[发明专利]一种车用动力电池热性能测试系统

说明书

技术领域

本发明提供一种车用动力电池热性能测试系统，属于电动汽车电池领域。

背景技术

随着现代科技的发展和能源与环境问题的日益突出，电动汽车的应用越来越广泛，同时对动力电池的性能要求也就越来越高。锂离子电池以其高电压、高比能量、长循环寿命、环境污染小等卓越性能而成为了人们的首选，但由锂离子电池热失控引发的火灾爆炸事故屡见报道，安全性问题成为阻碍锂离子电池大规模生产应用的主要原因之一。因此，国内外多家学者都开展了锂离子电池的热特性与热失控的研究，以深化对锂离子电池发生热失控、火灾根源的认识，掌握诱发锂离子电池不安全的主要原因。电池热特性的研究是热失控研究的基础。研究发现锂离子电池工作过程中的放热规律与环境温度、充电倍率、充放电压、充放电流、充放电次数等有着密切的联系，根本的影响因素是电池的内阻变化。目前针对电池热特性研究的实验装置主要有真空罐、恒温箱等，当工作过程的电池的热散逸速率小于热产生速率时，就会引发热失控。引发热失控的原因主要有负极的热分解及其与电解液的反应、电解液的热分解、正极的热分解及其与电解液的反应，当电池体系内的生成热速率大于热散失速率时，反应物的温度就会不断上升。当电池体系内的生成热速率大于热散失速率时，反应物的温度就会不断上升，电池温度达到着火温度就会发生火灾。此外，电池内部温度上升，使反应速度加快，活性物质分解、活性物质和电解液反应都会产生一定量的气体，电池内压急剧上升，也会引发爆炸。因此，定量明确锂离子电池发生热失控等特殊现象的表现及危害，在明确危险的基础上，对研发高安全性电池体系有一定的指导意义，有利于提高电池的安全，降低锂离子电池发生安全事故的可能性，为实现大型锂离子电池的产业化应用提供理论依据和技术支撑。

发明内容

本发明的目的是为锂离子电池在不同温度，不同充电倍率下的热特性实验以及热失控测试提供一种安全的实验装置，并采集相关的实验数据。

本发明采用如下技术方案：

一种车用动力电池热性能测试系统，其特征在于：包括高温防爆箱、循环电机、循环风机、电池模组、加热制冷装置、插座、灯罩、压力传感器、温度传感器、观察窗、内窥镜、摄像机、排气孔、球阀、取样口、截止阀、气相色谱仪、数据采集器、计算机、充放电机和气体采集袋；

高温防爆箱内设置压力传感器、温度传感器、加热制冷装置、电池模组和循环风机；循环风机连接循环电机；高温防爆箱上设有排气孔，排气孔、球阀、取样口、截止阀和气相色谱仪依次连接；同时球阀通过排气管道还连接到气体采集袋；压力传感器和温度传感器通过数据采集器连接到计算机；充放电机通过插座连接到电池模组；高温防爆箱上设有观察窗，观察窗通过内窥镜于摄像机连接。

测试电动汽车锂离子电池热特性：电池模组(4)放置在防爆高温箱(1)的托盘(5)上，将观察窗(11)与球阀(15)关闭，通过电缆(22)将充放电机(24)与插座、电池模组(4)连接起来，在常温下进行0.5C、1C或2C充放电，或者开启加热制冷装置(6)模拟电池在-20℃～60℃不同温度工况下的充放电情况；同时开启压力传感器(9)与温度传感器(10)通过数据采集器在计算机(20)上记录防爆箱内温度和压力的变化曲线，在已知比热容、质量、温差的情况下计算出电池的生热量。

锂离子电池排放分析：通过充放电机(24)对高温防爆箱内的电池模组(4)进行充放电后打开球阀(15)，将产生的气体排放至气体采集袋(25)，在此过程中打开截止阀(17)对气体进行抽样，通过色谱质谱联用仪(18)对排气进行各组分的定性定量分析。

锂离子电池热失控测：开启灯罩(8)，关闭循环电机(2)与循环风轮(3)，通过充放电机(24)对电池模组(4)进行5C-10C的充电使其着火爆炸，利用摄像机(13)通过内窥镜(12)记录其温度场分布及火焰发展与传播规律。

利用如上所述车用动力电池热性能测试系统，是按照以下步骤进行控制的：