动力电池热失控实验装置及其系统的制作方法

1.本发明涉及电池安全技术领域，具体涉及一种动力电池热失控实验装置及其系统。


背景技术：

2.随着科技的发展，动力电池在汽车上的应用越来越广泛。动力电池在受到挤压、高温或电器元件短路，导致电池发生机械滥用、热滥用或电滥用等诱导因素下容易引发热失控，从而引起安全性事故。
3.目前，现有技术在动力电池热失控实验过程中通过采用挤压、针刺、加热或短路使动力电池发生机械滥用、热滥用或电滥用，从而触发动力电池热失控。现有的动力电池触发实验装置虽然已具有较高的安全性，但仍然存在无法消除动力电池热失控后产生的有毒有害气体对人体造成的危害，并且未将实验控制装置与移动终端建立连接，使得在动力电池热失控实验过程中科研和实验人员无法随时随地观察实验状态的问题。


技术实现要素：

4.本发明在于提供一种动力电池热失控实验装置及其系统，以解决现有技术中存在无法消除动力电池热失控后产生的有毒有害气体对人体造成的危害，并且未将实验控制装置与移动终端建立连接，使得在动力电池热失控实验过程中科研和实验人员无法随时随地观察实验状态的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供的动力电池热失控实验装置，包括：
6.箱体，用于进行电池热失控实验；
7.触发机构，包括用于触发电池热失控的第一触发组件、第二触发组件和第三触发组件，所述第一触发组件与所述箱体连接，所述第二触发组件、第三触发组件均设置在所述箱体内，所述第一触发组件用于挤压或穿刺电池，所述第二触发组件用于产生热量，所述第三触发组件用于与电池连接使电池短路；
8.排气机构，设置在所述箱体上，所述排气机构包括用于净化箱体内气体的净化滤芯。
9.可选地，所述箱体内设有导轨，所述导轨对称设置在所述箱体内，所述导轨上用于对电池导向安装。
10.可选地，所述第一触发组件包括驱动部件、挤压固定板、挤压模块、刺针和液压伸缩杆，所述驱动部件设置在所述箱体外，所述挤压固定板固定设置在所述导轨上，所述挤压固定板用于对电池进行支撑、限位，所述液压伸缩杆远离挤压固定板的一端与所述驱动部件连接，所述挤压模块用于与所述伸缩杆靠近所述挤压固定板的一端连接，所述挤压模块用于对电池施加挤压力，所述刺针用于与所述伸缩杆靠近所述挤压固定板的一端连接，所述刺针用于穿刺电池。
11.可选地，所述第二触发组件包括设置在所述箱体内的加热部件，所述加热部件用
于产生热量，所述加热部件为加热板或辐射板。
12.可选地，所述第三触发组件包括对称设置在所述箱体内的极柱，所述极柱用于与电池连接使电池发生短路。
13.可选地，所述排气机构包括排气管、抽风机和净化滤芯，所述排气管设置在所述箱体上，所述排气管用于与所述箱体连通，所述抽风机设置在所述排气管上，所述净化滤芯设置在所述排气管内。
14.可选地，灭火机构，所述灭火机构包括灭火剂罐、灭火剂管道和灭火喷头，所述灭火剂罐设置在所述箱体外，且所述灭火剂罐上设有控制模块，所述灭火喷头设置在所述箱体的顶部，且所述灭火喷头上设置有温度传感器，所述灭火剂罐与所述灭火喷头通过灭火剂管道连通，所述温度传感器用于检测电池的温度并与所述控制模块进行数据传输，所述控制模块用于控制所述灭火机构开始或停止工作。
15.本发明提出的电池热失控实验系统，包括：
16.检测机构，与所述热失控实验装置连接，所述检测机构用于检测数据；
17.数据分析模块，与所述检测机构连接，用于获取所述数据并进行数据分析；
18.信息交互模块，设置在所述箱体上，用于接收移动终端的控制指令或将检测机构检测的数据发送至移动终端。
19.可选地，所述检测机构包括用于检测所述箱体内气体成分的第一检测模块、检测电池内部结构变化的第二检测模块以及检测电池质量变化的第三检测模块。
20.可选地，所述信息交互模块包括无线蓝牙接收器和无线蓝牙发射器。
21.本发明的有益效果：本技术通过采用在箱体内进行动力电池热失控实验，有效的降低了实验人员的实验风险，通过采用第一触发组件对动力电池施加压力使得动力电池发生机械变形，进一步发展成为机械滥用，从而触发动力电池热失控；通过采用第二触发组件在箱体内产生热量，使得箱体内的动力电池温度逐步上升，进一步发展形成热滥用，从而触发动力电池热失控；通过采用第三触发组件，使得动力电池发生外部短路，进一步发展为电滥用，从而触发动力电池热失控。本技术通过将触发动力电池热失控的机械滥用、热滥用和电滥用等多种方式集成在一个实验中，有效的提高了实验效率。本技术的实验系统通过采用检测机构检测动力电池热失控过程中动力电池燃烧时产生的气体、动力电池内部结构变化，以及动力电池质量变化情况，通过数据分析模块对检测机构检测的数据进行分析处理，实时分析电池燃烧过程中产生的气体成分，针对有毒有害成分采用对应的化学试剂加入净化滤芯，净化有毒有害气体，再通过排气机构将净化后的安全气体排放至大气环境，具有安全、环保的有益效果。本技术还用过设置在箱体上的信息交互模块与移动终端进行信息交互，使得实验人员能够远程控制实验的启停，并能够随时随地的获取实验数据，具有实验人员能够通过移动终端实时监测和控制实验进度，并且能够不受时间和地理位置限制的有益效果。
附图说明
22.图1为本技术实施例示出的电池热失控实验装置的结构示意图；
23.图2为图1中第一触发组件装配挤压模块的结构示意图；
24.图3为图1中第一触发组件装配刺针的结构示意图。
25.零件标号说明
26.箱体1、导轨2、驱动部件3、挤压固定板4、挤压模块5、刺针6、液压伸缩杆7、加热部件8、极柱9、排气管10、抽风机11、净化滤芯12、灭火剂罐13、灭火剂管道14、灭火喷头15、控制模块16、温度传感器17、气相色谱-质谱联用仪18、红外传感器19、高精度耐高温天平20、数据分析模块21、信息交互模块22、防爆玻璃窗23、高速摄像机24、电池25。
具体实施方式
27.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
28.请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
29.在对本发明实施例进行详细叙述之前，先对本发明的应用环境进行描述。本发明的技术主要是应用于电池安全技术领域。本发明是解决现有技术中存在无法消除动力电池热失控后产生的有毒有害气体对人体造成的危害，并且未将实验控制装置与移动终端建立连接，使得在动力电池热失控实验过程中科研和实验人员无法随时随地观察实验状态的问题。
30.如图1至图3所示，该示例性的电池热失控实验装置，包括：
31.在一示例性实施例中，箱体1为防爆箱体1，将动力电池25放置在防爆箱体1内进行动力电池25热失控实验，防爆箱体1的前侧面和左侧面上设置有用于观察箱体1内动力电池25热失控实验过程的透明防爆玻璃窗23口，位于前侧面的透明防爆玻璃窗23口前设置有用于记录动力电池25热失控过程的告诉摄像机；触发机构，包括用于触发电池25热失控的第一触发组件、第二触发组件和第三触发组件，第一触发组件与箱体1连接，第二触发组件、第三触发组件均设置在箱体1内，第一触发组件用于挤压或穿刺电池25，第二触发组件用于产生热量，第三触发组件用于与电池25连接使电池25短路；排气机构，设置在箱体1上，排气机构包括用于净化箱体1内气体的净化滤芯12。
32.在本实施例中，通过第一触发组件对电池25施加挤压力或穿刺电池25使得动力电池25发生机械形变，进一步发展为机械滥用从而触发动力电池25热失控，通过采用第二触发组件在箱体1内产生热量，使得箱体1内的动力电池25温度逐步上升，进一步发展形成热滥用，从而触发动力电池25热失控；通过采用第三触发组件，使得动力电池25发生外部短
路，进一步发展为电滥用，从而触发动力电池25热失控。本技术通过将触发动力电池25热失控的机械滥用、热滥用和电滥用等多种方式集成在一个实验中，有效的提高了实验效率。通过在箱体1上设置的排气机构内设置净化滤芯12，使动力电池25热失控过程中产生有毒有害气体在排出时与净化滤芯12内的化学试剂发生反应，达到将有毒有害气体净化为安全、环保的气体再排出的有益效果。
33.在一示例性实施例中，箱体1内设有导轨2，导轨2对称设置在箱体1内，导轨2用于对电池25导向安装。
34.在本实施例中，箱体1底部的内侧面上对称固定设置有两条平行的导轨2，动力电池25沿两条导轨2形成的导向槽，竖直安装在两条导轨2之间。
35.在一示例性实施例中，第一触发组件包括驱动部件3、挤压固定板4、挤压模块5、刺针6和液压伸缩杆7，驱动部件3设置在箱体1外，挤压固定板4固定设置在导轨2上，挤压固定板4用于对电池25进行支撑、限位，液压伸缩杆7远离挤压固定板4的一端与驱动部件3连接，挤压模块5用于与伸缩杆靠近挤压固定板4的一端连接，挤压模块5用于对电池25施加挤压力，刺针6用于与伸缩杆靠近挤压固定板4的一端连接，刺针6用于穿刺电池25。
36.在本实施例中，第一触发部件用于挤压或穿刺电池25使电池25发生机械变形，从而造成电池25热失控，第一触发部件包括动力源驱动部件3即液压驱动缸，驱动部件3设置在箱体1外部用于驱动液压伸缩杆7伸缩，并通过液压伸缩杆7上安装的挤压模块5或刺针6对电池25施加挤压力或穿刺电池25，第一触发部件还包括挤压固定板4，挤压固定板4固定设置在导轨2上，挤压固定板4用于电池25在受到挤压模块5的挤压力或刺针6穿刺电池25时支撑电池25，并实现对电池25的反向挤压力，挤压固定板4对电池25支撑限位，挤压模块5或刺针6与液压伸缩杆7可拆卸连接，当需要通过对电池25施加挤压力触发热失控实验时，将挤压模块5安装在液压伸缩杆7上，通过驱动部件3驱动液压伸缩杆7带动挤压模块5水平移动，需要穿刺电池25触发电池25热失控时，将刺针6安装在液压伸缩杆7上，通过驱动部件3驱动液压伸缩杆7带动刺针6水平移动，液压伸缩杆7的一端与挤压模块5或刺针6连接，液压伸缩杆7的另一端与驱动部件3连接，驱动部件3驱动液压伸缩杆7做伸缩运动，由液压伸缩杆7推动挤压模块5在导轨2上做水平运动，驱动部件3使挤压模块5或刺针6获得动能，挤压活模块将动能转化为挤压力作用在电池25上，从而使得电池25被挤压变形，进一步发展为电池25的机械滥用，从而触发电池25的热失控。
37.在一示例性实施例中，第二触发组件包括设置在箱体1内的加热部件8，加热部件8用于产生热量，加热部件8为加热板或辐射板。
38.在本实施例中，通过设置在箱体1内的加热部件8即加热板或辐射板，将加热板或辐射板均匀的设置在箱体1内，使电池25均匀加热，电池25温度逐步升高直到电池25热滥用，从而引发电池25热失控。
39.在一示例性实施例中，第三触发组件包括对称设置在箱体1内的极柱9，极柱9用于与电池25连接使电池25发生短路。
40.在本实施例中，通过设置在箱体1内的极柱9与电池25连接，使电池25外部短路或过充、过放等情况触发电池25电滥用，进一步造成电池25热失控。
41.在一示例性实施例中，排气机构包括排气管10、抽风机11和净化滤芯12，排气管10设置在箱体1上，排气管10用于与箱体1连通，抽风机11设置在排气管10上，净化滤芯12设置
在排气管10内。
42.在本实施例中，排气管10道设置在箱体1的顶部，通过排气管10道将箱体1与外界连通，排气管10道上设置有抽风机11，用于将箱体1内电池25热失控过程中产生的气体通过排气管10道抽出箱体1，通过第一检测模块即气相色谱-质谱联用仪实时检测箱体1内电池25热失控过程中产生的气体成分，再针对电池25热失控过程中产生的有毒有害气体成分将化学试剂加入净化滤芯12中，将净化滤芯12设置在排气管10道内，使得箱体1内气体在经过排气管10道排出时被净化滤芯12净化成安全环保的气体排出。
43.在一示例性实施例中，灭火机构，灭火机构包括灭火剂罐13、灭火剂管道14和灭火喷头15，灭火剂罐13设置在箱体1外，且灭火剂罐13上设有控制模块16，灭火喷头15设置在箱体1的顶部，且灭火喷头15上设置有温度传感器17，灭火剂罐13与灭火喷头15通过灭火剂管道14连通，温度传感器17用于检测电池25的温度并与控制模块16进行数据传输，控制模块16用于控制灭火机构开始或停止工作。
44.在本实施例中，箱体1的外侧设置有用于储存灭火剂的灭火剂罐13，箱体1的顶部内侧设有用于喷洒灭火剂的灭火喷头15，灭火喷头15与灭火剂罐13之间连接有用于介质流通的灭火剂管道14，灭火剂管道14用于将灭火剂罐13内的灭火剂输送至灭火喷头15，通过灭火喷头15将灭火剂喷洒至电池25，从而对电池25进行灭火，灭火喷头15上设有用于检测电池25温度信息的温度传感器17，温度传感器17检测到电池25的温度信号后，将电池25的温度信号发送到灭火罐上的控制模块16，控制模块16将温度传感器17检测到的温度信息与预设的温度信息进行比较，预设的温度信息为电池25起火的临界温度值，临界温度值为500℃，即当温度传感器17检测到的温度信息大于或等于500℃时，控制模块16发出控制灭火结构开始灭火的控制信号，并控制灭火机构执行灭火动作。
45.本技术示出的一示例性的电池25热失控实验系统，包括：
46.在一示例性实施例中，检测机构，与热失控实验装置连接，检测机构用于检测数据；数据分析模块21，与检测机构连接，用于获取所述数据并进行数据分析；信息交互模块22，设置在箱体1上，用于接收移动终端的控制指令或将检测机构检测的数据发送至移动终端。
47.在本实施例中，检测机构包括气相色谱-质谱联用仪、红外光谱仪、x射线仪和高精度耐高温天平20，气相色谱-质谱联用仪设置在箱体1外，箱体1与气相色谱-质谱联用仪之间通过连接管连通，气相色谱-质谱联用仪实时对箱体1内电池25热失控过程中产生的气体进行检测分析，确定电池25热失控过程中产生的气体中的有毒有害气体，从而确定对应的净化有毒有害气体的化学试剂，将对应的化学试剂装入净化滤芯12，从而确保净化箱体1内排出的气体为安全且环保的气体；红外光谱仪、x射线仪设置在箱体1外，红外光谱仪、x射线仪通过箱体1上设置的透明防爆玻璃窗23实时测量电池25热失控燃烧过程中电池25内部结构的变化情况；高精度耐高温天平20设置在箱体1内，与电池25连接，高精度耐高温天平20用于实时测量电池25热失控过程中电池25的质量变化情况，从而分析电池25热失控过程中各阶段电池25质量的变换情况；信息交互模块22设置在箱体1上，信息交互模块22具体为无线蓝牙接收器和无线蓝牙发射器，实验人员可以通过移动终端上的app实时监测和控制实验进度，具有不受时间和地理位置的限制，随时随地的控制和观察实验。
48.在一示例性实施例中，检测机构包括用于检测箱体1内气体成分的第一检测模块、
检测电池25内部结构变化的第二检测模块以及检测电池25质量变化的第三检测模块。
49.在本实施例中，第一监测模块为气相色谱-质谱联用仪，通过连接管与箱体1连通，实时检测箱体1内电池25热失控过程中产生的气体成分；第二检测模块为红外光谱仪和x射线仪，设置在箱体1外，通过设置在箱体1上的透明防爆玻璃窗23口测量电池25热失控过程中电池25内部结构的变化情况；第三检测模块为高精度耐高温天平20，设置在箱体1内，用于测量电池25热失控过程中电池25各阶段的质量变换情况。
50.在一示例性实施例中，信息交互模块22包括无线蓝牙接收器和无线蓝牙发射器。
51.在本实施例中，数据分析模块21的分析处理结果包括有毒有害气体成分的数据信息，电池25内部结构的变化情况，电池25热失控过程各阶段的质量信息；信息交互模块22包括用于接收移动终端发出的控制开启实验装置的控制指令和发送实验装置的实验数据，使得实验人员能够随时随地的远程控制和监测实验过程。
52.在一施例性实施例中，箱体1上还设有手动启动实验装置的开关按钮，以及实验装置正在工作的指示灯，正在工作时，指示灯为绿色；箱体1上还设置有报警灯，当动力电池25发生热失控时会发出蜂鸣声进行报警，并亮起红灯。
53.工作原理：本发明通过采用在箱体1内进行动力电池25热失控实验，有效的降低了实验人员的实验风险，通过采用第一触发组件对动力电池25施加压力使得动力电池25发生机械变形，进一步发展成为机械滥用，从而触发动力电池25热失控；通过采用第二触发组件在箱体1内产生热量，使得箱体1内的动力电池25温度逐步上升，进一步发展形成热滥用，从而触发动力电池25热失控；通过采用第三触发组件，使得动力电池25发生外部短路，进一步发展为电滥用，从而触发动力电池25热失控。本技术通过将触发动力电池25热失控的机械滥用、热滥用和电滥用等多种方式集成在一个实验中，有效的提高了实验效率。本技术的实验系统通过采用检测机构检测动力电池25热失控过程中动力电池25燃烧时产生的气体、动力电池25内部结构变化，以及动力电池25质量变化情况，通过数据分析模块21对检测机构检测的数据进行分析处理，实时分析电池25燃烧过程中产生的气体成分，针对有毒有害成分采用对应的化学试剂加入净化滤芯12，净化有毒有害气体，再通过排气机构将净化后的安全气体排放至大气环境，具有安全、环保的有益效果。本技术还用过设置在箱体1上的信息交互模块22与移动终端进行信息交互，使得实验人员能够远程控制实验的启停，并能够随时随地的获取实验数据，具有实验人员能够通过移动终端实时监测和控制实验进度，并且能够不受时间和地理位置限制的有益效果。
54.以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。