。通過取樣口(14)可以對鋰電池熱失控條件下的充放電過程中產生的氣體進行采樣，并利用色譜質譜聯用儀(18)可對著火爆炸后的排氣進行定性定量分析。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的結構和工作原理圖
[0018]圖中:1.高溫防爆箱2.循環電機3.循環風機4.電池模組5.托盤6.加熱器7.航空插座8.燈罩9.壓力傳感器10.溫度傳感器11.觀察窗12.內窺鏡13.攝像機14.排氣孔15.球閥16.取樣口 17.截止閥18.氣相色譜儀19.數據采集器20.計算機21.數據采集線22.電纜23.排氣管道24.充放電機25.氣體采集袋
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對于本發明做進一步的說明:
[0020]本系統采用溫度跟隨的方法讓裝置溫度與被測電池溫度同步以造成絕熱環境，在充放電過程中同時檢測箱體與電池溫度，如果電池溫度在一分鐘內上升了 l°c，我們通過精度為0.01°C /min的PID控制加熱制冷裝置(6)給箱體及時加熱使其在一分鐘內也升溫1 °C，在充放電時由于箱體與電池溫度保持同時同步，電池在充放電過程中所產生的熱量就不能散發出去，用這種方法造成環境的密閉絕熱。本系統主要包括三部分:第一，電動汽車鋰離子電池熱特性測試系統。高溫防爆箱(1)、循環電機(2)用于驅動循環風機(3)對環境溫度進行均勻，電池模組(4)放置在防爆高溫箱(1)的托盤(5)上，充放電機(24)通過電纜(22)、航空插座(7)與電池模組(4)連接起來。在進行電動汽車鋰離子電池熱特性試驗時，將觀察窗(11)與球閥(15)關閉，通過充放電機(24)對電池模組(4)進行0.5C、1C、2C等不同充電倍率的充放電(0.5C代表慢充，1C代表正常充放電，2C代表快充)，在已知比熱容、質量、溫差的情況下可計算出電池的生熱量，從而可以對建立起來的電池模型進行標定；或者利用加熱制冷裝置(6)調節防爆箱內的溫度，開啟循環電機(2)用于驅動循環風機
(3)對箱體內部溫度進行均勻使電池所處的環境溫度維持在某一恒定值不變，從而模擬電動車在北京一年四季-20°C?60°C等不同溫度工況下電池的充放電情況。同時開啟壓力傳感器(9)與溫度傳感器(10)，采集到的電信號可以通過數據采集線(21)收集到數據采集器(19)中，再通過數據采集線(21)將采集到的防爆箱內的溫度及壓力變化曲線記錄在計算機(20)上。
[0021]第二，鋰離子電池排放分析系統。通過充放電機(24)對電池模組(4)進行正常充放電，工作過程中的電池模組(4)會在高溫測試箱(1)中會產生少量的氣體，為使氣體不外散該試驗必須在密閉環境中進行。充放電結束后，打開球閥(15)，電池模組(4)充放電過程中產生的氣體就可以通過排氣孔(14)、球閥(15)及氣體采集袋中(25)收集或排放或再處理。在此過程中打開截止閥(17)，氣體可以通過取樣口(16)、截止閥(17)流入色譜質譜聯用儀(18)，通過質譜進行定性分析，通過色譜進行定量分析。由于電動車的排放還未知，因此這部分系統對將來政府制定電動車排放標準極具借鑒意義。
[0022]第三，鋰離子電池熱失控測試系統。實驗前開啟燈罩(8)，利用冷光源對箱體電池熱失控進行觀察，關閉循環電機(2)與循環風輪(3)不干擾火焰傳播，通過充放電機(24)對電池模組(4)進行大倍率5C甚至10C的充電使其熱失控著火，為了保證著火時間使攝像機(13)有充分時間進行拍攝，打開球閥(15)關閉截止閥(17)以提供足夠氧氣燃燒，開啟攝像機(13)通過內窺鏡(12)記錄防爆箱(1)內的溫度場分布及火焰發展與傳播規律。電池模組(4)在著火爆炸過程中會產生大量的煙氣，在熱失控結束后打開球閥(15)，電池模組(4)熱失控過程中產生的氣體就可以通過排氣孔(14)、球閥(15)及氣體采集袋(25)收集或排放或處理，在此過程中打開截止閥(17)，煙氣可以通過取樣口(16)、截止閥(17)流入色譜質譜聯用儀(18)，通過色譜質譜聯用儀(18)可對熱失控過程中的煙氣進行定性定量分析。
【主權項】
1.一種車用動力電池熱性能測試系統，其特征在于:包括高溫防爆箱、循環電機、循環風機、電池模組、加熱制冷裝置、插座、燈罩、壓力傳感器、溫度傳感器、觀察窗、內窺鏡、攝像機、排氣孔、球閥、取樣口、截止閥、氣相色譜儀、數據采集器、計算機、充放電機和氣體采集袋； 高溫防爆箱內設置壓力傳感器、溫度傳感器、加熱制冷裝置、電池模組和循環風機；循環風機連接循環電機；高溫防爆箱上設有排氣孔，排氣孔、球閥、取樣口、截止閥和氣相色譜儀依次連接；同時球閥通過排氣管道還連接到氣體采集袋；壓力傳感器和溫度傳感器通過數據采集器連接到計算機；充放電機通過插座連接到電池模組；高溫防爆箱上設有觀察窗，觀察窗通過內窺鏡于攝像機連接。2.應用如權利要求1所述系統的方法，其特征在于，測試電動汽車鋰離子電池熱特性:電池模組⑷放置在防爆高溫箱⑴的托盤(5)上，將觀察窗(11)與球閥(15)關閉，通過電纜(22)將充放電機(24)與插座、電池模組(4)連接起來，在常溫下進行0.5C、1C或2C充放電，或者開啟加熱制冷裝置(6)模擬電池在_20°C?60°C不同溫度工況下的充放電情況；同時開啟壓力傳感器(9)與溫度傳感器(10)通過數據采集器在計算機(20)上記錄防爆箱內溫度和壓力的變化曲線，在已知比熱容、質量、溫差的情況下計算出電池的生熱量。3.應用如權利要求1所述系統的方法，其特征在于，鋰離子電池排放分析:通過充放電機(24)對高溫防爆箱內的電池模組(4)進行充放電后打開球閥(15)，將產生的氣體排放至氣體采集袋(25)，在此過程中打開截止閥(17)對氣體進行抽樣，通過色譜質譜聯用儀(18)對排氣進行各組分的定性定量分析。4.應用如權利要求1所述系統的方法，其特征在于，鋰離子電池熱失控測:開啟燈罩(8)，關閉循環電機(2)與循環風輪(3)，通過充放電機(24)對電池模組⑷進行5C-10C的充電使其著火爆炸，利用攝像機(13)通過內窺鏡(12)記錄其溫度場分布及火焰發展與傳播規律。
【專利摘要】一種車用動力電池熱性能測試系統屬于電動汽車電池領域。系統包括高溫防爆箱；高溫防爆箱內設置壓力傳感器、溫度傳感器、加熱制冷裝置、電池模組和循環風機；循環風機連接循環電機；高溫防爆箱上設有排氣孔，排氣孔、球閥、取樣口、截止閥和氣相色譜儀依次連接；同時球閥通過排氣管道還連接到氣體采集袋；壓力傳感器和溫度傳感器通過數據采集器連接到計算機；充放電機通過插座連接到電池模組；高溫防爆箱上設有觀察窗，觀察窗通過內窺鏡于攝像機連接。該系統能進行電池熱特性測試、電池排放分析和電池熱失控測試。該裝置結構簡單，成本低，能對鋰離子電池進行多種功能的測試，進而實現對電池包結構上的優化設計，具有廣泛的市場應用前景。
【IPC分類】G01N25/20, G01N30/88, G01R31/36
【公開號】CN105372291
【申請號】CN201510886371
【發明人】紀常偉, 林深, 汪碩峰, 余夢輝, 王兵, 徐溥言
【申請人】北京工業大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月6日