CN114115167B - 一种电池包灭火测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池包灭火测试系统，包括：上位机，着火信号模拟装置，灭火执行装置以及通讯网络；所述着火信号模拟装置包括若干个信号发生器，信号发生器输出连接待测的灭火控制器的采集端口。由于在使用时，灭火控制器的采集端口连接各种气体传感器和温度传感器，因此，着火信号模拟装置的多个模拟量信号输出端口就模拟了各种气体传感器和温度传感器。故而本测试系统并不需要设置真实的着火场景和真实的各种气体传感器、温度传感器，也就是说，本测试系统不需要搭建真实的热失控试验平台，但却可以通过模拟产生相应的信号，以对灭火控制器进行测试。试验的安全性高，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池包灭火测试系统，属于电池包测试领域。
背景技术
随着绿色能源和环保理念的逐渐升级，动力锂离子电池产品的呈爆发式增长，但是，一旦锂离子电池处于滥用的状态下，电池极易发生热失控，从而产生燃烧和爆炸，对财产和人员安全造成危险。近几年，随着电动汽车的普及和推广，市场上电动汽车着火时有发生，因此国家和终端客户对动力电池产品的热安全尤其关注。
为解决动力电池系统的着火问题，灭火技术就显得十分重要，锂离子电池灭火技术可以在电池发生热失控后迅速抑制电池温度升高，但灭火系统的功能是否满足市场需求，其性能是否可靠性又成为业内专家关注的重点。
一般来讲，灭火测试需要根据实际情况，搭建尽量符合真实情况的试验环境。但是由于灭火测试有一定危险性，而且试验平台往往是一次性的，因此试验安全性低，成本较高。如何建立一个快速，全面，准确，高性价比的灭火测试系统成为了亟需解决的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电池包灭火测试系统，用以解决如何进行灭火测试的安全性低、成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提出了一种电池包灭火测试系统，包括：上位机，着火信号模拟装置，灭火执行装置，电池管理系统BMS以及通讯网络，上位机，灭火执行装置，电池管理系统BMS和待测的灭火控制器接入所述通讯网络；所述着火信号模拟装置采用模拟信号发生装置，所述模拟信号发生装置包括若干个信号发生器，各信号发生器的输出端连接待测的灭火控制器的采集端口，所述若干个信号发生器包括至少一个电流模拟量信号发生器和至少一个电压模拟量信号发生器，电流模拟量信号发生器用于模拟电池包燃烧后产生的气体触发气体传感器产生的电流信号，模拟电池包电芯热失控发生后电池箱内气体浓度变化情况，电压模拟量信号发生器用于模拟电池包内部的温度传感器输出；电流模拟量是通过恒流源进行调节得到，电压模拟量利用高精度程控变阻器分压产生，所述上位机控制连接所述着火信号模拟装置，用于发出控制指令，着火信号模拟装置接收到控制指令后调节所述电流模拟量信号发生器输出电流模拟量的大小和所述电压模拟量信号发生器输出电压模拟量的大小，同时上位机用于监控电池管理系统BMS和灭火控制器是否按要求发出准确的信号；电池管理系统BMS采集电池电压和电池温度，电池管理系统BMS采集的电池温度是电池管理系统BMS本身测量得到的温度，电压模拟量信号发生器模拟的是独立的温度传感器，当电池包出现热失控，电池管理系统BMS检测到电池温度异常升高，通过所述通讯网络把高温预警信号传给灭火控制器，所述灭火控制器用于将电池管理系统BMS的采集信息作为热失控情况和灭火动作的参照，拟合实际应用环境。
进一步的，所述通讯网络为CAN网络。
进一步的，所述上位机通过串口控制连接所述着火信号模拟装置。
由于在使用时，灭火控制器的采集端口连接各种气体传感器和温度传感器，因此，着火信号模拟装置的多个信号发生器就模拟了各种气体传感器和温度传感器。故而本测试系统并不需要设置真实的着火场景和真实的各种气体传感器、温度传感器，也就是说，本测试系统不需要搭建真实的热失控试验平台，但却可以通过模拟产生相应的信号，以对灭火控制器进行测试。试验的安全性高，成本低。
附图说明
图1是本发明的电池包灭火测试系统结构图。
具体实施方式
如图1所示，一种电池包灭火测试系统，包括：上位机，电池管理系统，灭火控制器，着火信号模拟装置和灭火执行装置；上位机，电池管理系统，灭火控制器，灭火执行装置连接在CAN网络中，再现了整车中这些设备之间的连接关系。
着火信号模拟装置具有多个信号发生器，这些信号发生器连接灭火控制器的采集端口。由于在使用时，灭火控制器的采集端口连接各种气体传感器和温度传感器，因此，着火信号模拟装置就模拟了各种气体传感器和温度传感器。故而本测试系统并不需要设置真实的着火场景和真实的各种气体传感器、温度传感器，也就是说，本测试系统不需要搭建真实的热失控试验平台，但却可以通过模拟产生相应的信号，以对灭火控制器进行测试。试验的安全性高，成本低。
其中：
灭火控制器属于待测设备，灭火控制器包括多个采集端口，用于连接气体浓度传感器和温度传感器输出的模拟量信号。
灭火执行装置采用灭火弹装置，用于根据灭火控制器输出的控制信号触发灭火弹。
着火信号模拟装置采用模拟信号发生装置(市售产品)，模拟信号发生装置内部设置有多个信号发生器(或者称为模拟量信号器、模拟量信号发生通道)。如信号发生器ch1、信号发生器ch2、信号发生器ch3、信号发生器ch4为电流模拟量信号发生器，用于模拟气体传感器输出。dh5为电压模拟量信号发生器，用于模拟电池包内部的温度传感器输出(即模拟电芯表面温度变化)。电流模拟量是通过对恒流源进行调节得到，电压模拟量利用高精度程控变阻器分压产生。
本实施例中，电流模拟量信号发生器输出为0-40mA，分别用于模拟锂电池燃烧后产生的气体(一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烷)触发气体检测传感器产生的电流信号，模拟电芯热失控发生后电池箱内气体浓度变化情况。
上位机采用PC。上位机的串口与着火信号模拟装置的串口连接，通过串口，上位机可以发出相关指令，着火信号模拟装置能够根据相关指令，控制电流模拟量、电压模拟量输出的大小。同时，监控电池管理系统和灭火控制器是否按要求发出准确的信号。
电池管理系统采集电池电压和电池温度(此温度是电池管理系统本身测量得到的温度，而上述电压模拟量信号发生器模拟的是独立的温度传感器)，当电池出现热失控，BMS检测到电池温度异常升高，其通过CAN通讯把高温预警信号传给灭火控制器。
工作原理如下：
a、根据单体电芯热失控释放的气体成分，选取合适的气体传感器，根据气体传感器的型号设计各电流信号发生器信号的输出范围，使其与气体传感器输出范围对应。
b、根据电芯热失控时电芯布局各处的温度传感器，设计电压信号发生器的输出范围，使其与温度传感器的输出范围相对应。
c、通过上位机可以调节电流和电压信号发生器的输出响应时间和信号幅值，因此可以根据实际热失控情况设计试验，可模拟电芯热失控过程中任何一个场景，测试场景容易控制。
d、电池管理系统和灭火控制系统(包括灭火控制器和灭火执行器)可以进行联调。电池管理系统采样温度值和系统SOC值实时输出给灭火控制系统，灭火控制系统可根据电池管理系统的采集信息作为热失控情况和灭火动作的参照，拟合实际应用场景。
以上实施例中，设计电流模拟量信号发生器模拟气体传感器，设计电压模拟量信号模拟温度传感器，是通过一般气体传感器、温度传感器的原理进行选择的。
以上实施例中，着火信号模拟装置与上位机通过串口通讯。作为其他实施方式，也可以设计为其他类型的通讯通道。
以上实施例中，采用CAN网络作为设备之间交互的通讯网络。作为其他实施方式，也可以采用其他类型的通讯网络。
Claims (3)
1.一种电池包灭火测试系统，其特征在于，包括：上位机，着火信号模拟装置，灭火执行装置，电池管理系统BMS以及通讯网络，上位机，灭火执行装置，电池管理系统BMS和待测的灭火控制器接入所述通讯网络；所述着火信号模拟装置采用模拟信号发生装置，所述模拟信号发生装置包括若干个信号发生器，各信号发生器的输出端连接待测的灭火控制器的采集端口，所述若干个信号发生器包括至少一个电流模拟量信号发生器和至少一个电压模拟量信号发生器，电流模拟量信号发生器用于模拟电池包燃烧后产生的气体触发气体传感器产生的电流信号，模拟电池包电芯热失控发生后电池箱内气体浓度变化情况，电压模拟量信号发生器用于模拟电池包内部的温度传感器输出；电流模拟量是通过恒流源进行调节得到，电压模拟量利用高精度程控变阻器分压产生，所述上位机控制连接所述着火信号模拟装置，用于发出控制指令，着火信号模拟装置接收到控制指令后调节所述电流模拟量信号发生器输出电流模拟量的大小和所述电压模拟量信号发生器输出电压模拟量的大小，同时上位机用于监控电池管理系统BMS和灭火控制器是否按要求发出准确的信号；电池管理系统BMS采集电池电压和电池温度，电池管理系统BMS采集的电池温度是电池管理系统BMS本身测量得到的温度，电压模拟量信号发生器模拟的是独立的温度传感器，当电池包出现热失控，电池管理系统BMS检测到电池温度异常升高，通过所述通讯网络把高温预警信号传给灭火控制器，所述灭火控制器用于将电池管理系统BMS的采集信息作为热失控情况和灭火动作的参照，拟合实际应用环境。
2.根据权利要求1所述的电池包灭火测试系统，其特征在于，所述通讯网络为CAN网络。
3.根据权利要求1所述的电池包灭火测试系统，其特征在于，所述上位机通过串口控制连接所述着火信号模拟装置。
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