车用电池系统热扩散试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及车用电池领域，尤其是涉及一种车用电池系统热扩散试验装置。


背景技术：

2.在2020年5月发布的gb38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中，明确将电池系统热扩散试验作为国家强制性检验标准。同时，推荐针刺和加热两种方式触发单体电池热失控，进而引发电池系统热扩散。
3.相关技术中，针刺触发热失控的单体电池需选择电池系统内靠近中心位置，或者被其他单体电池包围。对于单个电池系统而言，用针刺方式完成电池系统热扩散试验验证十分困难。现阶段加热方式触发单体电池热失控是行业内普遍认同的最佳选择。
4.与针刺触发方式相比，加热触发方式易操作，但在加热过程引入外部热量，会造成被触发单体电池和与其相邻单体电池同时升温，存在有2～3支单体电池同时发生热失控的现象。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种车用电池系统热扩散试验装置，所述车用电池系统热扩散试验装置可以实现减少热量损失、提高加热源温升速率与降低多支单体电池同时触发风险的作用，实现智能检测、数据可追溯与精准控制，减少试验过程人员参与，避免给试验人员带来安全隐患。
6.根据本实用新型的车用电池系统热扩散试验装置，包括：加热源，所述加热源包括加热件和包覆在所述加热件外侧表面的隔热件，所述加热件具有外露于所述隔热件的加热面，所述加热面适于与所述电池系统的单体电池的表面贴合以用于加热所述单体电池。
7.根据本实用新型的车用电池系统热扩散试验装置，通过设置包覆隔热件的加热件，实现减少加热源热量损失、提高加热源温升速率与降低多支单体电池同时触发风险的作用。
8.在一些实施例中，所述隔热件的一侧表面形成有凹陷的凹槽，所述加热件嵌入所述凹槽内，且所述加热件的所述加热面与所述隔热件的所述一侧表面平齐。
9.在一些实施例中，所述隔热件为硅酸铝纤维件。
10.在一些实施例中，所述加热件为云母加热片。
11.在一些实施例中，所述加热件的功率密度不小于5w/cm2，所述加热件的加热功率在300w-1000w的范围内。
12.在一些实施例中，所述加热件形成为加热片，所述加热片在厚度方向的一侧表面形成为所述加热面，所述加热面的面积与所述单体电池的受热面的面积之间的比值不大于0.5。
13.在一些实施例中，所述的车用电池系统的热扩散试验装置，还包括温度传感器，所述温度传感器设在所述加热面与所述单体电池之间。
14.在一些实施例中，所述的车用电池系统的热扩散试验装置，还包括：控制器，所述控制器与所述加热件通讯连接。
15.在一些实施例中，所述控制器构造成当所述单体电池的温升速率大于预定温升速率或所述单体电池的温度达到预设温度阈值时关闭所述加热件。
16.在一些实施例中，所述预定温升速率在4℃/s-8℃/s范围内，所述预设温度阈值在280℃-320℃范围内。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.图1是根据本实用新型实施例的车用电池系统热扩散试验装置的加热源正面示意图；
19.图2是图1中所示的加热源背面示意图；
20.图3是图1中所示加热源隔热件部分示意图；
21.图4是图1中所示加热源带线插头示意图；
22.图5是根据本实用新型实施例的车用电池系统热扩散试验装置的控制器内部电气回路示意图；
23.图6是根据本实用新型实施例的车用电池系统热扩散试验装置的控制器的结构示意图；
24.附图标记：
25.加热源1，加热件11，隔热件12，加热源插头13，凹槽121，
26.控制器2，数据储存控制单元21，显示器22，继电器23，停止键24，启动键25，控制器插头26，插座27，温度传感器28。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.下面参考图1和图2描述根据本实用新型实施例的车用电池系统热扩散试验装置。
29.如图1所示，根据本实用新型实施例的车用电池系统热扩散试验装置，包括：加热源1。
30.具体地，加热源1包括加热件11和包覆在加热件11外侧表面的隔热件12，加热件11具有外露于隔热件12的加热面，即隔热件12覆盖在加热件11的部分表面，加热面适于与电池系统的单体电池的表面贴合以用于加热单体电池。将隔热件12覆盖在加热件11的除加热面的大部分表面或除加热面之外的全部表面，将设置好的加热源1贴合在电池的结合面上，实现对单体电池进行加热。
31.其中，加热源1在作业的过程中，隔热件12覆盖加热件11的除加热面的大部分的外表面，来减少加热源1热量损失和提高加热源温升速率，进而模拟出更贴合实际应用的电池
系统热扩散试验场景，同时降低多支单体电池同时触发的风险。
32.根据本实用新型实施例的车用电池系统热扩散试验装置，通过设置包覆隔热件12的加热件11，可以提高热量利用率，实现快速触发单体电池热失控目标。同时，还可以减少加热源1相邻单体电池温度的升高，降低多支单体电池同时触发的风险。
33.在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，隔热件12的一侧表面(例如图3中所示的隔热件的上侧表面)可以形成有凹陷的凹槽121，加热件11可以嵌入凹槽121内，且加热件11的加热面与隔热件12的一侧表面平齐。这样可以实现加热件11的加热面与隔热件12的与电池贴合的一面处于同一平面上。由此，减少加热过程加热源热量的扩散损失，提高热量利用率，实现快速触发单体电池热失控目标。
34.例如图1和图3所示，隔热件12的上侧表面形成为平面，隔热件12的上侧表面上形成有向下凹陷的凹槽，加热件11的形状与凹槽截面形状适配，加热件11的厚度与凹槽121的深度相等，且加热件11的加热面形成为平面，加热件11嵌入凹槽内，且加热件11的加热面与隔热件12的上侧表面在同一平面。
35.在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，隔热件12可以为耐高温件，由此，保证加热源1在作业的过程中隔热件12可以承受加热件11的高温，隔热件12不会因温度过高而损坏，从而保证整个作业的过程隔热件12的正常工作，从而保证模拟实验的正常进行。
36.进一步地，隔热件12可以为硅酸铝纤维件。碳酸铝纤维件具有高温稳定和低导热率等特点，由此，选用碳酸铝纤维材料的隔热件12可以减少作业过程中，加热源1的热量的扩散，从而提高了热量的利用率。
37.优选的，在满足装配空间需求的前提下，尽可能的增加隔热件12的厚度与宽度。从而，进一步地保证隔热件12的隔热效果，减少加热源1相邻单体电池温度的升高，降低同时多支单体电池同时触发的风险的作用。
38.在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，加热件11可以为云母加热片。云母加热片具有高功率密度的特性，可以实现加热片高的温升速率，缩短加热片温度升至300℃左右时间，从而，模拟出更贴合实际应用的电池系统热扩散试验场景。
39.在本实用新型的一个实施例中，加热件11的功率密度可以不小于5w/cm2；这样，高功率密度的加热片11可实现加单体电池高的温升速率，其中，加热件11的功率密度可以为6w/cm2、7w/cm2、8w/cm2等等。
40.在本实用新型的一个实施例中，加热件11的加热功率可以在300w-1000w的范围内。这样，加热功率达到条件的加热片11可以缩短单体电池的温度升至300℃左右的时间，从而，更好的模拟出更贴合实际应用的电池系统热扩散实验场景，其中加热件11的加热功率可以为500w、700w、900w等等。
41.在本实用新型的一个实施例中，加热片11在厚度方向的一侧表面形成为加热面，加热面的面积与单体电池的受热面的面积之间的比值不大于0.5。也就是说，加热件11的加热面的面积为a，单体电池的受热面积为b，那么，a/b的值要不大于0.5。在一个具体实施例中，加热面积与单体电池的受热面的面积之间的比值可以为0.2、0.3、0.4。由此，不仅可以实现高的温升速率，同时有利于减少热量的散失。
42.在本实用新型的一个实施例中，车用电池系统的热扩散实验装置还可以包括温度传感器28，温度传感器28设在加热面与单体电池的受热面之间。温度传感器用于实时检测
加热源1温度变化，为实现精准快速断开加热回路，提供温度检测数据支持。
43.在本实用新型的一个实施例中，车用电池系统的热扩散实验装置还可以包括：控制器2，控制器2与加热件11通讯连接用于控制加热件11的开启和关闭。
44.进一步地，控制器2与温度传感器28通讯连接，控制器2可以根据温度传感器28检测到的温度值控制加热件的启停。
45.进一步地，控制器2可以配套有电流采集单元、电压采集单元和温度采集单元，实现对于单体电池电流的采集、电压的采集和温度的采集。
46.控制器2还包括数据存储控制单元21，数据存储控制单元21可以用于在试验过程对单体电池温度、电压与电流的数据存储。
47.控制器2还包括继电器23，继电器23用于对数据储存控制单元21传递过来的信号做出反应，从而达到电路的自动断开与连通的效果。
48.在本实用新型的一个实施例中，车用的电池系统的热扩散实验装置还可以包括：显示器22，显示器22可以用于在实验过程中对单体电池的温度、电压和电流的变化进行实时的显示，便于实验者更加直观对加热源1的实时状态进行观察。
49.在本实用新型的一个实施例中，控制器2构造成当单体电池的温升速率大于预定温升速率或单体电池的温度达到预设温度阈值时关闭加热件11。也就是说，可以在单体电池的温升速率大于预定温升速率时，控制器2会关闭加热件11；也可以在单体电池的温度达到预设温度阈值时，控制器2会关闭加热件11；也可以在单体电池的温升速率和温度都大于预设值时，控制器2会关闭加热件11。
50.当控制器2监测到单体电池达到最大温升速率和/或最高温度阈值后，输出控制命令，加热回路上继电器23自动断开。实现控制加热回路的准确断开，减少热量的注入与试验人员的操作步骤。
51.在一个具体实施例中，预定温升速率在4℃/s-8℃/s范围内。其中温升速率可以预设为5℃/s、6℃/s、7℃/s等等，例如，在实验进行中，把温升速率预设为6℃/s，那么，在实验过程中，当单体电池的温升速率达到6℃/s时，控制器2中的继电器23会接受到反馈的信号，继电器23会断开，加热停止。从而实现精准快速断开加热回路。
52.在一个具体实施例中，预设温度阈值在280℃-320℃范围内。其中，温度阈值可以预设为290℃、300℃、310℃等等。例如，在实验进行中，把温度阀值预设为300℃，那么，在实验过程中，设备通电对单体电池进行加热，当单体电池的温度达到300℃时，控制器2中的继电器23会接受到反馈的信号，继电器23会断开，加热停止。从而实现精准快速断开加热回路。
53.下面将参考图1-图6描述根据本实用新型一个具体实施例的车用电池系统热扩散试验装置。
54.如图4所示，本实用新型实施例的车用电池系统热扩散试验装置包括：加热源1、控制器2、显示器22、温度传感器28。加热源1通过加热源插头13插接于控制器2的插座27上。
55.参照图1，加热源1包括：加热件11和隔热件12，加热件11包括加热面，隔热件12覆盖在加热件11的除加热面的所有外表面。
56.如图5所示，控制器2包括：数据储存控制单元21和继电器23，控制器还包括壳体，壳体上设有启动键25和停止键24，启动键25和停止键24分别用于控制启动加热件和停止加
热件。
57.本实施例的车用电池系统热扩散实验装置，工作时，隔热件12覆盖加热件11的除加热面的所有外表面，并使得加热件11的外表面与隔热件12的一侧表面平齐，将设置好的加热源1贴合在电池结合面上，加热源1与电池结合面之间镶嵌着温度传感器28，实现实时检测加热源1的温度变化，然后，将加热源1连接到控制器上2，具体地，加热源1的加热源插头13插接于控制器2的插座27上，控制器2与加热件11通讯连接，控制器2通过控制器插头26连接到电源上，控制器2通过对单体电池温度、电流和电压的检测，通过显示器22对实验装置进行精准的监控与控制，当控制器2监测到单体电池达到最大温升速率或最高温度阈值后，继电器23会自动断开，加热源1工作停止，控制器2上还设置有启动键25与停止键24，可以根据实验的具体要求进行手动控制加热的启动与停止，其中加热源1为一次性使用部件，作业结束后，可将其进行更换，控制器2可以重复使用。
58.根据本实用新型实施例的车用电池系统热扩散试验装置，可以减少试验中热量损失、提高加热源1温升速率与降低多支单体电池同时触发风险的作用，实现智能检测、数据可追溯与精准控制，减少试验过程人员参与，避免给试验人员带来安全隐患。
59.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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。
60.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
61.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
62.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
63.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。