CN111521941A - 一种多功能电池短路试验一体箱及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能电池短路试验一体箱及试验方法，所述一体箱包括高温防爆试验箱、高功率固定电阻、数据采集模块和控制模块，还包括直流空气开关断路器、分流器和自动灭火装置，所述待测电池、直流空气开关断路器、高功率固定电阻、分流器依次连接形成短路回路，所述分流器连接有与数据采集模块连接的电流传感器，所述直流空气开关断路器与控制模块连接，所述自动灭火装置与高温防爆试验箱连接，所述高温防爆试验箱内还设置有与远程电脑连接的高清夜视摄像头以及与所述控制模块连接的急停按钮。与现有技术相比，本发明具有可实现批量试验、安全性高等优点。

Description

一种多功能电池短路试验一体箱及试验方法

技术领域

本发明涉及一种电池短路试验装置，尤其是涉及一种多功能电池短路试验一体箱及试验方法。

背景技术

锂离子电池由于具有电压平台高、比能量高、循环使用次数长等优点，在智能手机、穿戴设备、电动自行车、新能源汽车等领域得到了广泛应用。但锂离子电池热失控引发安全事故也时有发生，而其诱因主要是电池过充电或外部短路导致，因此对锂离子电池的安全要求也越来越高。

外部短路试验是验证锂电池滥用安全性的一项重要测试，用于模拟实际电池短路情况的发生。实验时通常将达到某一稳定温度的满电电池正负极通过微小阻值的电阻进行短接，使电池本身存储的能量在短时间内迅速释放，电池本体快速升温，当电池因短路集聚的热量足以达到其热失控触发温度，会导致电池发生冒烟、燃烧、***等。现有国内外标准中外短路试验条件有所不同，主要体现在试验环境温度、试验电池数量、试验电阻、试验结束条件等，目前常用的电池短路试验箱无法满足更灵活、更方便、更安全的高要求。

中国专利申请CN105974330A公开了一种电池短路试验装置，包括：防爆试验箱、用于调节防爆试验箱工作温度的调温装置、第一开关、可调电阻模块和数据采集与控制模块，待测电池设置在所述防爆试验箱中，所述待测电池、第一开关及可调电阻模块串联成短路回路，所述数据采集与控制模块连接在所述短路回路上，用于采集待测电池的数据，所述数据采集与控制模块还分别与所述防爆试验箱、第一开关及可调电阻模块连接，分别用于控制所述防爆试验箱的温度、控制第一开关的通断以及控制可调电阻模块的阻值。

根据实际应用效果来看，中国专利申请CN105974330A所公开的一种电池短路试验装置及其使用方法存在以下不足：(1)一次只能对一个电池进行短路试验，试验较为繁琐；(2)仅对温度、阻值信息进行采集，试验不全面，且安全性不够。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种试验过程监测方便、安全性高的多功能电池短路试验一体箱及试验方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多功能电池短路试验一体箱，包括高温防爆试验箱、高功率固定电阻、数据采集模块和控制模块，所述高温防爆试验箱用于放置待测电池，并设置有温度传感器、电压传感器和调温模块，所述数据采集模块分别连接温度传感器、电压传感器和控制模块，所述控制模块与调温模块连接，

所述一体箱还包括直流空气开关断路器、分流器和自动灭火装置，所述待测电池、直流空气开关断路器、高功率固定电阻、分流器依次连接形成短路回路，所述分流器连接有与数据采集模块连接的电流传感器，所述直流空气开关断路器与控制模块连接，所述自动灭火装置与高温防爆试验箱连接，

所述高温防爆试验箱内还设置有与远程电脑连接的高清夜视摄像头以及与所述控制模块连接的急停按钮。

进一步地，所述高温防爆试验箱内设有多个电池安装夹具，各电池安装夹具上设置有独立连接线。

进一步地，所述高功率固定电阻可拆卸地安装于一电阻箱内，该电阻箱内还设置有散热组件。

进一步地，所述数据采集模块通过通信模块与远程电脑连接。

进一步地，所述高温防爆试验箱设置有泄压孔和排气通道。

进一步地，所述高温防爆试验箱设置有观察窗。

进一步地，所述数据采集模块、控制模块、直流空气开关断路器和分流器集成设置于一控制机柜中。

进一步地，所述控制模块在收到急停按钮被按下的指令时，停止所述一体箱的工作。

进一步地，所述自动灭火装置包括火灾自动探测机构和灭火执行机构。

本发明还提供一种采用所述的多功能电池短路试验一体箱实现的电池短路试验方法，包括以下步骤：

将待测电池放置于高温防爆试验箱中，通过调温模块调节所述高温防爆试验箱中的温度至预设温度；

当待测电池表面温度达到试验温度时，控制模块控制所述直流空气开关断路器闭合，开始进行短路试验；

当所采集的电池数据达到试验结束条件时，自动保存数据；

当所采集的电池数据超过电池临界温度或者即将发生起火时，控制模块控制直流空气开关断路器断开；

当自动灭火装置探测到火灾发生时，自动灭火装置将灭火剂释放到高温防爆试验箱内；

控制模块在收到急停按钮被按下的指令时，停止所述一体箱的工作。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)适用性强。电阻可以拆卸更换，满足整个短路回路中的外部阻值在各类标准范围内。

2)实时性强。实时监控电池电压，电流，温度。

3)易于观察。视频监控电池短路试验全过程状态。

4)安全性好。自动灭火装置一旦探测到电池起火，使用二氧化碳灭火，可减少对设备和操作人员的伤害。

5)测试效率高。可实现10通道同时进行电池短路测试，以满足批量试验需求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的一种具体布置示意图；

图3为本发明电池短路回路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、图2所示，本实施例提供一种多功能电池短路试验一体箱，包括控制机柜1、高温防爆试验箱2、电阻箱3和自动灭火装置5，其中：

控制机柜1集成有数据采集模块12、控制模块13、直流空气开关断路器14和分流器15，数据采集模块12用于采集短路试验过程中的电压电流温度数据，控制模块13实现对短路试验过程的控制，直流空气开关断路器14用于接通或判断短路回路，分流器15方便实现待测电池电流信号的采集，分流器连接有与数据采集模块连接的电流传感器；

高温防爆试验箱2用于放置待测电池，并设置有用于检测待测电池温度的温度传感器、用于检测待测电池电压的电压传感器、用于调节高温防爆试验箱2工作温度的调温模块、与远程电脑4连接的高清夜视摄像头21以及用于在发生危险或紧急情况下停止运行的急停按钮22；

电阻箱3包括高功率固定电阻以及用于进行风冷散热处理的散热组件，高功率固定电阻可以承受短路过程中的大电流；

自动灭火装置5包括火灾自动探测机构和灭火执行机构。

如图3所示，进行短路试验时，待测电池、直流空气开关断路器、高功率固定电阻、分流器依次连接形成短路回路，数据采集模块12接入短路回路中，采集试验前试验中试验后的电压电流温度数据，并反馈到远程电脑，通过软件显示实时数据及试验曲线。

高温防爆试验箱2中，高清夜视摄像头21多方位监控电池在短路试验中的状态；直流空气开关断路器控制电池在整个回路中的开关闭合，同时也起到一个过载保护作用，使电池在标准要求的温度条件下进行试验；急停按钮可实现一键急停控制，以便在试验过程中电池发生起火***等危险状况下一键切断所有通道的回路，但不影响数据采集的进行，仍可以通过数据采集观察急停后的电池状态是否安全。

自动灭火装置5通过火焰探测仪实时监控防爆箱内电池状态，识别电池在防爆箱内的安全状态，控制自动灭火装置的启停；一旦探测到电池起火，使用二氧化碳灭火，可减少对设备和操作人员的伤害。

在一个实施例中，高温防爆试验箱2内设有多个电池安装夹具，各电池安装夹具上设置有独立连接线，方便实现多个电池试验的同时进行，且每个回路单独通过独立连接线与控制机柜连接，单独运行，互不影响实验结果，可以满足批量试验，提高测试效率。

在一个实施例中，高温防爆试验箱2可同时设置10个待测电池。

在一个实施例中，散热组件采用风扇。

在一个实施例中，控制机柜1还集成有通讯模块11，数据采集模块12和高清夜视摄像头21分别通过通讯模块11与远程电脑4连接。

在一个实施例中，高温防爆试验箱2还设置有泄压孔、排气通道以及用于观察防爆试验箱中待测电池短路试验的观察窗。

在一个实施例中，火灾自动探测机构由复合智能温度传感器、智能温度模块、灭火控制器、手动灭火按钮、声光报警器及其外配线路组成，主要完成对火灾的自动探测与识别，当灭火控制器判断为火灾时将执行一系列预先设定的规定控制输出功能。灭火执行机构由灭火瓶、电动执行机构、以及外配灭火剂输送管路和灭火剂喷嘴组成，主要完成储存灭火剂，并在接收到灭火信号后进行将灭火剂释放到高温防爆试验箱内。

在一个实施例中，采用多功能电池短路试验一体箱实现电池短路试验方法的过程具体包括以下步骤：

将待测电池放置于高温防爆试验箱中，通过调温模块调节所述高温防爆试验箱中的温度至预设温度；

当待测电池表面温度达到试验温度时，控制模块控制所述直流空气开关断路器闭合，开始进行短路试验，采集待测电池的数据，短路试验具体为：当待测电池表面的温度达到最高峰值时，远程电池会自动记录并显示最高峰值，当待测电池表面的温度达到最高峰值后再降温至所述试验温度时开始计时，并持续预设的时间；

当所采集的电池数据达到试验结束条件时，以excel形式自动保存数据，试验结束条件依据国标或国际标准，例如试验中电池温度下降到比峰值温度低20％，或将至环境温度后，或在整个试验回路短接指定时长后终止试验；

当所采集的电池数据超过电池临界温度或者即将发生起火时，控制模块控制直流空气开关断路器断开，但不影响数据采集工作，依然继续采集之后的数据；

当自动灭火装置探测到火灾发生时，自动灭火装置将灭火剂释放到高温防爆试验箱内；

控制模块在收到急停按钮被按下的指令时，停止所述一体箱的工作。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能电池短路试验一体箱，包括高温防爆试验箱、高功率固定电阻、数据采集模块和控制模块，所述高温防爆试验箱用于放置待测电池，并设置有温度传感器、电压传感器和调温模块，所述数据采集模块分别连接温度传感器、电压传感器和控制模块，所述控制模块与调温模块连接，其特征在于，

所述一体箱还包括直流空气开关断路器、分流器和自动灭火装置，所述待测电池、直流空气开关断路器、高功率固定电阻、分流器依次连接形成短路回路，所述分流器连接有与数据采集模块连接的电流传感器，所述直流空气开关断路器与控制模块连接，所述自动灭火装置与高温防爆试验箱连接，

所述高温防爆试验箱内还设置有与远程电脑连接的高清夜视摄像头以及与所述控制模块连接的急停按钮。

2.根据权利要求1所述的多功能电池短路试验一体箱，其特征在于，所述高温防爆试验箱内设有多个电池安装夹具，各电池安装夹具上设置有独立连接线。

3.根据权利要求1所述的多功能电池短路试验一体箱，其特征在于，所述高功率固定电阻可拆卸地安装于一电阻箱内，该电阻箱内还设置有散热组件。

4.根据权利要求1所述的多功能电池短路试验一体箱，其特征在于，所述数据采集模块通过通信模块与远程电脑连接。

5.根据权利要求1所述的多功能电池短路试验一体箱，其特征在于，所述高温防爆试验箱设置有泄压孔和排气通道。

6.根据权利要求1所述的多功能电池短路试验一体箱，其特征在于，所述高温防爆试验箱设置有观察窗。

7.根据权利要求1所述的多功能电池短路试验一体箱，其特征在于，所述数据采集模块、控制模块、直流空气开关断路器和分流器集成设置于一控制机柜中。

8.根据权利要求1所述的多功能电池短路试验一体箱，其特征在于，所述控制模块在收到急停按钮被按下的指令时，停止所述一体箱的工作。

9.根据权利要求1所述的多功能电池短路试验一体箱，其特征在于，所述自动灭火装置包括火灾自动探测机构和灭火执行机构。

10.一种采用如权利要求9所述的多功能电池短路试验一体箱实现的电池短路试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待测电池放置于高温防爆试验箱中，通过调温模块调节所述高温防爆试验箱中的温度至预设温度；

当待测电池表面温度达到试验温度时，控制模块控制所述直流空气开关断路器闭合，开始进行短路试验；

当所采集的电池数据达到试验结束条件时，自动保存数据；

当所采集的电池数据超过电池临界温度或者即将发生起火时，控制模块控制直流空气开关断路器断开；

当自动灭火装置探测到火灾发生时，自动灭火装置将灭火剂释放到高温防爆试验箱内；

控制模块在收到急停按钮被按下的指令时，停止所述一体箱的工作。

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