电池热滥用测试装置及测试方法与流程

本发明涉及电池测试，尤其涉及一种电池热滥用测试装置及测试方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车的普及程度的提高，其核心能源动力电池的安全性也越来越受到关注。动力电池过充或新能源汽车事故所引起的短路等原因会造成电池系统部分单体出现热失控，进而发生热失控扩展等安全事故，严重威胁驾驶人员的人身安全，因此对电池热失控以及失控之后的燃烧分析和产气分析一直是新能源汽车电池安全性能研究中的重点。

2、现有技术中，付望等人发明的“电池热扩散测试装置”(cn215894290u)能够对电池的热扩散过程进行测试，同时能够通过灌水终止测试过程，保证安全性。但该设备因测试空间狭小，无法进行大容量样品的测试，且无法观察测试过程中电池的状态。刘磊等人发明的“一种并联电池组电连接对热扩散影响的测试方法”(cn111913120a)中，提出了一种能够测试并联电池组热扩散过程中的扩散速率的方法，该方法更侧重于热失控扩展中扩散速率的检测，对其他燃烧参数没有关注。范秋月等人发明的“一种锂电池热扩散试验装置”(cn210690772u)给出了一种能够对电池热扩散过程进行视频监控的测试装置，能够使用红外线摄像头对电池的热失控及扩散过程进行全程监控。

3、电池的热失控、燃烧以及产气过程是一个非常复杂的过程，整个过程伴随着冒烟、排气、起火甚至爆炸等剧烈的反应，且各个反应阶段产生的物质有很大差别，因此使用单一功能的测试设备和方法很难对热失控过程进行系统全面的研究。

4、在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电池热滥用测试装置及测试方法，能够在电池热失控及扩散测试过程分析的同时，检测燃烧产出的气体成分、烟气成分；研究燃烧特性、火焰分布；可根据试验要求对电池进行冷冻终止热失控过程，进而研究不同热失控阶段的产气放热特性；装置还配有沉水和喷淋两种灭火功能，可根据需要进行选择，保证测试人员和设备的安全。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明的一种电池热滥用测试装置包括：

4、试验舱，其为密闭结构，所述试验舱经由可打开的密封隔板分为上层的反应舱和下层的沉水池，待测试的测试样品电池支承于所述密封隔板上以在反应舱内进行测试；

5、排烟罩，其设于所述反应舱顶部以排出气体；

6、检测系统，其包括，

7、燃烧分析系统，其包括，

8、热电偶，其设于所述反应舱以测量测试样品电池的温度，

9、压力传感器，其设于所述反应舱以测量反应舱内压力，

10、红外摄像头，其可调节地设于所述反应舱，所述红外摄像头拍摄测试样品电池燃烧火焰的图像并标示火焰各部位的温度，

11、产气分析系统，其包括，

12、烟气收集装置，其经由排烟管道连通所述排烟罩以收集来自反应舱的气体，

13、气相分析装置，其连通所述烟气收集装置以进行气体成分分析，

14、灭火系统，其包括，

15、喷淋系统，其包括水泵、连通所述水泵的喷淋管路和连通所述喷淋管路的喷淋头，所述喷淋头设于所述反应舱内，

16、液氮冷却系统，其包括存储液氮的存储罐、连通所述存储罐的液氮泵、连通所述液氮泵的液氮输送管道和连通所述液氮输送管道的液氮喷口，所述液氮喷口设于所述反应舱内，

17、第一电磁阀，其设于所述喷淋管路，

18、第二电磁阀，其设于所述液氮输送管道；

19、控制系统，其连接所述密封隔板、检测系统和灭火系统，

20、响应于沉水指令，控制系统开启密封隔板以将测试样品电池沉入沉水池中，

21、响应于检测指令，控制系统控制灭火系统及检测系统对测试样品电池进行不同热失控阶段及扩散的燃烧状态和产气分析。

22、所述的一种电池热滥用测试装置中，所述反应舱具有防爆加强结构，其材料包括结构钢或耐高温不锈钢。

23、所述的一种电池热滥用测试装置中，所述密封隔板的打开方式包括中部打开、边部打开、向两侧分离或者向一侧抽出。

24、所述的一种电池热滥用测试装置中，所述热电偶为铠装热电偶。

25、所述的一种电池热滥用测试装置中，所述红外摄像头安装于云台之上，云台具有360°活动的连杆使得红外摄像头无死角地对测试样品电池拍摄。

26、所述的一种电池热滥用测试装置中，所述烟气收集装置包括至少一层过滤网。

27、所述的一种电池热滥用测试装置中，所述排烟管道内部设有轴流风机、管道风机或气动风机。

28、所述的一种电池热滥用测试装置中，所述控制系统包括中央控制器、工业控制器和采集所述热电偶与压力传感器的数据采集装置。

29、所述的一种电池热滥用测试装置中，反应舱为方形、圆柱形或球形。

30、所述的一种电池热滥用测试装置的测试方法包括以下步骤，

31、待测试的测试样品电池支承于所述密封隔板上，测试样品电池在反应舱内进行热失控及扩散测试；

32、热电偶测量测试样品电池在热失控过程中各部位的温度以及测试样品电池在冒烟起火过程中烟气或火焰范围内的温度，压力传感器测量测试样品电池在热失控过程以及冒烟起火过程的反应舱内压力，红外摄像头拍摄测试样品电池燃烧火焰的图像并标示火焰各部位的温度；

33、灭火系统在预定时刻终止热失控过程以对电池热失控过程的不同阶段进行燃烧产气分析，其中，气相分析装置连通所述烟气收集装置以进行气体成分分析。

34、在上述技术方案中，本发明提供的一种电池热滥用测试装置及方法，具有以下有益效果：能够在测试电池热失控及扩散的同时进行燃烧状态和产气分析，可以取得时间轴上统一的电池热滥用测试数据；液氮急冻装置可以在任何时间终止热失控过程，因此可以对电池热失控过程的不同阶段进行燃烧产气分析；结合自由热电偶、红外线防爆摄像头以及压力传感器可以对热失控过程的燃烧火焰状态及放热进行研究测试；沉水和喷淋两种可选择的灭火方式，可灵活把控试验进程，提高安全性。

技术特征：

1.一种电池热滥用测试装置，其特征在于，其包括：

2.根据权利要求1所述的一种电池热滥用测试装置，其特征在于，所述反应舱具有防爆加强结构，其材料包括结构钢或耐高温不锈钢。

3.根据权利要求1所述的一种电池热滥用测试装置，其特征在于，所述密封隔板的打开方式包括中部打开、边部打开、向两侧分离或者向一侧抽出。

4.根据权利要求1所述的一种电池热滥用测试装置，其特征在于，所述热电偶为铠装热电偶。

5.根据权利要求1所述的一种电池热滥用测试装置，其特征在于，所述红外摄像头安装于云台之上，云台具有360°活动的连杆使得红外摄像头无死角地对测试样品电池拍摄。

6.根据权利要求1所述的一种电池热滥用测试装置，其特征在于，所述烟气收集装置包括至少一层过滤网。

7.根据权利要求1所述的一种电池热滥用测试装置，其特征在于，所述排烟管道内部设有轴流风机、管道风机或气动风机。

8.根据权利要求1所述的一种电池热滥用测试装置，其特征在于，所述控制系统包括中央控制器、工业控制器和采集所述热电偶与压力传感器的数据采集装置。

9.根据权利要求1所述的一种电池热滥用测试装置，其特征在于，反应舱为方形、圆柱形或球形。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种电池热滥用测试装置的测试方法，其特征在于，其包括以下步骤，

技术总结
本发明公开了一种电池热滥用测试装置，装置中，试验舱为密闭结构，试验舱经由可打开的密封隔板分为上层的反应舱和下层的沉水池；热电偶设于反应舱以测量测试样品电池在热失控过程中各部位的温度以及测试样品电池在冒烟起火过程中烟气或火焰范围内的温度，压力传感器设于反应舱以测量测试样品电池在热失控过程以及冒烟起火过程的反应舱内压力，红外摄像头拍摄测试样品电池燃烧火焰的图像并标示火焰各部位的温度，气相分析装置连通烟气收集装置以进行气体成分分析，控制系统开启密封隔板以将测试样品电池沉入沉水池中，控制系统控制灭火系统及检测系统对测试样品电池进行不同热失控阶段及扩散的燃烧状态和产气分析。

技术研发人员：史冬,余章龙,耿仁杰,云凤玲,崔义,方升,张潇华,花文青,张杭,沈雪玲,方彦彦,张向军
受保护的技术使用者：国联汽车动力电池研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12