动力锂离子电池产品呈爆发式增长。动力电池产品是否安全可靠性是关注的重点之一，而动力电池冷却方案是否安全有效直接关系到整车使用时间和使用安全，是重点关注的指标之一。
目前，一般都是对电池单包进行冷却试验测试，一般情况下，动力电池系统由多个电池单包串、并联组成，在对动力电池系统进行冷却时，通常对前端电池单包(距离冷却机组冷却液出口较近的电池单包)的冷却效果较佳，而对后端电池单包(距离冷却机组冷却液入口较近的电池单包)的冷却效果相对较差，对电池单包的测试无法代表整个动力电池系统。
而且，现有的测试系统均是在静态的情况对动力电池系统的冷却效果进行测试，其模拟的是汽车处于静止情况下对动力电池系统进行冷却。但在实际情况下，并非汽车仅处于静止情况下对动力电池系统进行冷却，经常是汽车处于运行过程中对动力电池系统进行冷却，而实际运行过程中，受发动机和路况的影响，汽车始终处于或强或弱的振动中，而最新研究表明，振动会使液冷系统中流体运动产生变化，从而对冷却效果产生影响，那么对动力电池系统只进行静态测试就不全面，无法有效表征动力电池系统的冷却效果。
另外，对于不同寿命的液冷电池包，其流道由于长时间运行还会造成流道堵塞，此时会降低动力电池系统的冷却效果，但是现有的测试系统对该方面并没有进行测试。
发明内容
本发明提供了一种检测动力电池系统冷却效果的测试系统及测试方法，用以解决对动力电池系统的测试并不全面，无法有效表征动力电池系统的冷却效果的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：
本发明提供了一种检测动力电池系统冷却效果的测试系统，包括环境试验箱、冷却机组和主控装置；
所述环境试验箱包括箱体，箱体内设置有振动台，振动台上用于放置待测的动力电池系统；所述箱体用于产生试验温度，所述振动台用于振动所述待测的动力电池系统；
所述冷却机组设置于环境试验箱外，通过冷却循环管路用于与所述动力电池系统连接，以向冷却循环管路中输入冷却液对动力电池系统进行冷却降温操作；
所述主控装置控制连接所述冷却机组，所述主控装置用于采集动力电池系统的温度。
上述技术方案的有益效果为：本发明的测试系统包括环境试验箱，环境试验箱中设置有振动台，在对动力电池系统进行冷却试验时，通过振动台使待测的动力电池系统振动，以模拟实车运行过程中所处的真实环境，并在该种情况下采集动力电池系统的温度变化情况，以确定振动情况下动力电池系统的冷却效果，对动力电池系统进行更加全方面的冷却试验，从而便可结合不振动情况下动力电池系统的冷却效果，对动力电池系统的冷却效果进行综合评价。
作为系统的进一步改进，所述待测的动力电池系统包括串联和/或并联设置的若干电池单包。对动力电池系统进行测试而非电池单包，评价更加准确且全面。
作为系统的进一步改进，所述测试系统还包括流量传感器，用于检测冷却机组冷却液出口处和待测的动力电池系统的冷却循环管路出口处的流量，以确定冷却循环管路是否发生堵塞和堵塞的程度；所述主控装置采样连接所述流量传感器。通过流量传感器对冷却机组冷却液出口处和待测的动力电池系统的冷却循环管路出口处的流量进行检测，可确定流道是否发生阻塞以及阻塞的程度，便可将长时间运行流道和导热胶老化对液冷的影响考虑在内，对系统的全生命周期进行评价。
作为系统的进一步改进，所述测试系统还包括充/放电测试装置，所述充/放电测试装置用于连接待测的动力电池系统，以对待测的动力电池系统进行充电和放电操作；所述主控装置与所述充/放电测试装置通信连接。
作为系统的进一步改进，所述主控装置通过动力电池系统的BMS采集动力电池系统的温度。
作为系统的进一步改进，所述主控装置通过CAN总线控制连接所述冷却机组。
作为系统的进一步改进，所述主控装置通过CAN总线与所述充/放电测试装置通信连接。
本发明还提供了一种检测动力电池系统冷却效果的测试方法，包括如下步骤：
将待测的动力电池系统置入环境试验箱内进行冷却试验；在试验的过程中，使动力电池系统振动；获取试验过程中动力电池系统的温度变化情况和对应的时间，以确定动力电池系统的冷却效果。
上述技术方案的有益效果为：本发明的测试方法，在对动力电池系统进行冷却试验时，通过振动台使待测的动力电池系统振动，以模拟实车运行过程中所处的真实环境，并在该种情况下采集动力电池系统的温度变化情况，以确定振动情况下动力电池系统的冷却效果，对动力电池系统进行更加全方面的冷却试验，从而便可结合不振动情况下动力电池系统的冷却效果，对动力电池系统的冷却效果进行综合评价。
作为方法的进一步改进，在试验的过程中，还包括对冷却机组冷却液出口处和待测的动力电池系统的冷却循环管路出口处的流量进行检测的步骤，以确定冷却循环管路是否发生堵塞和堵塞的程度。对冷却机组冷却液出口处和待测的动力电池系统的冷却循环管路出口处的流量进行检测，可确定流道是否发生阻塞以及阻塞的程度，便可将长时间运行后流道和导热胶老化对液冷的影响考虑在内，对系统的全生命周期进行评价。
附图说明
图1是本发明的检测动力电池系统冷却效果的测试系统的结构图。
具体实施方式
系统实施例：
本发明的一种检测动力电池系统冷却效果的测试系统实施例的结构如图1所示，包括环境试验箱、冷却机组、流量传感器、主控装置和充/放电测试装置。
该系统的测试对象为动力电池系统，动力电池系统包括多个串、并联设置的电池单包和BMS。
环境试验箱包括箱体，箱体内设置有振动台(图1中未画出)，振动台上用于放置待测的动力电池系统；箱体用于产生试验温度，振动台用于振动所述待测的动力电池系统，从而利用环境试验箱便可产生试验所需的高温和振动环境，具体振动情况和温度值可根据需求任意设置。
冷却机组通过冷却循环管路连接待测的动力电池系统，用于向冷却循环管路中输入冷却液对动力电池系统进行冷却降温操作。
流量传感器分别设置在冷却机组的冷却液出口处以及动力电池系统的冷却循环管路出口处，分别用于检测冷却机组冷却液出口处和待测的动力电池系统的冷却循环管路的出口处的流量，以根据这两个流量值来确定流道是否发生堵塞现象以及堵塞的程度。
充/放电测试装置用于与待测的动力电池系统连接，以对待测的动力电池系统进行充电和放电操作。
主控装置通过CAN总线连接冷却机组，以控制冷却机组工作与否；主控装置还通过CAN总线连接充/放电测试装置，以控制充/放电测试装置工作与否、以及发送具体的充放电电流指令给充/放电测试装置，使充/放电测试装置根据主控装置发送的指令工作；主控装置还采样连接流量传感器，以获取各个流量传感器采集的数据。主控装置还与动力电池系统的BMS相连，以获取动力电池系统的温度。
基于上述检测动力电池系统冷却效果的测试系统，便可对动力电池系统冷却效果进行测试。具体的测试过程可按照如下描述过程进行。需说明的是，该测试方法中比较关注的是最后一个电池单包(设置在冷却循环管路最下游的电池单包)的降温时间，以确定冷却效果是否可行，故本实施例中主控装置通过BMS获取的是最后一个电池单包的温度。当然，也可为其他电池单包的温度，或者整个动力电池系统的问题。
测试1、高温振动环境下冷却效果测试和高温非振动环境下冷却效果测试
1)将待测的动力电池系统置入环境试验箱中，并放置在振动台上，以接入测试系统。
2)设置环境试验箱的温度为35℃，充分静置动力电池系统，并通过BMS实时检测动力电池系统的温度。在动力电池系统的温度与环境试验箱温度的误差稳定在±2℃以内时，主控装置控制冷却机组开始工作，冷却机组向冷却循环管路中输入冷却液，对动力电池系统进行降温，该过程中通过BMS实时检测动力电池系统的温度。同时，设置振动台，使动力电池系统处于非振动的环境下。而且，设置充/放电测试装置不工作。主控装置统计动力电池系统降至正常温度(例如25℃)所需的时间t11。
3)再次设置环境试验箱的温度为35℃，充分静置动力电池系统，并通过BMS实时检测动力电池系统的温度。在动力电池系统的温度与环境试验箱温度的误差稳定在±2℃以内时，主控装置控制冷却机组开始工作，冷却机组向冷却循环管路中输入冷却液，对动力电池系统进行降温，该过程中通过BMS实时检测动力电池系统的温度。同时，设置振动台，使动力电池系统处于振动的环境下。而且，设置充/放电测试装置不工作。主控装置统计动力电池系统降至正常温度所需的时间t12。
4)重复步骤3)，仅改变环境试验箱中振动台的振动情况大小，对应的主控装置统计的动力电池系统降至正常温度所需的时间分别为t13、t14、……、等等。
5)比较时间t11、t12、t13、t14、……、等等，以确定高温非振动环境下的冷却效果和高温振动情况下的冷却效果，以及不同振动情况下的冷却效果。
测试2、标准充放电循环工况下冷却效果测试和恶劣充放电循环工况下冷却效果测试
1)将待测的动力电池系统置入环境试验箱中，并放置在振动台上，以接入测试系统。
2)设置环境试验箱的温度为35℃，充分静置动力电池系统，并通过BMS实时检测动力电池系统的温度。在动力电池系统的温度与环境试验箱温度的误差稳定在±2℃以内时，主控装置控制冷却机组开始工作，冷却机组向冷却循环管路中输入冷却液，对动力电池系统进行降温，该过程中通过BMS实时检测动力电池系统的温度。同时，设置充/放电测试装置，按照正常充放电电流(例如±3Ah、±4Ah、……、等等，+表示充电，—表示放电)对动力电池系统进行充放电。主控装置统计动力电池系统降至正常温度所需的时间t21、t22、……、等等。
3)再次设置环境试验箱的温度为35℃，充分静置动力电池系统，并通过BMS实时检测动力电池系统的温度。在动力电池系统的温度与环境试验箱温度的误差稳定在±2℃以内时，主控装置控制冷却机组开始工作，冷却机组向冷却循环管路中输入冷却液，对动力电池系统进行降温，该过程中通过BMS实时检测动力电池系统的温度。同时，设置充/放电测试装置，按照恶劣充放电电流(例如±10Ah、±11Ah、……、等等)对动力电池系统进行充放电，以模拟恶劣工况下动力电池的工作工况(例如车辆处于上坡工况下)。主控装置统计动力电池系统降至正常温度所需的时间t25、t26、……、等等。
4)比较时间t21、t22、……、t25、t26、……等等，以确定标准充放电循环工况下冷却效果和恶劣充放电循环工况下冷却效果。
除了上述测试1、测试2外，还可进行其他测试，例如，在测试1的过程中还对动力电池系统进行充放电，以确定标准充放电循环工况下的高温非振动环境下的冷却效果和高温振动情况下的冷却效果，以及不同振动情况下的冷却效果。而且，在测试过程中，还可通过流量传感器检测冷却机组冷却液出口处和待测的动力电池系统的冷却循环管路出口处的流量，以确定冷却循环管路是否发生堵塞和堵塞的程度。特别在对一个生命周期较长的动力电池系统(例如新的动力电池系统)进行冷却测试时，可对动力电池不停进行充放电试验(例如一个月)，根据流量传感器检测的数据确定流量堵塞情况，考虑系统长期使用后液冷管和导热胶老化后的冷却效果，对系统进行全生命周期进行评价。
该测试系统中的试验对象可以是新生产的电池包组成的动力电池系统，也可以是市场上寿命终止的电池包组成的动力电池系统(考察长时间运行流道和导热胶老化对液冷影响)。
本发明对动力电池系统进行测试，而非对电池单包进行测试，评价更准确更全面；而且本发明在冷却效果进行测试时增加了振动试验环境，模拟实车应用情况，评价更充分；进一步的，本发明考虑系统长期使用后液冷管和导热胶老化后的冷却效果，对系统进行全生命周期进行评价。
方法实施例：
本发明的一种检测动力电池系统冷却效果的测试方法实施例，其实质在于，在对动力电池系统进行冷却试验时，还使动力电池系统振动，以模拟动力电池系统在实际运行过程中所处的环境，从而根据试验过程中动力电池系统的温度变化情况和对应的时间，来确定动力电池系统的冷却效果。该方法可应用于系统实施例中介绍的检测动力电池系统冷却效果的测试系统中。由于在系统实施例中对该方法已做了详细介绍，这里不再赘述。

Claims (9)

1.一种检测动力电池系统冷却效果的测试系统，其特征在于，包括环境试验箱、冷却机组和主控装置；
所述环境试验箱包括箱体，箱体内设置有振动台，振动台上用于放置待测的动力电池系统；所述箱体用于产生试验温度，所述振动台用于振动所述待测的动力电池系统；
所述冷却机组设置于环境试验箱外，通过冷却循环管路用于与所述动力电池系统连接，以向冷却循环管路中输入冷却液对动力电池系统进行冷却降温操作；
所述主控装置控制连接所述冷却机组，所述主控装置用于采集动力电池系统的温度。
2.根据权利要求1所述的检测动力电池系统冷却效果的测试系统，其特征在于，所述待测的动力电池系统包括串联和/或并联设置的若干电池单包。
3.根据权利要求1所述的检测动力电池系统冷却效果的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括流量传感器，用于检测冷却机组冷却液出口处和待测的动力电池系统的冷却循环管路出口处的流量，以确定冷却循环管路是否发生堵塞和堵塞的程度；所述主控装置采样连接所述流量传感器。
4.根据权利要求1～3任一项所述的检测动力电池系统冷却效果的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括充/放电测试装置，所述充/放电测试装置用于连接待测的动力电池系统，以对待测的动力电池系统进行充电和放电操作；所述主控装置与所述充/放电测试装置通信连接。
5.根据权利要求1所述的检测动力电池系统冷却效果的测试系统，其特征在于，所述主控装置通过动力电池系统的BMS采集动力电池系统的温度。
6.根据权利要求1所述的检测动力电池系统冷却效果的测试系统，其特征在于，所述主控装置通过CAN总线控制连接所述冷却机组。
7.根据权利要求4所述的检测动力电池系统冷却效果的测试系统，其特征在于，所述主控装置通过CAN总线与所述充/放电测试装置通信连接。
8.一种检测动力电池系统冷却效果的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
将待测的动力电池系统置入环境试验箱内进行冷却试验；
在试验的过程中，使动力电池系统振动；
获取试验过程中动力电池系统的温度变化情况和对应的时间，以确定动力电池系统的冷却效果。
9.根据权利要求8所述的检测动力电池系统冷却效果的测试方法，其特征在于，在试验的过程中，还包括对冷却机组冷却液出口处和待测的动力电池系统的冷却循环管路出口处的流量进行检测的步骤，以确定冷却循环管路是否发生堵塞和堵塞的程度。
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