CN116296877B - 一种储能电池包箱体质量检测方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能电池包箱体质量检测方法，属于电池领域，通过设计电池模拟件、组装电池包、模拟热失控发生、箱体控制热失控、箱体质量评价等步骤，采用电池模拟件模拟电池模组热失控时的状态，根据不同的热失控原因，电池模拟件产生不同体积和压力的高温电解液、不同浓度的烟雾，产生不同的热量，根据采集的数据判断电池包的箱体在不同的热失控状态下的控制热失控的效果以及质量，为箱体设计提供检测以及改进指导，并且成本低，能够实现多模式检测，模拟效果接近真实情况。本发明还涉及实施上述储能电池包箱体质量检测方法的储能电池包箱体质量检测装置。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其是涉及储能电池包箱体质量检测方法以及装置。
背景技术
动力电池作为新能源汽车的核心部件，其安全性及工作稳定性、可靠性直接影响到新能源电动车的使用性能及安全性。
电池包的结构为多个电池模组安装在箱体内，箱体除了基本的保护电池模组的作用外，另一个很大的作用是当电池模组热失控时，排出高温电解液以及烟雾并且阻止热失控从一个电池模组漫延至另一个电池模组，避免热失控进一步漫延。
现有的电池箱体针对排出高温电解液以及烟雾有了导流槽设计，将高温电解液以及烟雾从防爆阀排出，针对热失控漫延有了隔离设计。但对设计的电池箱体进行检测时，如专利CN217953864U一种用于电池装箱质量检测设备，大部分采用检测设备进行压力检测，虽然能够对箱体进行耐压检测，但无法判断箱体是否能够进行热失控控制。
虽然专利CN115372837A一种考察圆柱形锂电池热失控状态用模拟测试装置公开了模拟真实电池的真实热失控，但模拟过程中是向电池连接模块提供热失控触发方式，使电池热失控，由于一个电池包包括多个电池模组，导致模拟成本高，不适用于电池包模拟。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种储能电池包箱体质量检测方法，能够在不破坏电池的前提下，模拟单个或多个电池热失控状态，检测电池包箱体的热失控控制能力，并且成本低。
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种储能电池包箱体质量检测装置，能够在不破坏电池的前提下，模拟单个或多个电池热失控状态，检测电池包箱体的热失控控制能力，并且成本低。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种储能电池包箱体质量检测方法，包括以下步骤：
设计电池模拟件：电池模拟件包括高温电解液发生模块、烟雾发生模块、热量发生模块、温度监控模块，高温电解液发生模块能够产生高温电解液，烟雾发生模块能够产生烟雾，热量发生模块能够产生热量，温度监控模块能够检测电池模拟件的温度；
组装电池包：将多个电池模拟件按照电池模组的排列方式安装在箱体中，箱体为中空结构，内壁设有泄压通道，泄压通道延伸至防爆阀，每一电池模拟件的泄压口通过导向装置与所述泄压通道连通，所述泄压通道内设有压力传感器；所述箱体底部设有散热结构；
模拟热失控发生：控制器向单个或多个电池模拟件发送热失控指令，收到指令的电池模拟件模拟热失控，电池模拟件根据热失控指令信息模拟热失控，此时所述高温电解液发生模块产生高温电解液，所述烟雾发生模块产生烟雾，所述热量发生模块产生热量；
箱体控制热失控：模拟热失控的电池模拟件产生的高温电解液以及烟雾冲破所述导向装置的隔膜流入所述泄压通道并通过防爆阀排出电池包；所述箱体内部位于两列电池模拟件之间的隔板进行热量隔绝；所述箱体底部的散热结构进行散热；
箱体质量评价：检测箱体的变形量，评价热失控过程中箱体的变形量是否符合预设值；检测发生热失控的电池模拟件的温度，根据温度变化，评价箱体的散热效果；检测未发生热失控的电池模拟件的温度，根据温度变化，评价箱体的隔热效果；检测泄压通道内的压力变化，检测箱体的泄压通道的排出速度评价泄压通道设计的合理性；收集从所述防爆阀排出的高温电解液体积以及烟雾的浓度，检测箱体内高温电解液以及烟雾的排出完整度，评价箱体设计的合理性。
进一步的，还包括箱体改进步骤，所述箱体改进步骤为：当箱体的变形量大于预设值时，改变箱体的板体厚度、材质以及电池模拟件的排列方式中的任意一种或多种；当箱体的散热速度低于预设值时，改变箱体的散热结构；当箱体隔热效果低于预设值时，改变箱体的隔板厚度、材质、数量以及位置中的任意一种或多种；当箱体的泄压通道的排出速度低于预设值时，改变泄压通道的位置、宽度中的任意一种或多种；当箱体的排出完整度低于预设值时，改变防爆阀的位置、泄压通道的位置的任意一种或多种。
进一步的，还包括循环步骤，所述循环步骤位于所述箱体改进步骤之后，当箱体改进后，进入组装电池包步骤，在组装电池包步骤中，所述电池模拟件安装入改进后的箱体，进行模拟，直至箱体质量评价的所有指标合格。
进一步的，所述模拟热失控发生步骤中，当模拟单个电池模组热失控时，多个电池模拟件都需要分开模拟，以模拟箱体内不同部位的电池模组热失控对所述箱体产生的影响。
进一步的，所述模拟热失控发生步骤中，当模拟多个电池模组热失控时，多个电池模拟件分别模拟以下情况：多个间隔电池模拟件热失控、多个相邻电池模拟件热失控；多个相对电池模拟件热失控；多个对角电池模拟件热失控。
进一步的，在所述箱体质量评价步骤中，评价箱体的隔热效果时，检测的未发生热失控的电池模拟件相邻或相对于发生热失控的电池模拟件。
进一步的，所述模拟热失控发生步骤中，热失控指令包括热失控原因，热失控原因包括碰撞、过冲、过载、短路、热量过高、老化中的任意一种或多种。
进一步的，根据热失控指令中包含的热失控原因不同，所述高温电解液发生模块产生的高温电解液体积以及流速、所述烟雾发生模块产生的烟雾浓度以及速度、所述热量发生模块产生热量不同。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种储能电池包箱体质量检测装置，用于实施上述的储能电池包箱体质量检测方法，包括多个电池模拟件、箱体以及控制器，电池模拟件包括高温电解液发生模块、烟雾发生模块、热量发生模块、温度监控模块，高温电解液发生模块能够产生高温电解液，烟雾发生模块能够产生烟雾，热量发生模块能够产生热量，温度监控模块能够检测电池模拟件的温度，所述箱体为中空结构，内壁设有泄压通道，所述泄压通道延伸至防爆阀，所述泄压通道内设有压力传感器，所述箱体底部设有散热结构，多个电池模拟件按照电池模组的排列方式安装在所述箱体中并且均与所述控制器通信连接，所述控制器向单个或多个所述电池模拟件发送热失控指令，所述电池模拟件模拟电池模组的热失控，所述控制器采集所述温度监控模块的温度数据、压力传感器的压力数据、防爆阀排出的液体以及烟雾数据以及箱体的变形数据评价箱体质量。
进一步的，所述箱体还包括隔板，所述隔板由隔热材料制成，多个所述电池模拟件呈列排布，所述隔板位于相邻两列电池模拟件之间，所述隔板对两列电池模拟件起到定位以及隔热的作用。
相比现有技术，本发明储能电池包箱体质量检测方法通过采用电池模拟件模拟电池模组热失控时的状态，根据不同的热失控原因，电池模拟件产生不同体积和压力的高温电解液、不同浓度的烟雾，产生不同的热量，根据采集的数据判断电池包的箱体在不同的热失控状态下的控制热失控的效果以及质量，为箱体设计提供检测以及改进指导，并且成本低，能够实现多模式检测，模拟效果接近真实情况。
附图说明
图1为本发明储能电池包箱体质量检测方法的流程图；
图2为本发明储能电池包箱体质量检测装置的分解图；
图3为本发明储能电池包箱体质量检测装置的局部结构图。
图中：10、电池模拟件；11、泄压口；20、箱体；21、上盖；22、侧板；220、泄压通道；23、底板；24、隔板；25、导向装置；26、防爆阀。
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。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图3所示，本发明储能电池包箱体质量检测方法，包括以下步骤：
设计电池模拟件10：电池模拟件10包括高温电解液发生模块、烟雾发生模块、热量发生模块、温度监控模块，高温电解液发生模块能够产生高温电解液，烟雾发生模块能够产生烟雾，热量发生模块能够产生热量，温度监控模块能够检测电池模拟件10的温度；
组装电池包：将多个电池模拟件10按照电池模组的排列方式安装在箱体20中，箱体20为中空结构，内壁设有泄压通道220，泄压通道220延伸至防爆阀26，每一电池模拟件10的泄压口11通过导向装置25与泄压通道220连通，泄压通道220内设有压力传感器；箱体20底部设有散热结构；
模拟热失控发生：控制器向单个或多个电池模拟件10发送热失控指令，收到指令的电池模拟件10模拟热失控，电池模拟件10根据热失控指令信息模拟热失控，此时高温电解液发生模块产生高温电解液，烟雾发生模块产生烟雾，热量发生模块产生热量；
箱体20控制热失控：模拟热失控的电池模拟件10产生的高温电解液以及烟雾冲破导向装置25的隔膜流入泄压通道220并通过防爆阀26排出电池包；箱体20内部位于两列电池模拟件10之间的隔板24进行热量隔绝；箱体20底部的散热结构进行散热；
箱体20质量评价：检测箱体20的变形量，评价热失控过程中箱体20的变形量是否符合预设值；检测发生热失控的电池模拟件10的温度，根据温度变化，评价箱体20的散热效果；检测未发生热失控的电池模拟件10的温度，根据温度变化，评价箱体20的隔热效果；检测泄压通道220内的压力变化，检测箱体20的泄压通道220的排出速度评价泄压通道220设计的合理性；收集从防爆阀26排出的高温电解液体积以及烟雾的浓度，检测箱体20内高温电解液以及烟雾的排出完整度，评价箱体20设计的合理性。
具体的，在设计电池模拟件10步骤中，电池模拟件10的形状以及尺寸与真实的电池模组相同。电池模拟件10与控制器电连接，控制器能够根据模拟的热失控原因不同，控制高温电解液发生模块产生的高温电解液体积以及流速、烟雾发生模块产生的烟雾浓度以及速度、热量发生模块产生热量不同，以达到真实模拟的效果。
具体的，在组装电池包步骤中，在本实施例中，电池模拟件10的数量为16个，16个电池模拟件10分为两列安装于箱体20中，两列电池模拟件10之间通过隔板24间隔，隔板24除了起到隔热的作用，同时还起到定位的作用。两列电池模拟件10的泄压口11分别位于两侧并与两相互平行的侧板22连接。
具体的，在模拟热失控发生步骤中，当模拟单个电池模组热失控时，多个电池模拟件10都需要分开模拟，以模拟箱体20内不同部位的电池模组热失控对箱体20产生的影响。例如：依次对电池模拟件10进行热失控模拟，根据模拟结果研究不同位置的电池模组热失控对箱体20的影响。对每一个电池模拟件10进行热失控模拟时，还可以根据不同的热失控原因，进行单独或混合模拟，例如：热失控原因包括碰撞、过冲、过载、短路、热量过高、老化中的任意一种或多种。当热失控原因不同时，高温电解液发生模块产生的高温电解液体积以及流速、烟雾发生模块产生的烟雾浓度以及速度、热量发生模块产生热量不同。也可以随机对电池模拟件10进行热失控模拟，避免电池模拟件10之间热失控的相互影响。当模拟多个电池模组热失控时，多个电池模拟件10分别模拟以下情况：多个间隔电池模拟件10热失控、多个相邻电池模拟件10热失控；多个相对电池模拟件10热失控；多个对角电池模拟件10热失控。在本实施例中，当模拟两个电池组件热失控时，可以有以下几种情形：控制一列中相邻两电池模拟件10热失控、控制一列中间隔的两电池模拟件10热失控、控制两列中相对的两电池模拟件10热失控、控制两列中间隔的电池模拟件10热失控。
具体的，箱体20质量评价步骤中，评价箱体20的隔热效果时，检测的未发生热失控的电池模拟件10相邻或相对于发生热失控的电池模拟件10，以检测热失控过程中热量的漫延。
进一步的，储能电池包箱体质量检测方法还包括箱体20改进步骤，箱体20改进步骤具体为：当箱体20的变形量大于预设值时，改变箱体20的板体厚度、材质以及电池模拟件10的排列方式中的任意一种或多种；当箱体20的散热速度低于预设值时，改变箱体20的散热结构；当箱体20隔热效果低于预设值时，改变箱体20的隔板24厚度、材质、数量以及位置中的任意一种或多种；当箱体20的泄压通道220的排出速度低于预设值时，改变泄压通道220的位置、宽度中的任意一种或多种；当箱体20的排出完整度低于预设值时，改变防爆阀26的位置、泄压通道220的位置的任意一种或多种。
进一步的，储能电池包箱体质量检测方法还包括循环步骤，循环步骤位于箱体20改进步骤之后，当箱体20改进后，进入组装电池包步骤，在组装电池包步骤中，电池模拟件10安装入改进后的箱体20，进行模拟，直至箱体20质量评价的所有指标合格。
本发明还涉及一种储能电池包箱体质量装置，用于实施上述的储能电池包箱体质量检测方法，包括多个电池模拟件10、箱体20以及控制器，电池模拟件10包括高温电解液发生模块、烟雾发生模块、热量发生模块、温度监控模块，高温电解液发生模块能够产生高温电解液，烟雾发生模块能够产生烟雾，热量发生模块能够产生热量，温度监控模块能够检测电池模拟件10的温度，箱体20为中空结构，内壁设有泄压通道220，泄压通道220延伸至防爆阀26，泄压通道220内设有压力传感器，箱体20底部设有散热结构，多个电池模拟件10按照电池模组的排列方式安装在箱体20中并且均与控制器通信连接，控制器向单个或多个电池模拟件10发送热失控指令，电池模拟件10模拟电池模组的热失控，控制器采集温度监控模块的温度数据、压力传感器的压力数据、防爆阀26排出的液体以及烟雾数据以及箱体20的变形数据评价箱体20质量。
具体的，箱体20包括上盖21、四侧板22、底板23、隔板24、导向装置25以及防爆阀26。上盖21、四侧板22以及底板23围成收容空间。侧板22为中空结构，设有泄压通道220，泄压通道220通过导向装置25与电池模拟件10的泄压口11连通。防爆阀26安装于一侧板22上，防爆阀26与泄压通道220连通。隔板24由隔热材料制成，多个电池模拟件10呈列排布，隔板24位于相邻两列电池模拟件10之间，隔板24对两列电池模拟件10起到定位以及隔热的作用。
相比现有技术，本发明储能电池包箱体质量检测方法通过采用电池模拟件10模拟电池模组热失控时的状态，根据不同的热失控原因，电池模拟件10产生不同体积和压力的高温电解液、不同浓度的烟雾，产生不同的热量，根据采集的数据判断电池包的箱体20在不同的热失控状态下的控制热失控的效果以及质量，为箱体20设计提供检测以及改进指导，并且成本低，能够实现多模式检测，模拟效果接近真实情况。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种储能电池包箱体质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
设计电池模拟件：电池模拟件包括高温电解液发生模块、烟雾发生模块、热量发生模块、温度监控模块，高温电解液发生模块能够产生高温电解液，烟雾发生模块能够产生烟雾，热量发生模块能够产生热量，温度监控模块能够检测电池模拟件的温度；
组装电池包：将多个电池模拟件按照电池模组的排列方式安装在箱体中，箱体为中空结构，内壁设有泄压通道，泄压通道延伸至防爆阀，每一电池模拟件的泄压口通过导向装置与所述泄压通道连通，所述泄压通道内设有压力传感器；所述箱体底部设有散热结构；
模拟热失控发生：控制器向单个或多个电池模拟件发送热失控指令，收到指令的电池模拟件模拟热失控，电池模拟件根据热失控指令信息模拟热失控，此时所述高温电解液发生模块产生高温电解液，所述烟雾发生模块产生烟雾，所述热量发生模块产生热量；
箱体控制热失控：模拟热失控的电池模拟件产生的高温电解液以及烟雾冲破所述导向装置的隔膜流入所述泄压通道并通过防爆阀排出电池包；所述箱体内部位于两列电池模拟件之间的隔板进行热量隔绝；所述箱体底部的散热结构进行散热；
箱体质量评价：检测箱体的变形量，评价热失控过程中箱体的变形量是否符合预设值；检测发生热失控的电池模拟件的温度，根据温度变化，评价箱体的散热效果；检测未发生热失控的电池模拟件的温度，根据温度变化，评价箱体的隔热效果；检测泄压通道内的压力变化，检测箱体的泄压通道的排出速度评价泄压通道设计的合理性；收集从所述防爆阀排出的高温电解液体积以及烟雾的浓度，检测箱体内高温电解液以及烟雾的排出完整度，评价箱体设计的合理性。
2.根据权利要求1所述的储能电池包箱体质量检测方法，其特征在于：还包括箱体改进步骤，所述箱体改进步骤为：当箱体的变形量大于预设值时，改变箱体的板体厚度、材质以及电池模拟件的排列方式中的任意一种或多种；当箱体的散热速度低于预设值时，改变箱体的散热结构；当箱体隔热效果低于预设值时，改变箱体的隔板厚度、材质、数量以及位置中的任意一种或多种；当箱体的泄压通道的排出速度低于预设值时，改变泄压通道的位置、宽度中的任意一种或多种；当箱体的排出完整度低于预设值时，改变防爆阀的位置、泄压通道的位置的任意一种或多种。
3.根据权利要求2所述的储能电池包箱体质量检测方法，其特征在于：还包括循环步骤，所述循环步骤位于所述箱体改进步骤之后，当箱体改进后，进入组装电池包步骤，在组装电池包步骤中，所述电池模拟件安装入改进后的箱体，进行模拟，直至箱体质量评价的所有指标合格。
4.根据权利要求1所述的储能电池包箱体质量检测方法，其特征在于：所述模拟热失控发生步骤中，当模拟单个电池模组热失控时，多个电池模拟件都需要分开模拟，以模拟箱体内不同部位的电池模组热失控对所述箱体产生的影响。
5.根据权利要求1所述的储能电池包箱体质量检测方法，其特征在于：所述模拟热失控发生步骤中，当模拟多个电池模组热失控时，多个电池模拟件分别模拟以下情况：多个间隔电池模拟件热失控、多个相邻电池模拟件热失控；多个相对电池模拟件热失控；多个对角电池模拟件热失控。
6.根据权利要求1所述的储能电池包箱体质量检测方法，其特征在于：在所述箱体质量评价步骤中，评价箱体的隔热效果时，检测的未发生热失控的电池模拟件相邻或相对于发生热失控的电池模拟件。
7.根据权利要求1所述的储能电池包箱体质量检测方法，其特征在于：所述模拟热失控发生步骤中，热失控指令包括热失控原因，热失控原因包括碰撞、过冲、过载、短路、热量过高、老化中的任意一种或多种。
8.根据权利要求7所述的储能电池包箱体质量检测方法，其特征在于：根据热失控指令中包含的热失控原因不同，所述高温电解液发生模块产生的高温电解液体积以及流速、所述烟雾发生模块产生的烟雾浓度以及速度、所述热量发生模块产生热量不同。
9.一种储能电池包箱体质量检测装置，用于实施如权利要求1-8任意一项所述的储能电池包箱体质量检测方法，其特征在于：包括多个电池模拟件、箱体以及控制器，电池模拟件包括高温电解液发生模块、烟雾发生模块、热量发生模块、温度监控模块，高温电解液发生模块能够产生高温电解液，烟雾发生模块能够产生烟雾，热量发生模块能够产生热量，温度监控模块能够检测电池模拟件的温度，所述箱体为中空结构，内壁设有泄压通道，所述泄压通道延伸至防爆阀，所述泄压通道内设有压力传感器，所述箱体底部设有散热结构，多个电池模拟件按照电池模组的排列方式安装在所述箱体中并且均与所述控制器通信连接，所述控制器向单个或多个所述电池模拟件发送热失控指令，所述电池模拟件模拟电池模组的热失控，所述控制器采集所述温度监控模块的温度数据、压力传感器的压力数据、防爆阀排出的液体以及烟雾数据以及箱体的变形数据评价箱体质量。
10.根据权利要求9所述的储能电池包箱体质量检测装置，其特征在于：所述箱体还包括隔板，所述隔板由隔热材料制成，多个所述电池模拟件呈列排布，所述隔板位于相邻两列电池模拟件之间，所述隔板对两列电池模拟件起到定位以及隔热的作用。
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