本發(fā)明屬于電池試驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種用于電池的低溫試驗(yàn)裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

電池的容量特性、內(nèi)阻數(shù)值等參數(shù)是反映電池基本性能的重要特性指標(biāo)，而這些指標(biāo)受溫度影響尤其是受低溫影響較大，所以模擬其低溫環(huán)境對(duì)電池各性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，顯得尤為重要。

目前，進(jìn)行電池低溫試驗(yàn)時(shí)，一般采用市面上的高低溫試驗(yàn)箱或者高精度恒溫試驗(yàn)箱來進(jìn)行。但這些試驗(yàn)箱主要存在如下缺陷：

1.價(jià)格較高、體積較大、溫度調(diào)節(jié)速度較慢，內(nèi)部溫度分布不均勻。

2.在進(jìn)行電池試驗(yàn)時(shí)，電池難以固定。并且，由于連接設(shè)備時(shí)需將導(dǎo)線引出，試驗(yàn)箱中開設(shè)有專門的通道用以穿過導(dǎo)線，導(dǎo)致其密閉性差。

3.在結(jié)構(gòu)上不滿足電池單體這種小型的試驗(yàn)對(duì)象，試驗(yàn)對(duì)象及其組件的放置位置離試驗(yàn)箱殼體存在間隔空間，電池在試驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)傳導(dǎo)出去。

本項(xiàng)目受“中南大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(2016zzts361)”資助。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明旨在提供一種體積小、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、溫度分布均勻、密閉性好、適用性廣、熱傳導(dǎo)快的用于電池的低溫試驗(yàn)裝置。

本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是：一種用于電池的低溫試驗(yàn)裝置，包括由保溫殼體構(gòu)成的中空箱體，箱體頂部敞開，敞開處設(shè)有用于密封箱體的密封蓋，箱體內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，所述箱體的中空腔內(nèi)設(shè)有與箱體形狀相同且可導(dǎo)熱的夾持座；

所述夾持座包括第一夾持部和與第一夾持部對(duì)接緊貼的第二夾持部，二者接觸面位置處設(shè)有用于放置電池的容置腔，容置腔內(nèi)設(shè)有正、負(fù)極彈片；

所述密封蓋與第一夾持部固定連接；

還包括兩根電極柱，兩根電極柱一端伸入第一夾持部實(shí)體內(nèi)并直達(dá)容置腔，電極柱另一端穿出密封蓋；

兩根電極柱位于第一夾持部?jī)?nèi)的一端分別與正、負(fù)極彈片電連接；

所述箱體壁上安裝有制冷模組，該制冷模組包括緊貼箱體壁上的半導(dǎo)體制冷片、貼覆在半導(dǎo)體制冷片背面的散熱片、以及安裝于散熱片位置處的散熱風(fēng)扇；

所述箱體外設(shè)有溫度控制系統(tǒng)，該溫度控制系統(tǒng)分別與溫度傳感器、半導(dǎo)體制冷片、散熱風(fēng)扇電連接。

上述方案中，夾持座用于對(duì)電池進(jìn)行固定，第一夾持部與密封蓋固定后，拖拽密封蓋就能將第一夾持部從箱體中取出。溫度控制系統(tǒng)用于對(duì)箱體內(nèi)溫度進(jìn)行控制。兩根電極柱位于箱體外的一端用于與相應(yīng)的測(cè)試儀器(如電阻測(cè)試儀)電連接。

為了更利于電池在試驗(yàn)過程中熱量傳導(dǎo)，所述夾持座與箱體中空腔內(nèi)壁貼合。

優(yōu)選的，所述第一夾持部和第二夾持部接觸位置的容置腔對(duì)稱設(shè)置。

具體的，所述保溫殼體包括可導(dǎo)熱的內(nèi)板、外板、以及設(shè)置于內(nèi)板和外板之間的保溫材質(zhì)的夾層；

所述制冷模組安裝于箱體四周，制冷模組的半導(dǎo)體制冷片的正面緊貼內(nèi)板，散熱風(fēng)扇置于箱體外部并用網(wǎng)罩封蓋。

優(yōu)選的，在第一夾持部朝向第二夾持部的側(cè)面上設(shè)有凹槽或凸起，在第二夾持部朝向第一夾持部的側(cè)面上對(duì)應(yīng)設(shè)有凸起或凹槽，第一夾持部和第二夾持部上的凹槽和凸起相互嵌合。。

進(jìn)一步的，所述第一夾持部底部延伸設(shè)有朝向第二夾持部方向的承力板，第二夾持部底部置于承力板上表面。設(shè)置承力板的目的在于可以使得第二夾持部與第一夾持部同步向上運(yùn)動(dòng)，從而使得通過密封蓋將第一夾持部拖出時(shí)順勢(shì)將第二夾持部拖出。

為進(jìn)一步便于熱量傳導(dǎo)，在內(nèi)板與半導(dǎo)體制冷片、半導(dǎo)體制冷片與散熱片、以及散熱片與散熱風(fēng)扇之間都涂有導(dǎo)熱硅脂，半導(dǎo)體制冷片的制冷方式采用多級(jí)制冷方式。

具體的，所述溫度控制系統(tǒng)包括單片機(jī)、溫度設(shè)置與顯示模塊、制冷模組驅(qū)動(dòng)模塊、通信模塊。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述用于電池的低溫試驗(yàn)裝置的控制方法，其特征在于包括以下步驟：

1)用戶設(shè)置溫度目標(biāo)值T₀以及控溫誤差值Δδ(Δδ＞0)；

2)讀取用戶設(shè)置的溫度目標(biāo)值T₀以及控溫誤差值Δδ，以此得到目標(biāo)溫度下限值為T₀-Δδ，目標(biāo)溫度上限值為T₀+Δδ；

3)讀取箱內(nèi)當(dāng)前溫度，記為T；

4)若T＜T₀-Δδ，則溫度控制系統(tǒng)控制散熱風(fēng)扇工作，半導(dǎo)體制冷片停止工作，返回到步驟3)；

5)若T₀-Δδ≤T≤T₀+Δδ，則溫度控制系統(tǒng)控制散熱風(fēng)扇、半導(dǎo)體制冷片停止工作，返回到步驟3)；

6)若T＞T₀+Δδ，則散熱風(fēng)扇、半導(dǎo)體制冷片均工作，不斷對(duì)當(dāng)前溫度值進(jìn)行讀取，直到當(dāng)前溫度值小于或等于溫度下限值，然后，散熱風(fēng)扇、半導(dǎo)體制冷片均停止工作，返回到步驟3)。

本發(fā)明的顯著效果是：

1.該試驗(yàn)裝置具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、溫度分布均勻、密閉性好等優(yōu)點(diǎn)。

2.適用于多種規(guī)格的電池進(jìn)行低溫性能試驗(yàn)，有效地保證了測(cè)試過程中的恒溫，電池在試驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的熱量能快速傳導(dǎo)。

3.控溫誤差可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明試驗(yàn)裝置主剖視示意圖。

圖2為本發(fā)明試驗(yàn)裝置俯視圖。

圖3是本發(fā)明溫度控制系統(tǒng)總體框圖。

圖中：1-保溫殼體，2-箱體，3-密封蓋,4-溫度傳感器,5-夾持座，51-第一夾持部,52-第二夾持部,53-承力板,6-容置腔，7-電極柱,8-制冷模組，9-凸起，11-內(nèi)板，12-外板，13-夾層，81-半導(dǎo)體制冷片,82-散熱片，83-散熱風(fēng)扇,84-網(wǎng)罩。

具體實(shí)施方式

如圖1～2所示，一種用于電池的低溫試驗(yàn)裝置，包括由保溫殼體1構(gòu)成的中空箱體2。所述保溫殼體1包括可導(dǎo)熱的內(nèi)板11、外板12、以及設(shè)置于內(nèi)板11和外板12之間的保溫材質(zhì)的夾層13。箱體2頂部敞開，敞開處設(shè)有用于密封箱體2的密封蓋3，箱體2內(nèi)設(shè)有溫度傳感器4。所述密封蓋3上設(shè)有把手。

所述箱體2的中空腔內(nèi)設(shè)有與箱體2形狀相同且可導(dǎo)熱的金屬夾持座5。所述夾持座5與箱體2中空腔內(nèi)壁貼合。所述夾持座5包括第一夾持部51和與第一夾持部51對(duì)接緊貼的第二夾持部52，二者接觸面位置處設(shè)有用于放置電池的容置腔6，容置腔6內(nèi)設(shè)有正、負(fù)極彈片。所述第一夾持部51和第二夾持部52接觸位置的容置腔6對(duì)稱設(shè)置。

在第一夾持部51朝向第二夾持部52的側(cè)面上端和下端分別設(shè)有凸起9和凹槽，在第二夾持部52朝向第一夾持部51的側(cè)面上端和下端對(duì)應(yīng)設(shè)有凹槽和凸起9，第一夾持部51和第二夾持部52上的凹槽和凸起9相互嵌合。

所述第一夾持部51底部延伸設(shè)有朝向第二夾持部52方向的承力板53，第二夾持部52底部置于承力板53上表面。

所述密封蓋3與第一夾持部51固定連接。兩根電極柱7一端伸入第一夾持部51實(shí)體內(nèi)并直達(dá)容置腔6，電極柱7另一端穿出密封蓋3。

兩根電極柱7位于第一夾持部51內(nèi)的一端分別與正、負(fù)極彈片電連接。

所述箱體2壁四周安裝有制冷模組8，該制冷模組包括緊貼箱體壁上的半導(dǎo)體制冷片81、貼覆在半導(dǎo)體制冷片81背面的散熱片82、以及安裝于散熱片82位置處的散熱風(fēng)扇83。半導(dǎo)體制冷片81的正面緊貼內(nèi)板11，散熱風(fēng)扇83置于箱體2外部并用網(wǎng)罩84封蓋。內(nèi)板11與半導(dǎo)體制冷片81、半導(dǎo)體制冷片81與散熱片82、以及散熱片82與散熱風(fēng)扇83之間都涂有導(dǎo)熱硅脂，半導(dǎo)體制冷片81的制冷方式采用多級(jí)制冷方式。

所述箱體2外設(shè)有溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括單片機(jī)、溫度設(shè)置與顯示模塊、制冷模組驅(qū)動(dòng)模塊、通信模塊。該溫度控制系統(tǒng)分別與溫度傳感器4、半導(dǎo)體制冷片81、散熱風(fēng)扇83電連接。

如圖3所示，所述溫度控制系統(tǒng)的工作原理是：以單片機(jī)為處理中心，接收當(dāng)前溫度值以及用戶設(shè)置的溫度目標(biāo)值、控溫誤差值，經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部控制算法處理，單片機(jī)IO口輸出控制信號(hào)，通過控制功率調(diào)整電路的通斷來控制制冷模組8，達(dá)到控溫的目的。在單片機(jī)的外圍電路中，通過按鍵設(shè)置控制系統(tǒng)的溫度目標(biāo)值以及控溫誤差值，通過顯示屏顯示溫度目標(biāo)值、控溫誤差值以及當(dāng)前溫度值，通過指示燈指示制冷模組的工作狀態(tài)。

可以通過通信模塊接口將溫度控制系統(tǒng)連接到上位機(jī)，一方面可以將試驗(yàn)裝置內(nèi)的實(shí)際溫度反饋給上位機(jī)并顯示，另一方面可以通過上位機(jī)設(shè)置目標(biāo)溫度值以及控溫誤差值，這樣便于電池各項(xiàng)參數(shù)都可通過上位機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)置、讀取與顯示。

本實(shí)施例還提供一種上述用于電池的低溫試驗(yàn)裝置的控制方法，其特征在于包括以下步驟：

1)用戶設(shè)置溫度目標(biāo)值T₀以及控溫誤差值Δδ(Δδ＞0)；

2)讀取用戶設(shè)置的溫度目標(biāo)值T₀以及控溫誤差值Δδ，以此得到目標(biāo)溫度下限值為T₀-Δδ，目標(biāo)溫度上限值為T₀+Δδ；

3)讀取箱內(nèi)當(dāng)前溫度，記為T；

4)若T＜T₀-Δδ，則溫度控制系統(tǒng)控制散熱風(fēng)扇83工作，半導(dǎo)體制冷片81停止工作，返回到步驟3)；

5)若T₀-Δδ≤T≤T₀+Δδ，則溫度控制系統(tǒng)控制散熱風(fēng)扇83、半導(dǎo)體制冷片81停止工作，返回到步驟3)；

6)若T＞T₀+Δδ，則散熱風(fēng)扇83、半導(dǎo)體制冷片81均工作，不斷對(duì)當(dāng)前溫度值進(jìn)行讀取，直到當(dāng)前溫度值小于或等于溫度下限值，然后，散熱風(fēng)扇83、半導(dǎo)體制冷片81均停止工作，返回到步驟3)。