CN208569002U - 电芯热失控测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电芯热失控测试装置，包括：防爆箱，用于放置电芯；其顶部设置有开口；破坏组件，设置于防爆箱的内部或外部，用于使电芯发生热失控；主导管，其一端与防爆箱的开口连通；气体流量计，设置于主导管中，用于检测电芯热失控后单位时间内流经主导管的气体量，其输出端输出表征气体量大小的气体量信号；控制器，其第一输入端与气体流量计的输出端连接，其第二输入端与时钟芯片连接；其每间隔设定时间存储一次气体量信号所表征的气体量，同时存储一次时钟芯片所计算的当前时间。通过控制器存储的时间数据和气体量数据可得到电芯热失控后产生气体的速度和总量，为电池包被动防护部分的设计提供参考。

Description

电芯热失控测试装置

技术领域

本实用新型涉及电池制造技术领域，具体涉及一种电芯热失控测试装置。

背景技术

随着人们对新能源汽车续航里程需求的不断增加，锂离子动力电池的能量密度也越来越高。锂离子电池作为能量储存与转化器件，其能量密度越大带来的安全隐患也越来越高。锂离子电池最危险的情况是热失控，此时会有大量的热和气体产生，甚至伴有爆炸，如果不加注意会导致乘员受伤或者中毒。在设计电池包系统时，可增加主动检测部分和被动防护部分，前者可以在发生异常时及时预警，后者则可以延缓爆炸及气体释放时间，给乘客争取逃生时间。

基于以上背景，在设计电池包系统的被动防护部分时，需要考虑电芯热失控后的发热量、温升、释放气体总量等因素，来确定被动防护部分材料的选择、空间大小的设计以及散热孔的设计等。然而现有技术中尚未有一种电芯热失控测试装置，用于为电池包系统被动防护部分的设计提供测试数据。

发明内容

本实用新型旨在解决现有技术中尚未有一种电芯热失控测试装置，能用于为电池包系统被动防护部分的设计提供测试数据。

为解决上述问题，本实用新型提供一种电芯热失控测试装置，包括：

防爆箱，用于放置电芯；其顶部设置有开口；

破坏组件，设置于所述防爆箱的内部或外部，用于使所述电芯发生热失控；

主导管，其一端与所述防爆箱的开口连通；

气体流量计，设置于所述主导管中，用于检测所述电芯热失控后单位时间内流经所述主导管的气体量，其输出端输出表征所述气体量大小的气体量信号；

控制器，其第一输入端与所述气体流量计的输出端连接，其第二输入端与时钟芯片连接；其每间隔设定时间存储一次所述气体量信号所表征的所述气体量，同时存储一次所述时钟芯片所计算的当前时间。

可选地，上述所述的电芯热失控测试装置还包括：

压力传感器，设置于所述主导管中，用于检测所述电芯热失控后所述主导管内的压力值，其输出端输出表征所述压力值大小的压力信号；

所述控制器，其第三输入端与所述压力传感器的输出端连接；其每间隔所述设定时间存储一次所述压力信号所表征的所述压力值。

可选地，上述所述的电芯热失控测试装置还包括：

温度传感器，设置于所述电芯的表面上，用于检测所述电芯表面上的温度值，其输出端输出表征所述温度值大小的温度信号；

所述控制器，其第四输入端与所述温度传感器的输出端连接；其每间隔所述设定时间存储一次所述温度信号所表征的所述温度值。

可选地，上述所述的电芯热失控测试装置还包括：

气体处理组件，其一端与所述主导管的另一端连通，用于过滤所述电芯发生热失控后所产生的气体。

可选地，上述所述的电芯热失控测试装置中：

所述气体处理组件包括依次连通的碱性气体过滤器、酸性气体过滤器和气体吸附器；

所述碱性气体过滤器中设置有酸性溶液；所述酸性气体过滤器中设置有碱性溶液；所述气体吸附器中设置有吸附物质。

可选地，上述所述的电芯热失控测试装置中：

所述破坏组件为刺针机，所述刺针机设置于所述防爆箱的外部，其刺针穿过所述防爆箱后作用于所述电芯。

可选地，上述所述的电芯热失控测试装置中：

所述破坏组件为加热器，所述加热器设置于所述防爆箱内，用于为所述电芯加热。

可选地，上述所述的电芯热失控测试装置，还包括支管、气体收集组件和气相质谱仪；

所述主导管，其中部成型有连接口；

所述支管，其一端与所述连接口连通；

所述气相质谱仪，通过所述气体收集组件与所述支管的另一端连通；其用于检测所述电芯热失控后产生气体的成分。

可选地，上述所述的电芯热失控测试装置中：

所述气体收集组件为气囊。

可选地，上述所述的电芯热失控测试装置还包括：

阀门，设置于所述支管上，用于控制所述支管的导通或阻断。

本实用新型所述的电芯热失控测试装置中，包括防爆箱、破坏组件、主导管、气体流量计和控制器。所述防爆箱用于放置电芯，以减小电芯发生热失控后可能发生的爆炸所产生的危害。所述主导管设置于所述防爆箱的上方，其一端与所述防爆箱连通。气体流量计则设置于主导管中，用于监测所述电芯热失控后单位时间内流经所述主导管的气体量。所述控制器配置有时钟芯片，可用于同步记录当前时间和当前时间的气体量。在结束测试后，可导出时间数据和气体量数据，根据时间数据和气体量数据可得到电芯热失控后产生气体的速度和总量，为电池包被动防护部分的设计提供参考。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例所述的电芯热失控测试装置的原理结构示意图。

图2为本实用新型另一个实施例所述的电芯热失控测试装置的原理结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本实用新型实施例。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种电芯热失控测试装置，如图1所示，包括防爆箱1、破坏组件2、主导管3、气体流量计4和控制器5。其中，所述防爆箱1用于放置电芯6，防爆箱1的顶部设置有开口。破坏组件2设置于防爆箱1的内部或外部，用于使所述电芯6发生热失控。所述主导管3设置于防爆箱1的上方，其一端与所述防爆箱1的开口连通，所述气体流量计4设置于所述主导管3中，用于检测所述电芯6热失控后单位时间内流经所述主导管3的气体量，其输出端输出表征所述气体量大小的气体量信号。控制器5的第一输入端与所述气体流量计4的输出端连接，第二输入端与时钟芯片51连接，工作时，控制器5每间隔设定时间存储一次所述气体量信号所表征的所述气体量，在存储所述气体量的同时存储所述时钟芯片51所计算的当前时间。设定时间可根据精度需求设定，例如设定为10毫秒、5毫秒。在测试完成之后，可导出控制器5存储的数据，通过计算气体量和时间的关系可得到一个电芯6在发生热失控后产生气体的速度和总量。在设计电池包系统时，应根据产生气体的速度和总量调整电池包系统的排气孔大小和体积大小，以保证气体的正常排出，防止电池包由于内部压强增大而发生爆炸。

本实用新型所述的电芯热失控测试装置中，包括防爆箱1、破坏组件2、主导管3、气体流量计4和控制器5。所述防爆箱1用于放置电芯6，以减小电芯6发生热失控后可能发生的爆炸所产生的危害。所述主导管3设置于所述防爆箱1的上方，其一端与所述防爆箱1连通。气体流量计4则设置于主导管3中，用于监测所述电芯6热失控后单位时间内流经所述主导管3的气体量。所述控制器5配置有时钟芯片51，可用于同步记录当前时间和当前时间的气体量。在结束测试后，可导出时间数据和气体量数据，根据时间数据和气体量数据可得到电芯6热失控后产生气体的速度和总量，为电池包被动防护部分的设计提供参考。

上述气体流量计4可采用市面上常见的流量计，例如涡轮流量计、V锥流量计、热式流量计等。根据不同流量计测量气体特征的不同，其所得的单位也会不同，因此所述气体量的单位可为体积/时间、质量/时间或者力/时间。所述控制器5可采用单片机、PCL芯片等实现，当存储的数据较大时，可增加存储模块。所述时钟芯片51可选择市面上常见的时钟芯片，例如bm8563、ds1302等。

在一些具体的实施方式中，如图2所示，上述方案还包括压力传感器7。所述压力传感器7设置于主导管3中，用于检测所述电芯6热失控后所述主导管3内的压力值，其输出端输出表征所述压力值大小的压力信号。所述控制器5的第三输入端与所述压力传感器7的输出端连接。在测试时，所述控制器5每间隔所述设定时间存储一次所述压力信号所表征的所述压力值。测试完成后，从控制器5中导出压力值的数据，在设计电池包系统时，可根据压力值的数据选择硬度合适的电池包外壳材料，以保证电池包外壳的耐压能力，防止爆炸。

在一些具体的实施方式中，如图2所示，上述方案还包括温度传感器8。所述温度传感器8设置于电芯6的表面上，用于检测所述电芯6表面上的温度值，其输出端输出表征所述温度值大小的温度信号。所述控制器5的第四输入端与所述温度传感器8的输出端连接，测试时，所述控制器5每间隔所述设定时间存储一次所述温度信号所表征的所述温度值。测试完成后，从控制器5中导出温度值的数据，在设计电池包系统时，可根据温度值的数据选择耐温合适的电池包外壳材料，以防止外壳变形。

另外，由于电芯6热失控后所产生的气体中包含大量的有害气体，因此需要设置气体处理组件对气体进行处理。所述气体处理组件的一端与所述主导管3的另一端连通，用于过滤所述电芯6发生热失控后所产生的气体。所述气体处理组件可采用常用的尾气处理装置，本实施例提供一种气体处理组件，如图2所示，包括依次连接的碱性气体过滤器9、酸性气体过滤器10和气体吸附器11；所述碱性气体过滤器9中设置有酸性溶液，例如盐酸、硫酸、磷酸、硝酸等，可用于去除气体中的碱性部分；所述酸性气体过滤器10中设置有碱性溶液，例如氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸氢铵等，可用于去除气体中的酸性部分；所述气体吸附器11中设置有吸附物质，例如活性炭、纳米二氧化钛等，可滤除气体中的杂质。

在上述方案中，所述破坏组件2的目的在于使电芯6尽快发生热失控。在现有技术中，促使电芯6发生热失控的方式主要包括加热和碰撞。采用碰撞时，所述破坏组件2可选用刺针机，所述刺针机可设置于防爆箱1的外部，所述刺针机的刺针穿过所述防爆箱1后作用于电芯6，使电芯6发生热失控。所述刺针和所述防爆箱1之间应做好密封处理。选用加热方式时，所述破坏组件2可选择加热器，所述加热器设置于防爆箱1内，用于为电芯6加热，使电芯6尽快发生热失控。所述加热器可选用发热电阻丝等。

上述方案中，如图2所示，还可设置支管12、气体收集组件13和气相质谱仪14。其中主导管3的中部成型有连接口，所述支管12的一端与所述连接口连通。所述气相质谱仪14可用于检测所述电芯6热失控后产生气体的成分，其通过所述气体收集组件13与所述支管12的另一端连通。通过所述气相质谱仪14可检验电池的质量，判断热失控后产生的气体成分是否满足国家标准。所述气体收集组件13可选用常见的气囊。在支管12上还可设置阀15，用于控制所述支管的导通或阻断，便于气体的收集处理。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电芯热失控测试装置，其特征在于，包括：

防爆箱，用于放置电芯；其顶部设置有开口；

破坏组件，设置于所述防爆箱的内部或外部，用于使所述电芯发生热失控；

主导管，其一端与所述防爆箱的开口连通；

气体流量计，设置于所述主导管中，用于检测所述电芯热失控后单位时间内流经所述主导管的气体量，其输出端输出表征所述气体量大小的气体量信号；

控制器，其第一输入端与所述气体流量计的输出端连接，其第二输入端与时钟芯片连接；其每间隔设定时间存储一次所述气体量信号所表征的所述气体量，同时存储一次所述时钟芯片所计算的当前时间。

2.根据权利要求1所述的电芯热失控测试装置，其特征在于，还包括：

压力传感器，设置于所述主导管中，用于检测所述电芯热失控后所述主导管内的压力值，其输出端输出表征所述压力值大小的压力信号；

所述控制器，其第三输入端与所述压力传感器的输出端连接；其每间隔所述设定时间存储一次所述压力信号所表征的所述压力值。

3.根据权利要求2所述的电芯热失控测试装置，其特征在于，还包括：

温度传感器，设置于所述电芯的表面上，用于检测所述电芯表面上的温度值，其输出端输出表征所述温度值大小的温度信号；

所述控制器，其第四输入端与所述温度传感器的输出端连接；其每间隔所述设定时间存储一次所述温度信号所表征的所述温度值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电芯热失控测试装置，其特征在于，还包括：

气体处理组件，其一端与所述主导管的另一端连通，用于过滤所述电芯发生热失控后所产生的气体。

5.根据权利要求4所述的电芯热失控测试装置，其特征在于：

所述气体处理组件包括依次连通的碱性气体过滤器、酸性气体过滤器和气体吸附器；

所述碱性气体过滤器中设置有酸性溶液；所述酸性气体过滤器中设置有碱性溶液；所述气体吸附器中设置有吸附物质。

6.根据权利要求1-3任一项所述的电芯热失控测试装置，其特征在于：

所述破坏组件为刺针机，所述刺针机设置于所述防爆箱的外部，其刺针穿过所述防爆箱后作用于所述电芯。

7.根据权利要求1-3任一项所述的电芯热失控测试装置，其特征在于：

所述破坏组件为加热器，所述加热器设置于所述防爆箱内，用于为所述电芯加热。

8.根据权利要求1-3任一项所述的电芯热失控测试装置，其特征在于，还包括支管、气体收集组件和气相质谱仪；

所述主导管，其中部成型有连接口；

所述支管，其一端与所述连接口连通；

所述气相质谱仪，通过所述气体收集组件与所述支管的另一端连通；其用于检测所述电芯热失控后产生气体的成分。

9.根据权利要求8所述的电芯热失控测试装置，其特征在于：

所述气体收集组件为气囊。

10.根据权利要求9所述的电芯热失控测试装置，其特征在于，还包括：

阀门，设置于所述支管上，用于控制所述支管的导通或阻断。