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专利号: 2019107596634
申请人: 福建易动力电子科技股份有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-08-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种锂电池热扩散试验装置,其特征在于:包括泄压阀、防爆红外热像仪、电池固定装置、加热装置、防爆箱体、电池电压采集装置、信号采集模块、功率控制模块、热电偶温度传感器、工业计算机;

所述的泄压阀安装于所述防爆箱体上方;

两台所述的防爆红外热像仪分别放置于防爆箱体内,视场方向的轴线均经过锂电池的正极面中心,两台防爆红外热像仪能的视场完全覆盖锂电池的表面;

所述防爆箱体内底部正中设有置物板;

所述电池固定装置,用于将锂电池固定于所述防爆箱体内;所述电池固定装置安装于置物板上,用于固定不同大小的锂电池;

所述的电池固定装置包括滑动轨道和电池支架;

三条所述的滑动轨道沿圆周方向均匀分布安装在置物板上;每条滑动轨道均安装有一个电池支架;所述电池支架可根据锂电池的半径于滑动轨道上移动或固定;

所述加热装置,用于给锂电池加热;

所述电池电压采集装置采集电池的正负极电压信号;所述电池电压采集装置包括锂电池负极电压弹簧采集结构、锂电池正极电压采集结构;所述锂电池负极电压弹簧采集结构安装于置物板的正中心位置;所述锂电池正极电压采集结构设有可根据锂电池的结构尺寸调整长度与高度的转轴支架;

所述信号采集模块与所述电池电压采集装置相连,采集电池的正负极电压信号;

所述的功率控制模块控制所述加热装置给锂电池加热;

所述热电偶温度传感器安装于防爆箱内,用于监测装置内的环境温度;

所述工业计算机连接协助所述的功率控制模块选择加热功率,所述工业计算机连接读取所述的信号采集模块的电压信号与两台所述的防爆红外热像仪的温度信号,对采集到的数据进行存储及分析;

2.根据权利要求1所述的一种锂电池热扩散试验装置,其特征在于:两台所述的防爆红外热像仪分别放置于防爆箱体内上方的两个对角线处,使的两台防爆红外热像仪能的视场在锂电池的表面有部分区域的重合。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池热扩散试验装置,其特征在于:

所述加热装置为加热棒,三根所述加热棒分别固定于三个电池支架上。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池热扩散试验装置,其特征在于:所述工业计算机对采集到的电压数据与温度数据进行实时存储,并实时显示电压变化曲线与红外图像,同时后台实现数据的详细分析,在试验结束后显示最终分析结果。

5.根据权利要求4所述的一种锂电池热扩散试验装置,其特征在于:所述工业计算机为人机交互界面,所述的人机交互界面中包括系统参数设置区,电压曲线显示区、热分布图像显示区、结果显示区组成。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池热扩散试验装置,其特征在于:所述热电偶温度传感器有两台,分别安放在防爆箱体内的前上方与后下方。

7.一种采用权利要求1‑5任一种装置进行锂电池热扩散试验的试验方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、使用电池固定装置固定锂电池的位置,并保证锂电池表面与加热装置接触良好;

步骤二、启动工业计算机,开启试验系统,设置模块,设置系统的加热功率、电压信号采样率、红外热像仪采样率后,退出参数设置模块;

步骤三、工业计算机对两台防爆红外热像仪进行温度标定,两台防爆红外热像仪检测的相同区域,得到相同温度,开始试验;试验系统进入监测工作状态,当环境温度值不在设定区间时,弹出对话框提示;

步骤四、以加热装置开始工作为判断依据,作为电压与温度的数据采集、存储的触发信号,通过电池电压采集装置、两台防爆红外热像仪同步采集锂电池加热过程中正负极间电压信号与电池壳体表面的温度信号,通过信号采集模块传入工业计算机,所述的两台防爆红外热像仪检测的锂电池壳体的温度信号以视频序列形式存储于数据库中,并以矩阵数据形式存储于文本文件中,以保证完整的温度信息,用于试验结束后离线数据分析,在系统显示界面实时显示电压曲线与电池表面温度热像图;工业计算机同时分析电压信号与温度信号之间的关系;

所述的矩阵数据为,对每一帧热图像序列提取最高温度点,则从第1帧热图像至第n帧热图像的最高温度点记录为:T11,T22,T33……Tnn,并记录最高温度点所在位置L1,L2,L3……Ln,提取每一帧热图像序列在L1,L2,L3……Ln位置的温度数据,形成矩阵A;其中,T11代表第一帧热图像最高温度,其所在位置L1处,在2帧,第3帧至第n帧图像的温度T12T13…T1n;T22代表第二帧热图像最高温度,其所在位置L2处,在1帧,第3帧至第n帧图像的温度T21 T23…T2n;

分析矩阵An中的行向量之间的相似性,确定最具代表性的行向量[Tm1…Tmn]代表电芯的热扩散温度变化过程;

寻找电芯正负极的电压变化最快时的电压值,记录为V1,寻找V1时刻对应的热图像所矩阵Av,在Av中提出最高温度点Tnv,其中m、n为整数;

步骤五、单次电芯热扩散试验结束时,系统主界面绘制温度电压关系的变化曲线,在检测界面显示该曲线。

8.根据权利要求7所述的一种锂电池热扩散试验的试验方法,其特征在于,所述的加热装置停止加热时,检测系统给与声光报警处理,以提醒试验人员,所述的停止加热为满足如下任一条件,或同时满足两种条件:i.在锂电池电芯表面检测区域中,温度上升率大于设定值ΔTm的区域,占检测面积的p1%时,加热棒停止加热;

ii.在锂电池电芯表面检测区域中,表面温度大于设定值TMAX的区域,占检测面积的p2%时,加热棒停止加热;

iii.锂电池电芯产生电压降,且下降值超过初始电压的V%时,加热棒停止加热;

所述ΔTm、p1、p2、p1、TMAX分别为在试验开始前根据对应电芯热失控条件设定的实验终止参数,其目的,在于设定最接近热失控发生的试验条件下,收集、记录试验数据。

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