CN102830358A - 一种电池热电参数测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池热电参数测试装置，包括电池充放电设置模块（1）、热导式量热测定模块（2）、信号处理模块（3）。把待测电池固定及接线器（21）置于量热瓶（22），再置于量热管（23）中；电池充放电模块（1）通过电池固定及接线器（21）提供给待测电池不同的电学参数，使待测电池经历充电，放电等不同过程，同时测定该过程的电流、电压、热流随时间的变化曲线，通过分析器（31）获得表征电池的充放电性能及安全性能的特征参数。本发明智能化程度高、测试方法简便；通过测定热、电参数和所建立的智能模型，在评价电池电气性能的同时评价电池的安全性能，可以在不受人工干扰地对各种电池进行有效地检测。

Description

一种电池热电参数测试装置

技术领域

本发明涉及电池热电参数测试装置，尤其是电池充放电过程中，同时测定电压、电流、热流的测定装置。

背景技术

电池生产过程中，电池状态参数检测是保证电池出厂质量的关键。与镍氢电池或镍镉电池相比，锂电池更轻，没有记忆效应，并且自放电速率更慢，被广泛用作智能手机和笔记本电脑等现代电子设备的充电电池，以及电动汽车、电动工具和能量储存等高功率应用中，但是锂离子电池也存在突出的安全问题。

随着电池行业的快速增长，制造过程中使用的测试设备也变得非常重要。而目前电池测试设备的典型功能如下：（1）激活和分级：电池单元组装完成后，各单元必须经历至少一个精确控制的充放电循环以激活工作材料，将其转化成可用形式。利用此过程将电池单元分为不同的性能组别，以便根据可选规格进行销售，这称为“分级”。（2）循环和特征测试：循环是指对电池单元和电池组进行多次充电和放电，以执行寿命和可靠性测试。为了缩短充电时间，多数用户首先选择恒流(CC)充电模式，然后切换到恒压(CV)充电模式。特征是指测量电池的电压、容量、比容量和内阻等技术特性。

充电或放电过程中，如果电池的温度超过额定值，电池寿命可能会缩短。最差情况下，过高的温度可能会导致电池破裂，甚至起火。美国密特电子公司申请的发明专利（CN 1142445C）仅接有一温度传感器来监测电池充放电过程。现有的电池测试设备，在充放电循环中，也仅仅监测锂电池单元的温度，不能评价其安全性能。

因此，如何在评价电池的电气性能的同时，准确评价其安全性能是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于在测试电池电学特征参数，评价电池的电气性能的同时，通过准确测量电池的发热量，对其安全性能作出准确评价。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种电池热电参数测试装置，包括：

一个电池充放电设置模块 1；

与电池充放电设置模块 1相连的待测电池固定及接线器 21；

所述的待测电池固定及接线器 21置于量热瓶 22内部，并紧密接触；

与待测电池固定及接线器 21相连的电信号处理模块 11；

与电信号处理模块 11相连的第一A/D转换器 12；

与量热瓶 22配套并接触的量热管 24；

与量热管 24相连的热流信号处理模块 25；

与热流信号处理模块 25相连的第二A/D转换器 26；

与热流信号处理模块 25相连的第一A/D转换器 12、第二A/D转换器 26相连的分析器 31。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的电池热电参数测试装置，包括的电池充放电设置模块 1为多通道，多通道参数设置相互独立；检测时，电池充放电设置模块 1对每个通道分别按设计的充放电制度，向不同导热式量热测定模块 2中待测电池固定及接线器 21中的待测电池提供电压或设置负载，使待测电池分别处于充电或放电过程，该过程的电压和电流等参数由具有多通道的电信号处理模块 11采集，经第一A/D转换器 12转换的数字信号由分析器 31记录，并保存为数据文件。所述待测电池由于发生电化学反应放出的热量透过量热瓶 22由量热管 24内的热电堆转变为热流信号，所述热流信号由热流信号处理模块 25处理后，经第二A/D转换器 26转换的信号由分析器 31记录，并保存为数据文件。

分析器 31根据热流与时间关系曲线，通过积分算出上述待测电池充放电过程的反应热产生总量q_total。利用电信号中时间与电流数据求出其积分面积即为其不同充电过程和放电过程的电量Q，再由公式（1）算出充放电过程的反应摩尔数 n，根据已得出的反应热产生总量q_total和反应摩尔数 n，结合公式（2）即可求出摩尔反应焓变 ∆H；

n=Q/F=[∫i(t)dt]/F (1)

∆H=q_total/n (2)

其中，n为反应的物质的量（mol），Q为反应总电量（C），F为法拉第常数，i(t)为充放电过程中电流随时间的变化曲线，q_total为反应热产生总量（J），∆H为摩尔反应焓变（KJ·mol^-1），该摩尔反应焓变为反映上述待测电池安全性的热力学特征参数。

分析器 31根据电信号计算出待测电池的容量，比容量，内阻等电特征参数。结合设置条件，根据智能模型判断此次检测的待测电池是否合格并进行分级。本发明结合了电池的热特征参数与电特征参数，提高了判断和分级的准确度。

附图说明

图1为 本发明的结构原理图。

附图1中：1—电池充放电设置模块、2—热导式量热测定模块、3—信号处理模块、11—电信号处理模块、12—第一A/D转换器、21—待测电池固定及接线器、22—量热瓶、23—量热瓶塞、24—量热管、25—热流信号处理模块、26—第二A/D转换器、31—分析器。

具体实施方式

本发明公开了一种电池热电参数测试装置，在测试电池电学特征参数的同时，通过准确测量电池的发热量，评价电池的电气性能同时对其安全性能作出准确评价，提高判断准确度。

下面将结合本发明实施例中的附图 1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1本发明实施例提供的电池热电参数测试装置的结构示意图。

本发明提供的电池热电参数测试装置，包括电池充放电模块1、待测电池固定及接线器 21，量热瓶 22，量热管 24，热流信号处理模块 25、第二A/D转换器 26，分析器 31。首先，启动电池充放电设置模块 1的电源，根据待测电池的尺寸大小和电池材料，对每个通道设定充放电制度，包括恒流充电持续时间、恒压充电持续时间、静置时间、恒流放电持续时间及相应的电压、电流值，其中静置时间必须大于热流值回到基线的时间。然后开启信号处理模块 3，按设置的记录周期，记录不同时间对应的热流、电压、电流值，由分析器 31保存对应数据文件。电池的摩尔反应焓变∆H可根据上述公式1和公式2计算出，其中n为反应的物质的量，Q为反应总电量，F为法拉第常数，i(t)为充放电过程中电流随时间的变化曲线，q_total为反应热产生总量，∆H为摩尔反应焓变，该摩尔反应焓变为反映上述待测电池安全性的热力学特征参数。

根据电信号，通过分析器 31计算出待测电池的容量，比容量，内阻等电特征参数，上述测试信号和计算结果均在分析器 31的显示器上显示。

分析仪31可预先引入有其它数据文件，该数据为反复试验获得的不同介质，不同倍率，不同尺寸大小，不同材料的电池的试验数据的平均结果，通过支持向量机及人工智能等方法建立模型。此模型更加有效地评价电池的性能，结合设置条件，判断此次检测的待测电池是否合格并进行分级。

综上所述，本发明智能化程度高、测试方法简便；通过同时测定电压、电流、热流参数和所建立的智能模型，可以在不受人工干扰地对各种电池进行有效地检测。本发明特别适用于锂离子电池生产厂家对其产品进行检测分级。

Claims (5)

1.一种电池热电参数测试装置，其特征在于，包括：

一个电池充放电设置模块（1）；

与电池充放电设置模块相连的待测电池固定及接线器（21）；

所述的待测电池置于其内部并紧密接触的量热瓶（22）；

与量热瓶配套并接触的量热管（24）；

与量热管相连的热流信号处理模块（25）；

与热流信号处理模块相连的第二A/D转换器（26）；

与第二A/D转换器（26）相连的分析器（31）。

2.如权利要求1所述的电池热电参数测试装置，其特征在于，还包括：

与待测电池相连的电信号处理模块（11）；

与所述电信号处理模块（11）相连的第一A/D转换器（12），该第一A/D转换器（12）与所述分析器（31）相连。

3.如权利要求1所述的电池热电参数测试装置，其特征在于，所述分析器（31）上设有显示分析结果的显示器。

4.如权利要求1所述的电池热电参数测试装置，其特征在于，所述热导式量热测定模块（2）为多个，且分别测试不同待测电池。

5.如权利要求1，2所述的电池热电参数测试装置，其特征在于，所述电池充放电设置模块（1）为多通道，多通道参数设置相互独立，且分别与不同热导式量热测定模块（2）相连。

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