CN115856651A - 一种铝空气电池生产用性能测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池测试系统技术领域，更具体地说，本发明提供了一种铝空气电池生产用性能测试系统，所述系统包括电池放电模块、数据采集模块和在线监控模块，所述电池放电模块用于将铝空气电池与负载连接，控制铝空气电池在不同的放电电流下放电；所述放电电流的种类包括定值电流和变值电流；所述数据采集模块用于在铝空气电池在放电的情况下，采集铝空气电池的动态数据，根据采集到的动态数据，判断当前放电的状态是否处于正常放电的数值范围；通过电池放电模块、数据采集模块和在线监控模块对铝空气电池的可放电时长、电解液放电过程实时温度和电解液中氧气浓度进行监控，判断铝空气电池是否处于正常的放电状态，起到测试电池是否合格的作用。
Description
技术领域
本发明涉及电池测试系统技术领域，更具体地说，是一种铝空气电池生产用性能测试系统。
背景技术
铝空气电池作为新一代新能源电池，有着功率密度大、比能量高、原材料丰富、寿命长以及成本低等优点，已被示范应用于通信基站备用电源、电动汽车电源以及水下设施的驱动能源领域。
铝空气电池的负极是高纯度铝，在电池放电时与正极的氧电极反应，从而负极被不断消耗，并且产生热量，电解液中生成Al(OH)3氢氧化铝；因此需要一种测试系统，在对铝空气电池放电的过程中，通过监控对氧气的浓度以及电解液的温度来测试铝空气电池的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝空气电池生产用性能测试系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铝空气电池生产用性能测试系统，所述系统包括：
电池放电模块，用于将铝空气电池与负载连接，控制铝空气电池在不同的放电电流下放电；所述放电电流的种类包括定值电流和变值电流；
数据采集模块，用于在铝空气电池在放电的情况下，采集铝空气电池的动态数据，根据采集到的动态数据，判断当前放电的状态是否处于正常放电的数值范围；所述动态数据包括铝空气电池可放电时长、电解液放电过程实时温度和电解液中氧气浓度；
在线监控模块，用于接收来自监控设备对电池放电模块的监控数据，并对监控数据进行分析，判断当前放电的工作运行状态是否正常，当工作运行状态不正常时，向交互端发送预警信息，提醒测试人员执行修复措施。
本申请再进一步的技术方案：所述系统还包括报警模块，所述报警模块用于在数据采集模块采集到的动态数据出现异常时，向交互端发送报警信息，提醒测试人员对次品进行处理。
本申请再进一步的技术方案：所述系统还包括参数分析模块，所述参数分析模块用于分析铝空气电池放电过程中，实际的平均动态数据范围与预期的动态数据范围之间的偏差，根据相应数据的偏差向交互端发送可行的生产数据调节建议，所述生产数据包括生产工艺参数和原料参数。
本申请再进一步的技术方案：所述系统还包括数据储存模块，所述数据储存模块用于对电池放电模块、数据采集模块、在线监控模块、报警模块和参数分析模块的数据进行保存，并周期性地对储存信息的数据进行分析。
本申请再进一步的技术方案：所述数据采集模块包括：
数据采集单元，用于采集铝空气电池的动态数据，所述数据采集单元包括电压检测器、温度传感器和溶解氧传感器；
预设阈值数据获取单元，用于获取交互端上传的预设阈值；所述预设阈值包括可放电区间阈值、温度区间阈值和氧气浓度区间阈值；
数据监控单元，用于根据采集到的动态数据，判断是否为铝空气电池的正常使用状态的数据；所述铝空气电池的正常使用状态的数据为铝空气电池的最大放电时长处于可放电区间阈值内，电解液的实时温度处于温度区间阈值内，电解液中氧气浓度处于氧气浓度区间阈值内。
本申请再进一步的技术方案：所述动态数据还包括电解液中氢氧化铝的浓度和铝负极外围的二氧化碳浓度。
本申请再进一步的技术方案：所述数据采集单元还包括浊度仪和红外二氧化碳传感器；所述预设阈值包括氢氧化铝浓度最大值和二氧化碳浓度区间阈值；所述铝空气电池的正常使用状态的数据为电解液中氢氧化铝的浓度小于氢氧化铝浓度最大值，铝负极外围的二氧化碳浓度处于二氧化碳浓度区间阈值内。
本申请再进一步的技术方案：所述在线监控模块包括：
数据接收单元，用于接收来自监控设备对电池放电设备的监控数据；所述监控设备包括电流监控设备；
设备数据分析单元，用于对监控数据进行分析，判断当前放电设备的工作运行状态是否正常；所述电池放电设备的正常工作运行状态为通过的电流在预设值上下浮动指定的偏差值内；
设备异常预警单元，当放电设备的工作运行状态不正常时，向交互端发送预警信息，提醒测试人员执行修复措施。
本申请再进一步的技术方案：所述参数分析模块包括：
反馈信息接收单元，用于接收来自数据监控单元发送的反馈信息；
生产数据调整单元，用于根据反馈信息具体分析铝空气电池的正常使用状态的数据与预期的动态数据范围之间的偏差相比，向交互端发送生产数据调节建议，当最大放电时长偏低时，增大铝负极铝电极的电解面积；当电解液的温度偏高时，增加电解液的循环流动次数或者改善电池组的散热条件；当电解液中氧气浓度偏低时，增加空气循环系统促进电池组周边的空气循环。
采用本发明实施例提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明实施例通过电池放电模块、数据采集模块和在线监控模块对铝空气电池的可放电时长、电解液放电过程实时温度和电解液中氧气浓度进行监控，从而判断铝空气电池是否处于正常的放电状态，能够判断测试的电池的批次是否合格；此外还能为后期升级版本的铝空气电池在性能调节方面提供数据支撑。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种铝空气电池生产用性能测试系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种铝空气电池生产用性能测试系统中数据采集模块的结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种铝空气电池生产用性能测试系统中在线监控模块的结构示意图；
图4为本发明实施例中提供的一种铝空气电池生产用性能测试系统中参数分析模块的结构示意图。
示意图中的标号说明：
1、电池放电模块；2、数据采集模块；3、在线监控模块；4、报警模块；5、参数分析模块；6、数据储存模块；201、数据采集单元；202、预设阈值数据获取单元；203、数据监控单元；301、数据接收单元；302、设备数据分析单元；303、设备异常预警单元；501、反馈信息接收单元；502、生产数据调整单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
请参阅图1，本申请的一个实施例中，一种铝空气电池生产用性能测试系统，所述系统包括：
电池放电模块1，用于将铝空气电池与负载连接，控制铝空气电池在不同的放电电流下放电；所述放电电流的种类包括定值电流和变值电流；
数据采集模块2，用于在铝空气电池在放电的情况下，采集铝空气电池的动态数据，根据采集到的动态数据，判断当前放电的状态是否处于正常放电的数值范围；所述动态数据包括铝空气电池可放电时长、电解液放电过程实时温度和电解液中氧气浓度；
在线监控模块3，用于接收来自监控设备对电池放电模块1的监控数据，并对监控数据进行分析，判断当前放电的工作运行状态是否正常，当工作运行状态不正常时，向交互端发送预警信息，提醒测试人员执行修复措施。
在本实施例中，定值电流是以30A的放电电流大小恒流放电至放电结束，通过数据采集模块采集放电电压和放电时间；变值电流是以5A/min的增长速度将放电电流从1A增加至15A，通过数据采集模块采集放电电压和放电时间。
在本实施例的一种情况中，所述系统还包括报警模块4，所述报警模块4用于在数据采集模块2采集到的动态数据出现异常时，向交互端发送报警信息，提醒测试人员对没有符合测试的次品进行处理，有必要的，再从同一批次中抽取铝空气电池进行测试，核实没有通过测试的概率。
作为优选的，所述系统还包括参数分析模块5，所述参数分析模块5用于分析铝空气电池放电过程中，实际的平均动态数据范围与预期的动态数据范围之间的偏差，根据相应数据的偏差向交互端发送可行的生产数据调节建议，所述生产数据包括生产工艺参数和原料参数。
在实际应用时，所述系统还包括数据储存模块6，所述数据储存模块6用于对电池放电模块1、数据采集模块2、在线监控模块3、报警模块4和参数分析模块5的数据进行保存，并周期性地对储存信息的数据进行分析，以便于为后期生产的铝空气电池性能的改进提供数据分析。
请参阅图2，作为本申请一个优选的实施例，所述数据采集模块2包括：
数据采集单元201，用于采集铝空气电池的动态数据，所述数据采集单元201包括电压检测器、温度传感器和溶解氧传感器；
预设阈值数据获取单元202，用于获取交互端上传的预设阈值；所述预设阈值包括可放电区间阈值、温度区间阈值和氧气浓度区间阈值；
数据监控单元203，用于根据采集到的动态数据，判断是否为铝空气电池的正常使用状态的数据；所述铝空气电池的正常使用状态的数据为铝空气电池的最大放电时长处于可放电区间阈值内，电解液的实时温度处于温度区间阈值内，电解液中氧气浓度处于氧气浓度区间阈值内。
作为优选的，所述动态数据还包括电解液中氢氧化铝的浓度和铝负极外围的二氧化碳浓度。
在本实施例中，所述数据采集单元201还包括红外二氧化碳传感器以及用于检测氢氧化铝的浓度的浊度仪或者摄像检测器；所述预设阈值包括氢氧化铝浓度最大值和二氧化碳浓度区间阈值；所述铝空气电池的正常使用状态的数据为电解液中氢氧化铝的浓度小于氢氧化铝浓度最大值，铝负极外围的二氧化碳浓度处于二氧化碳浓度区间阈值内。
电压检测器用于统计在电池放电开始至放电结束的总时长，放电方式可以是持续放电，也可以是间歇放电。
温度传感器用于检测电解液中的实时温度，可以在电解液的循环系统的出水端设置温度传感器进行实时温度监控，也可以在电解液箱内多点设置温度传感器，多个温度传感器的平均值为放电时的温度。
溶解氧传感器用于检测电解液中氧的浓度，氧气的浓度保证在一定的范围内，以保证发电效率。
此外还要保证空气中二氧化碳的浓度较低，因为二氧化碳与铝负极反应生成碳酸盐，会降低铝负极的性能，因此通过红外二氧化碳传感器检测铝负极周边的二氧化碳浓度。
浊度仪或者摄像检测器用于检测电解液中氢氧化铝的浓度，电解质中析出的氢氧化铝会影响电解液的导电率，从而要保证在电池的放电过程中电解液中氢氧化铝的浓度低于预设值。
在实际应用时，当所需测试的铝空气电池的动态数据在预设数值的范围时，所测试的铝空气电池通过测试。
请参阅图3，作为本申请一个优选的实施例，所述在线监控模块3包括：
数据接收单元301，用于接收来自监控设备对电池放电设备的监控数据；所述监控设备包括电流监控设备；
设备数据分析单元302，用于对监控数据进行分析，判断当前放电设备的工作运行状态是否正常；所述电池放电设备的正常工作运行状态为通过的电流在预设值上下浮动指定的偏差值内；
设备异常预警单元303，当放电设备的工作运行状态不正常时，向交互端发送预警信息，提醒测试人员执行修复措施。
在本实施例中，修复措施可以包括修改输出电流或者换同一批的另一个新电池重新进行测试。
有必要说明的是，本发明的放电设备为现有技术中用于测试电池放电的设备，其中可以调节输出电流以及输出电压，还能调节负载电阻。
请参阅图4，作为本申请一个优选的实施例，所述参数分析模块5包括：
反馈信息接收单元501，用于接收来自数据监控单元203发送的反馈信息；
生产数据调整单元502，用于根据反馈信息具体分析铝空气电池的正常使用状态的数据与预期的动态数据范围之间的偏差相比，向交互端发送生产数据调节建议，当最大放电时长偏低时，增大铝负极铝电极的电解面积；当电解液的温度偏高时，增加电解液的循环流动次数或者改善电池组的散热条件；当电解液中氧气浓度偏低时，增加空气循环系统促进电池组周边的空气循环。
在实际应用时，向交互端发送生产数据调节建议包括多种可以调节数据的方案，在生产过程中用户可以根据实际生产条件进行选择。
以上示意性地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。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种铝空气电池生产用性能测试系统，其特征在于，所述系统包括：
电池放电模块(1)，用于将铝空气电池与负载连接，控制铝空气电池在不同的放电电流下放电；所述放电电流的种类包括定值电流和变值电流；
数据采集模块(2)，用于在铝空气电池在放电的情况下，采集铝空气电池的动态数据，根据采集到的动态数据，判断当前放电的状态是否处于正常放电的数值范围；所述动态数据包括铝空气电池可放电时长、电解液放电过程实时温度和电解液中氧气浓度；
在线监控模块(3)，用于接收来自监控设备对电池放电模块(1)的监控数据，并对监控数据进行分析，判断当前放电的工作运行状态是否正常，当工作运行状态不正常时，向交互端发送预警信息，提醒测试人员执行修复措施。
2.根据权利要求1所述的一种铝空气电池生产用性能测试系统，其特征在于，所述系统还包括报警模块(4)，所述报警模块(4)用于在数据采集模块(2)采集到的动态数据出现异常时，向交互端发送报警信息，提醒测试人员对次品进行处理。
3.根据权利要求1所述的一种铝空气电池生产用性能测试系统，其特征在于，所述系统还包括参数分析模块(5)，所述参数分析模块(5)用于分析铝空气电池放电过程中，实际的平均动态数据范围与预期的动态数据范围之间的偏差，根据相应数据的偏差向交互端发送可行的生产数据调节建议，所述生产数据包括生产工艺参数和原料参数。
4.根据权利要求1所述的一种铝空气电池生产用性能测试系统，其特征在于，所述系统还包括数据储存模块(6)，所述数据储存模块(6)用于对电池放电模块(1)、数据采集模块(2)、在线监控模块(3)、报警模块(4)和参数分析模块(5)的数据进行保存，并周期性地对储存信息的数据进行分析。
5.根据权利要求3所述的一种铝空气电池生产用性能测试系统，其特征在于，所述数据采集模块(2)包括：
数据采集单元(201)，用于采集铝空气电池的动态数据，所述数据采集单元(201)包括电压检测器、温度传感器和溶解氧传感器；
预设阈值数据获取单元(202)，用于获取交互端上传的预设阈值；所述预设阈值包括可放电区间阈值、温度区间阈值和氧气浓度区间阈值；
数据监控单元(203)，用于根据采集到的动态数据，判断是否为铝空气电池的正常使用状态的数据；所述铝空气电池的正常使用状态的数据为铝空气电池的最大放电时长处于可放电区间阈值内，电解液的实时温度处于温度区间阈值内，电解液中氧气浓度处于氧气浓度区间阈值内。
6.根据权利要求5所述的一种铝空气电池生产用性能测试系统，其特征在于，所述动态数据还包括电解液中铝负极外围的二氧化碳浓度。
7.根据权利要求6所述的一种铝空气电池生产用性能测试系统，其特征在于，所述数据采集单元(201)还包括和红外二氧化碳传感器；所述预设阈值包括二氧化碳浓度区间阈值；所述铝空气电池的正常使用状态的数据为铝负极外围的二氧化碳浓度处于二氧化碳浓度区间阈值内。
8.根据权利要求5所述的一种铝空气电池生产用性能测试系统，其特征在于，所述参数分析模块(5)包括：
反馈信息接收单元(501)，用于接收来自数据监控单元(203)发送的反馈信息；
生产数据调整单元(502)，用于根据反馈信息具体分析铝空气电池的正常使用状态的数据与预期的动态数据范围之间的偏差相比，向交互端发送生产数据调节建议，当最大放电时长偏低时，增大铝负极铝电极的电解面积；当电解液的温度偏高时，增加电解液的循环流动次数或者改善电池组的散热条件；当电解液中氧气浓度偏低时，增加空气循环系统促进电池组周边的空气循环。
9.根据权利要求1所述的一种铝空气电池生产用性能测试系统，其特征在于，所述在线监控模块(3)包括：
数据接收单元(301)，用于接收来自监控设备对电池放电设备的监控数据；所述监控设备包括电流监控设备；
设备数据分析单元(302)，用于对监控数据进行分析，判断当前放电设备的工作运行状态是否正常；所述电池放电设备的正常工作运行状态为通过的电流在预设值上下浮动指定的偏差值内；
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