CN216117937U - 电池热失控测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池热失控测试系统，包括锥形量热仪、集气罩、样气管路、引风机、以及用于容置电池且顶部设有排烟口的绝热腔室；所述集气罩设于所述绝热腔室的上方，所述集气罩的出口依次连接所述样气管路和所述引风机，所述样气管路上设有连接所述锥形量热仪的采样口和/或烟尘试样管；所述绝热腔室上设有接线端子，所述接线端子用于连接所述电池与所述绝热腔室外部的充放电电路。本实用新型的电池热失控测试系统通过设置的绝热腔室，能够利于获取电池失控情况下电池的产热、产气等相关数据，从而可为电池的热管理设计提供较为准确的数据支持。

Description

电池热失控测试系统

技术领域

本实用新型涉及电池测试技术领域，特别涉及一种电池热失控测试系统。

背景技术

锂离子二次电池以其高能量密度、长循环寿命和环保安全等优点，成为目前最有前途和竞争力的充电电池。随着锂离子电池的广泛应用，电池安全事故时有发生，安全问题越来越受到业内人士的关注，并随着新能源汽车行业的发展，以及人们对汽车的续航里程要求越来越长，因此，对电池的能量密度要求越来越高，而电池的容量越大，则安全性能越差，热失控时的产量热和气体量也就越多。

由于在整个电池热失控过程中，会产生大量的热量和有毒有害气体。如果能够准确掌握电池热失控过程中产生的热量和气体量，对于热管理设计而言无疑是有益的。这样，不仅会从设计上降低电池热失控的风险，而且能准确知道电池热失控过程中的产热量和产气量，这对于发生热失控后的灭火和人员逃生具有重要意义。

现有技术中，尚缺乏准确获得电池在热失控过程中的产热量和产气量的手段，从而使得电池的热管理在进行设计的时候缺乏准确的数据参考，导致设计合理性不足，也增加了电池热失控后可能导致人员受伤的风险。

因此，研发一种可测量锂离子电池热失控过程中的产热量和产气量的测试方法或设备，以能有效得到电池在热失控过程所产生的热量和气体量，显得尤为迫切。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池热失控测试系统，以便于获取电池热失控情况下电池的产热、产气等相关数据。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电池热失控测试系统，包括锥形量热仪、集气罩、样气管路、引风机、以及用于容置电池且顶部设有排烟口的绝热腔室；所述集气罩设于所述绝热腔室的上方，所述集气罩的出口依次连接所述样气管路和所述引风机，所述样气管路上设有连接所述锥形量热仪的采样口和/或烟尘试样管；所述绝热腔室上设有接线端子，所述接线端子用于连接所述电池与所述绝热腔室外部的充放电电路。

进一步的，所述绝热腔室设有加热单元，所述加热单元用于保持所述绝热腔室内的温度与所述电池温度的一致性。

进一步的，所述加热单元包括设于所述绝热腔室壁体上的电加热丝、以及连接所述电加热丝的加热电路，且所述绝热腔室内设有用于测量所述绝热腔室内温度和所述电池温度的温度传感器。

进一步的，所述电池热失控测试系统还包括绝热加速量热仪；所述绝热腔室和所述充放电电路与所述绝热加速量热仪匹配设置。

进一步的，所述样气管路上设有激光测烟系统。

进一步的，所述样气管路上设有烟气处理单元，所述烟气处理单元包括过滤装置、冷却装置和干燥装置中的一种或几种。

进一步的，所述样气管路上设有连接所述锥形量热仪的烟尘试样管，所述烟尘试样管上设有所述过滤装置。

进一步的，所述引风机的出风口连接有排气管路，且所述排气管路上设有温度检测装置和/或压力检测装置。

进一步的，所述样气管路水平布置，所述排气管路竖直布置。

进一步的，所述排气管路或所述样气管路上设有流量计。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的电池热失控测试系统，通过设置的锥形量热仪、集气罩、样气管路、引风机以及绝热腔室，可使得电池能够在热失控测试中处于绝热腔室中，以尽可能地避免向外界的散失的热量，从而能够较为准确的获得电池在热失控过程中的产热量、产气量的数据，从而可为电池的热管理设计提供较为准确的数据支持。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图，是用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明是用于解释本实用新型，其中涉及到的前后、上下等方位词语仅用于表示相对的位置关系，均不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的电池热失控测试系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的锥形量热仪测试结果图；

附图标记说明：

1、绝热腔室；10、加热单元；100、接线端子；

2、集气罩；

3、样气管路；30、采样口；300、烟尘试样管；301、烟尘试样过滤器；

4、引风机；40、排气管路；

5、过滤装置；6、电池。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实施例涉及一种电池热失控测试系统，其在整体构成上，如图1所示，该电池热失控测试系统主要包括锥形量热仪、集气罩2、样气管路3、引风机4、以及用于容置电池6且顶部设有排烟口的绝热腔室1。其中，集气罩2设于绝热腔室1的上方，集气罩2的出口依次连接样气管路3和引风机4，样气管路3 上设有连接锥形量热仪的采样口30和烟尘试样管300。而绝热腔室1上设有接线端子100，接线端子100用于连接电池6与绝热腔室1外部的充放电电路。

通过如上结构设置，可使得电池能够在热失控测试中处于绝热腔室1中，以尽可能地避免向外界的散失的热量，从而能够较为准确的获得电池在热失控过程中的产热量、产气量的数据，从而可为电池的热管理设计提供较为准确的数据支持。

在此需说明的是，本实施例的样气管路3上可仅设置与锥形量热仪连接的采样口30，也可仅设置烟尘试样管300，如此仅能够对应的获知热失控过程中相应的数据。本实施例中，优选的，在样气管路3上均设有采样口30和烟尘试样管300。

本实施例中，为尽可能避免电池热失控时热量的散失，如图1所示，上述的绝热腔室1设有加热单元10，加热单元10用于保持绝热腔室1内的温度与电池6温度的一致性。具体的，该加热单元10包括设于绝热腔室1壁体上的电加热丝、以及连接电加热丝的加热电路，且绝热腔室1内设有用于测量绝热腔室1内温度和电池6温度的温度传感器。

其中，加热电路以及加热电路与电加热丝的连接采用现有的成熟技术，通过对电加热丝的加热，以及设置的温度传感器，可使得绝热腔室1内的温度尽可能的与电池的温度一致。

另外，本实施例的电池热失控测试系统还包括绝热加速量热仪，上述的绝热腔室1和充放电电路与绝热加速量热仪匹配设置。具体的，该绝热加速量热仪可采用现有技术中的产品，例如ARC绝热加速量热仪。此外，本实施例中，在样气管路3上设有激光测烟系统，以利于对生成的烟气进行测量。

本实施例的样气管路3上设有烟气处理单元，烟气处理单元包括过滤装置 5、冷却装置和干燥装置中的一种或几种，以便于对电池热失控中燃烧产生的气体对应的进行过滤、冷却、干燥等处理。

作为本实施例的优选实施方式，样气管路3上设有连接锥形量热仪的烟尘试样管300，该烟尘试样管300的外露管口构成上述的采样口300。同时，在烟尘试样管300上设有过滤装置5，该过滤装置5优选为现有技术中的烟尘试样过滤器301，以利于对染色产生的气体进行处理。

继续参看图1所示，本实施例的引风机4的出风口连接有排气管路40，且排气管路40上设有温度检测装置和压力检测装置，以用于对排出的气体进行温度检测及压力检测。其中，温度检测装置和压力检测装置优选采用现有技术中的温度传感器和压力传感器。

在此值得说明的是，本实施例的排气管路上除了上述中设有温度检测装置和压力检测装置外，其也可仅设置温度检测装置，或者仅设置压力检测装置。

此外，本实施例中，样气管路3水平布置，排气管路40竖直布置。另外，在排气管路40或样气管路3上也可设有流量计，以能够获知排出的烟气的体积流量。其中，流量计可采用现有技术中的气体流量计，以便于记录流过的气体量。

本实施例的电池失控测试系统，在具体使用时，将被测电池放置于绝热腔室1中，并以5℃/min的升温速率对绝热腔室1进行加热，在绝热腔室1加热的过程中使得腔体内部温度与电池温度一致，从而达到绝热的目的。另外，通过设置在绝热腔室1上的正负极接线端子100与充放电电路连接，也可测试电池由于过充导致的热失控行为的燃烧特性。

当电池发生热失控后产生的热量和气体通过集烟罩收集起来由引风机4引入样气管路3，并经排气管路40通风排气系统排走。而产生的烟气经设置在样气管路3上的烟尘试样管300，然后进行过滤处理后进入绝热加速量热仪，以进行分析。

测试结果可参看图2中所示例出的，其中，图2中a图表示HRR(Heat Release Rate)曲线，b图表示THR(Total Heat Release)曲线，c图表示TSP (Total Smoke Production)曲线。在测试过程中，通过HRR以及SPR曲线可以实时得到电池在燃烧过程中产热和产烟的数据，且通过THR和TSP曲线可以得到电池在整个热失控过程中的总产热量和产烟量。由此测得的详细的数据可为热管理设计提供强有力的数据支持。

本实施例的电池热失控测试系统能够有效获知电池在热失控过程中的产热量及气体量，从而能够为电池的热管理涉及提供较为准确的数据支持，且有着较好的使用效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池热失控测试系统，其特征在于，包括锥形量热仪、集气罩(2)、样气管路(3)、引风机(4)、以及用于容置电池(6)且顶部设有排烟口的绝热腔室(1)；

所述集气罩(2)设于所述绝热腔室(1)的上方，所述集气罩(2)的出口依次连接所述样气管路(3)和所述引风机(4)，所述样气管路(3)上设有连接所述锥形量热仪的采样口(30)和/或烟尘试样管(300)；

所述绝热腔室(1)上设有接线端子(100)，所述接线端子(100)用于连接所述电池(6)与所述绝热腔室(1)外部的充放电电路。

2.根据权利要求1所述的电池热失控测试系统，其特征在于：

所述绝热腔室(1)设有加热单元(10)，所述加热单元(10)用于保持所述绝热腔室(1)内的温度与所述电池(6)温度的一致性。

3.根据权利要求2所述的电池热失控测试系统，其特征在于：

所述加热单元(10)包括设于所述绝热腔室(1)壁体上的电加热丝、以及连接所述电加热丝的加热电路，且所述绝热腔室(1)内设有用于测量所述绝热腔室(1)内温度和所述电池(6)温度的温度传感器。

4.根据权利要求1所述的电池热失控测试系统，其特征在于：

所述电池热失控测试系统还包括绝热加速量热仪；

所述绝热腔室(1)和所述充放电电路与所述绝热加速量热仪匹配设置。

5.根据权利要求1所述的电池热失控测试系统，其特征在于：

所述样气管路(3)上设有激光测烟系统。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池热失控测试系统，其特征在于：

所述样气管路(3)上设有烟气处理单元，所述烟气处理单元包括过滤装置(5)、冷却装置和干燥装置中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的电池热失控测试系统，其特征在于：

所述样气管路(3)上设有连接所述锥形量热仪的烟尘试样管(300)，所述烟尘试样管(300)上设有所述过滤装置(5)。

8.根据权利要求6所述的电池热失控测试系统，其特征在于：

所述引风机(4)的出风口连接有排气管路(40)，且所述排气管路(40)上设有温度检测装置和/或压力检测装置。

9.根据权利要求8所述的电池热失控测试系统，其特征在于：

所述样气管路(3)水平布置，所述排气管路(40)竖直布置。

10.根据权利要求8所述的电池热失控测试系统，其特征在于：

所述排气管路(40)或所述样气管路(3)上设有流量计。

Images