CN219328815U - 模拟电芯及电池包测试结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟电芯，用于模拟真实电芯，所述模拟电芯包括壳体，所述壳体内部设置有发热机构和配重机构，所述发热机构用于模拟所述真实电芯工作时的发热情况，所述配重机构用于调节所述模拟电芯的重量。本实用新型测试工装采用模拟电芯，在电池系统开发过程中实现了电芯开发和电池包开发同步进行，加快了电池系统开发进度，缩短开发周期，提高开发过程中的安全性，减少开发费用。本实用新型还公开了一种电池包测试结构。

Description

模拟电芯及电池包测试结构

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种模拟电芯及电池包测试结构。

背景技术

随着新能源汽车和储能产业的飞速发展，同时也在推动锂电池技术快速更新迭代。

电池系统开发包含电池包开发和电芯开发。通常情况，电池包需要在电芯开发完成后才能进行开发。因此，整个电池系统开发周期较长；且电池包开发需要较多电芯，导致开发费用高。或者在实际开发过程中，电池包开发过程和电芯开发不同步，容易使得电池包开发时只能用未成熟的电芯样品，当电池包内装载太多不成熟的电芯样品时，安全风险较高。同时由于不成熟电芯样品的各项参数指标不确定，需要不断改动，增加了电池包制作的成本。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种模拟电芯及电池包测试结构，在电池系统开发过程中实现电芯开发和电池包开发同步进行，加快了电池系统开发进度，缩短开发周期，提高开发过程中的安全性，减少开发费用。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

本实用提供了一种模拟电芯，用于模拟真实电芯，所述模拟电芯包括壳体，所述壳体内部设置有发热机构和配重机构，所述发热机构用于模拟所述真实电芯工作时的发热情况，所述配重机构用于调节所述模拟电芯的重量。

在一实施例中，所述发热机构位于所述配重机构的上方，所述发热机构和所述配重机构的中心均位于所述壳体的中轴线上。

在一实施例中，所述发热机构与所述配重机构不接触。

在一实施例中，所述壳体内开设有第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔开设在所述壳体的上表面，所述第二安装孔开设在所述壳体的下表面，所述发热机构安装于所述第一安装孔内，所述配重机构安装于所述第二安装孔内。

在一实施例中，所述发热机构包括发热电阻，所述发热电阻安装于所述第一安装孔内。

在一实施例中，所述发热机构还包括导热胶和密封胶，所述导热胶填充于所述发热电阻的外周面和所述第一安装孔的内壁之间，所述密封胶填充于所述发热电阻的上表面和所述第一安装孔的内壁之间。

在一实施例中，所述模拟电芯还包括第一电阻引出线和第二电阻引出线，所述第一电阻引出线与所述发热电阻的输出端连接，所述第二电阻引出线与所述发热电阻的输入端连接。

在一实施例中，所述第一电阻引出线和所述第二电阻引出线穿过所述密封胶并通过所述密封胶分隔固定。

在一实施例中，所述配重机构为配重块，所述配重块可拆卸地设置于所述第二安装孔内。

在一实施例中，所述配重块为配重螺栓，所述第二安装孔为螺纹孔，所述配重螺栓和所述螺纹孔螺纹连接。

在一实施例中，所述第二安装孔和所述配重块的数量均为多个，至少一个所述第二安装孔对应安装有至少一个所述配重块。

本实用新型还提供一种电池包测试结构，包括电池箱体、电源和安装于所述电池箱体内的多个如上所述模拟电芯。

在一实施例中，相邻的两个所述模拟电芯之间串联连接，串联始端的所述模拟电芯的第二电阻引出线与所述电源的输出端连接，串联末端的所述模拟电芯的第一电阻引出线与所述电源的输入端连接，且在相邻两个所述模拟电芯中，其中一个所述模拟电芯的第一电阻引出线与另一个所述模拟电芯的第二电阻引出线之间通过连接线束串联连接。在另一种实施方式中，连接线束通过焊接串联连接。

在一实施例中，所述电源的数量为多个，多个所述模拟电芯组合成与所述电源的数量相对应的多个电芯组，多个所述电源与多个所述电芯组一一对应连接，每个所述电源与一个对应的所述电芯组串联连接。

本实用新型有益效果在于：通过在外壳内设置发热机构和配重机构，发热机构用于模拟真实电芯工作时的发热情况，可以调整电流以调整发热量，可针对多种不同发热量电芯使用，保证模拟电芯发热情况与真实电芯发热量相同，减少开发过程中样品开发数量，提高效率，降低成本；配重机构用于调节模拟电芯的重量，以满足相同尺寸不同重量的电芯情景，减少电池包开发时对于电芯的用量，降低开发成本，提高电池包开发效率；同时，模拟电芯自身不带电，在各种情况下使用时，比使用真实电芯安全。

附图说明

图1为本实用新型的模拟电芯的整体结构示意图；

图2为图1的剖面图；

图3为本实用新型的一实施例的模拟电芯与电源的连接示意图；

图4为本实用新型的另一实施例的模拟电芯与电源的连接示意图；

图5为本实用新型的电池包的结构示意图；

图6为图5的局部放大图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的特定实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的描述，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”等应做广义理解，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。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的具体含义。

术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，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。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是为了区别属性类似的元件，而不是指示或暗示相对的重要性或者特定的顺序。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体，意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

如图1及图2所示，本实用新型提供一种模拟电芯，用于模拟真实电芯，模拟电芯10包括壳体1，壳体1内部设置有发热机构2和配重机构3。

在本实施例中，壳体1的外形与真实电芯的外形可以相同，壳体1采用铝合金材料加工成型，但不限于此种材料，且壳体1内设置配重机构3以调节模拟电芯10的重量，使得模拟电芯10的尺寸和重量能够与真实电芯保持一致，以满足相同尺寸不同重量的电芯情景，在电池包开发时可以使用模拟电芯10充分验证电芯在电池包内的装配性能和各项机械强度性能，减少电池包开发时对于真实电芯的用量，降低开发成本，提高电池包开发效率；同时模拟电芯10本身不带电，在验证时没有真实电芯验证时的安全风险；模拟电芯10内置发热机构2，模拟出真实电芯工作时的发热情况，通过调整电流以调整发热量，可针对多种不同发热量电芯使用。本实用新型通过采用模拟电芯10替代真实电芯进行电池包的开发，实现了电芯开发和电池包开发同步进行，不仅可以加快电池系统开发进度，缩短开发周期，同时可以减少开发费用。

作为一种实施方式，如图2所示，发热机构2位于配重机构3的上方，发热机构2和配重机构3的中心均位于壳体1的中轴线上，提高了模拟电芯10在进行测试时的稳定性。

作为一种实施方式，如图2所示，发热机构2与配重机构3不接触。具体地，发热机构2的底端和配重机构3的顶端之间设有间隙4，发热机构2与配重机构3之间通过间隙4分隔设置而不接触。

作为一种实施方式，如图2所示，壳体1内开设有第一安装孔11和第二安装孔12，第一安装孔11开设在壳体1的上表面，第二安装孔12开设在壳体1的下表面，发热机构2安装于第一安装孔11内，配重机构3安装于第二安装孔12内。

作为一种实施方式，如图2所示，发热机构2包括发热电阻21，发热电阻21安装于第一安装孔11内。

作为一种实施方式，如图2所示，发热机构2还包括导热胶22和密封胶23，导热胶22填充于发热电阻21的外周面和第一安装孔11的内壁之间，密封胶23填充于发热电阻21的上表面和第一安装孔11的内壁之间。在本实施例中，密封胶23对壳体1上部进行密封，防止杂质进入到第一安装孔11内部，导热胶22可以固定发热电阻21的位置，防止其在第一安装孔11内晃动，同时增加发热电阻21和壳体1之间的导热性能。

作为一种实施方式，如图1及图2所示，模拟电芯10还包括第一电阻引出线51和第二电阻引出线52，第一电阻引出线51与发热电阻21的输出端连接，第二电阻引出线52与发热电阻21的输入端连接。进一步地，第一电阻引出线51和第二电阻引出线52位于壳体1的同一侧，方便发热电阻21与其相邻的模拟电芯10的连接。

作为一种实施方式，第一电阻引出线51和第二电阻引出线52穿过密封胶23并通过密封胶23分隔固定，避免第一电阻引出线51和第二电阻引出线52之间相互缠绕，通电时导致短路。

作为一种实施方式，配重机构3为配重块，配重块可拆卸地设置于第二安装孔12内，便于随时更换不同密度的配重块以调配模拟电芯10的重量。

作为一种实施方式，配重块为配重螺栓，第二安装孔12为螺纹孔，配重螺栓和螺纹孔螺纹连接。配重螺栓拆卸更换方便，采用与壳体1不同密度的(比铝合金密度大)配重螺栓安装于螺纹孔中，以实现调节壳体1整体重量，使壳体1重量与真实电芯重量保持一致。

作为一种实施方式，第二安装孔12和配重块的数量均为多个，至少一个第二安装孔12对应安装有至少一个配重块。具体地，第二安装孔12内可以安装一个或多个配重块。配重块可以设置为大尺寸和小尺寸两种，一个大尺寸的配重块对应安装于一个第二安装孔12内，多个小尺寸配重块的能够同时叠置安装于一个第二安装孔12内，大尺寸的配重块能够快速调节模拟电芯10的重量接近于真实电芯的重量，小尺寸的配重块能够更加精确地调控模拟电芯10的重量。根据真实电芯的重量，安装对应数量的配重块至第二安装孔12内调配模拟电芯10的重量，方便使用、调配快速、精准。

作为一种实施方式，壳体1的密度低于配重块的密度，提高配重机构3的配重效果。

本实用新型还提供一种电池包测试结构，如图3、图5及图6所示，包括电池箱体6、电源7和安装于电池箱体6内的多个上述的模拟电芯10，相邻的两个模拟电芯10之间串联连接，串联始端的模拟电芯10的第二电阻引出线52与电源7的输出端连接，串联末端的模拟电芯10的第一电阻引出线51与电源7的输入端连接。具体地，模拟电芯10依次排列安装在电池箱体6内部，且模拟电芯10之间设置有电芯隔离件8。

作为一种实施方式，如图6所示，相邻两个模拟电芯10，其中一个模拟电芯10的第一电阻引出线51与另一个模拟电芯10的第二电阻引出线52之间通过连接线束9串联连接，其中，连接线束9通过焊接串联连接，连接线束9焊接裸露部分用耐高温绝缘胶带包覆。进一步地，多个壳体1内部的发热电阻21之间依次串联连接。

作为一种实施方式，如图4所示，电源7的数量为多个，多个模拟电芯10组合成与电源7的数量相对应的多个电芯组100，多个电源7与多个电芯组100一一对应连接，每个电源7与一个对应的电芯组100串联连接。如图3电池包布置一个电源7，如图4可以布置两个电源7，每个电源7对应连接一个电芯组100，每个电芯组100内的多个模拟电芯10都是串联状态。在本实施例中，通过改变电源7的电流大小可以改变模拟电芯10的发热量，以模拟不同的电芯或者同一电芯在不同功率情况下的发热量。进一步地，电池包需要进行结构等强度验证时，只需要断开电池包与电源7之间的连接，此时，模拟电芯10尺寸和重量与真实电芯尺寸和重量保持一致，验证的可行度高，同时，该电池包不带电，安全性高。

电池发热量验证方法：

1、首先实际测试真实电芯样品在某一工况下的真实发热情况，得到真实电芯的发热功率等参数；

2、根据真实电芯的发热功率等参数初选模拟电芯10的壳体1内部发热电阻21的参数；

3、通过仿真确定模拟电芯10(模拟电芯10和真实电芯重量尺寸一致)的电流数值(电流与时间的函数)，使模拟电芯10与真实电芯的发热情况高度拟合；

4、在相同的环境下，实测模拟电芯10(采用仿真得到的电流数值)与真实电芯样品(采用实际工况的电流值)的发热情况，通过微调模拟电芯10的电流值，使两者的发热量之差在合理的范围内；

5、利用步骤4调整后的模拟电芯10的电流值，用于电池包内部多个串联的模拟电芯10上，则装载模拟电芯10电池包的发热量与实际真实电芯的电池包的发热量高度相似，用来评估电池包热管理性能，误差可接受。

本实用新型的有益效果如下：

1、测试工装采用模拟电芯10，模拟电芯10重量和尺寸与真实电芯一致，可以满足装配验证的要求。

2、设计工装采用可调节直流电流源，调节通过发热电阻21电流大小，可任意模拟实际电池包在不同工况下热管理性能。

3、电池包采用模拟电芯10验证，模拟电芯10不带电，能够消除真电芯带电而产生的安全风险。

4、电池包验证工装采用模拟电芯10，无需真实电芯，可在电芯开发阶段同步验证电池包装配，机械强度、热管理性能，可以大幅减少电池系统开发所要的时间，降低成本，也可根据热管理测试结果对电芯内阻设计提供数据支撑。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限定，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰，为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种模拟电芯，用于模拟真实电芯，所述模拟电芯(10)包括壳体(1)，其特征在于，所述壳体(1)内部设置有发热机构(2)和配重机构(3)，所述发热机构(2)用于模拟所述真实电芯工作时的发热情况，所述配重机构(3)用于调节所述模拟电芯的重量。

2.如权利要求1所述的模拟电芯，其特征在于，所述发热机构(2)位于所述配重机构(3)的上方，所述发热机构(2)和所述配重机构(3)的中心均位于所述壳体(1)的中轴线上。

3.如权利要求1所述的模拟电芯，其特征在于，所述发热机构(2)与所述配重机构(3)不接触。

4.如权利要求1所述的模拟电芯，其特征在于，所述壳体(1)内开设有第一安装孔(11)和第二安装孔(12)，所述第一安装孔(11)开设在所述壳体(1)的上表面，所述第二安装孔(12)开设在所述壳体(1)的下表面，所述发热机构(2)安装于所述第一安装孔(11)内，所述配重机构(3)安装于所述第二安装孔(12)内。

5.如权利要求4所述的模拟电芯，其特征在于，所述发热机构(2)包括发热电阻(21)，所述发热电阻(21)安装于所述第一安装孔(11)内。

6.如权利要求5所述的模拟电芯，其特征在于，所述发热机构(2)还包括导热胶(22)和密封胶(23)，所述导热胶(22)填充于所述发热电阻(21)的外周面和所述第一安装孔(11)的内壁之间，所述密封胶(23)填充于所述发热电阻(21)的上表面和所述第一安装孔(11)的内壁之间。

7.如权利要求6所述的模拟电芯，其特征在于，所述模拟电芯(10)还包括第一电阻引出线(51)和第二电阻引出线(52)，所述第一电阻引出线(51)与所述发热电阻(21)的输出端连接，所述第二电阻引出线(52)与所述发热电阻(21)的输入端连接。

8.如权利要求7所述的模拟电芯，其特征在于，所述第一电阻引出线(51)和所述第二电阻引出线(52)穿过所述密封胶(23)并通过所述密封胶(23)分隔固定。

9.如权利要求4所述的模拟电芯，其特征在于，所述配重机构(3)为配重块，所述配重块可拆卸地设置于所述第二安装孔(12)内。

10.如权利要求9所述的模拟电芯，其特征在于，所述配重块为配重螺栓，所述第二安装孔(12)为螺纹孔，所述配重螺栓和所述螺纹孔螺纹连接。

11.如权利要求9所述的模拟电芯，其特征在于，所述第二安装孔(12)和所述配重块的数量均为多个，至少一个所述第二安装孔(12)对应安装有至少一个所述配重块。

12.一种电池包测试结构，其特征在于，包括电池箱体(6)、电源(7)和安装于所述电池箱体(6)内的多个如权利要求1-11任一项所述模拟电芯(10)。

13.如权利要求12所述的电池包测试结构，其特征在于，相邻的两个所述模拟电芯(10)之间串联连接，串联始端的所述模拟电芯(10)的第二电阻引出线(52)与所述电源(7)的输出端连接，串联末端的所述模拟电芯(10)的第一电阻引出线(51)与所述电源(7)的输入端连接，且在相邻两个所述模拟电芯(10)中，其中一个所述模拟电芯(10)的第一电阻引出线(51)与另一个所述模拟电芯(10)的第二电阻引出线(52)之间通过连接线束(9)串联连接。

14.如权利要求13所述的电池包测试结构，其特征在于，所述电源(7)的数量为多个，多个所述模拟电芯(10)组合成与所述电源(7)的数量相对应的多个电芯组(100)，多个所述电源(7)与多个所述电芯组(100)一一对应连接，每个所述电源(7)与一个对应的所述电芯组(100)串联连接。

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