本發(fā)明涉及電池技術領域，尤其涉及一種電池包安全性的測試方法及裝置。

背景技術：

在能源危機和碳排放限制的壓力下，電動車等新能源汽車逐漸成為今后汽車的主流發(fā)展方向。近年來，隨著鋰離子電池的比能量不斷增加，循環(huán)壽命不斷增長，鋰離子電池已經(jīng)成為純電動車和混合動力車的主要動力源。然而，在電動車使用過程中，安全性事故時有發(fā)生。很多事故的原因是鋰離子電池發(fā)生熱失控引起起火和爆炸。這些安全性事故對人民群眾的人身安全構成威脅，而且也影響電動車的推廣使用。

鋰離子電池熱失控可以被各種濫用條件誘發(fā)，比如加熱，過充電，針刺，自引發(fā)內(nèi)短路等。為了保證電池在濫用條件下的安全性，鋰離子電池必須通過相關的安全性測試法規(guī)。實際中，鋰離子電池即使通過這些法規(guī)依然無法確保熱失控的安全性。對于自引發(fā)內(nèi)短路這一誘發(fā)條件，安全性測試法規(guī)無法進行測試。這是因為鋰離子電池的自引發(fā)內(nèi)短路的機理和原因至今還不清楚。鋰離子電池何時會發(fā)生自引發(fā)內(nèi)短路也是無法預測的。因此，在實際使用中鋰離子電池包中鋰離子電池單體的熱失控時不能避免的。

當車用鋰離子電池包中某一鋰離子電池單體發(fā)生熱失控后，這一鋰離子電池單體會產(chǎn)生大量的熱量。進而傳遞熱量給與其相鄰的鋰離子電池單體，從而可能誘發(fā)相鄰的鋰離子電池單體發(fā)生熱失控，引起鋰離子電池包中的熱失控擴展。如果整個車用鋰離子電池包發(fā)生了熱失控擴展，會釋放巨大的能量，嚴重威脅車輛乘員的安全。然而，現(xiàn)階段還沒有來檢測鋰離子電池包在熱失控擴展方面的安全性的相應的測試方法及裝置。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種電池包安全性的測試方法及裝置，可用于檢測鋰離子電池包在熱失控擴展方面的安全性。

一種電池包安全性的測試方法，所述電池包包括多個電池單體，所述方法包括以下步驟：

從所述多個電池單體中選取一個作為被加熱電池單體，并用加熱器給所述被加熱電池單體加熱；

根據(jù)所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率判斷所述被加熱電池是否發(fā)生熱失控；

當所述被加熱電池單體發(fā)生熱失控時停止加熱所述被加熱電池單體，若在預設時間內(nèi)所述電池包外部無明火出現(xiàn)，則所述電池包通過測試。

在一個實施例中，當所述被加熱電池發(fā)生熱失控時停止加熱所述被加熱電池單體，若在所述預設時間內(nèi)所述電池包外部有明火出現(xiàn)，則所述電池包未通過測試。

在一個實施例中，所述根據(jù)所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率判斷所述被加熱電池是否發(fā)生熱失控包括：

獲取所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率；

當所述電池電壓的電壓下降量大于預設電壓下降量且所述升溫速率大于預設升溫速率時，判斷所述被加熱電池發(fā)生熱失控；

當所述電壓下降量大于預設電壓下降量且所述電池溫度大于預設截止溫度時，判斷所述被加熱電池發(fā)生熱失控。

在一個實施例中，若所述加熱器的溫度等于所述預設截止溫度時所述被加熱電池未發(fā)生熱失控，則所述電池包通過測試。

一種電池包安全性的測試裝置，所述電池包包括多個電池單體，所述測試裝置包括加熱器、電池溫度傳感器、電池電壓傳感器、以及與所述加熱器、所述電池溫度傳感器、所述電池電壓傳感器連接的控制器；

所述加熱器用于給從所述多個電池單體中選取的一個被加熱電池單體加熱；

所述電池電壓傳感器用于測量所述被加熱電池單體的電壓，所述電池溫度傳感器用于感測所述被加熱電池單體的電池溫度；

所述控制器用于根據(jù)所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率判斷所述被加熱電池是否發(fā)生熱失控；

所述控制器還用于當所述被加熱電池發(fā)生熱失控時停止加熱所述被加熱電池單體，若在預設時間內(nèi)所述電池包外部無明火出現(xiàn)，則所述電池包通過測試。

在其中一個實施例中，所述控制器還用于，當所述被加熱電池發(fā)生熱失控時停止加熱所述被加熱電池單體，若在預設時間內(nèi)所述電池包外部有明火出現(xiàn)，則所述電池包未通過測試。

在其中一個實施例中，所述控制器還用于：獲取所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率；當所述電池電壓的電壓下降量大于預設電壓下降量且所述升溫速率大于預設升溫速率時，判斷所述被加熱電池發(fā)生熱失控；當所述電壓下降量大于預設電壓下降量且所述電池溫度大于預設截止溫度時，判斷所述被加熱電池發(fā)生熱失控。

在其中一個實施例中，進一步包括與所述控制器連接的加熱器溫度傳感器，所述加熱器溫度傳感器用于感測所述加熱器的溫度；所述控制器還用于，若所述加熱器的溫度等于預設截止溫度時所述被加熱電池未發(fā)生熱失控，則所述電池包通過測試。

在其中一個實施例中，所述加熱器為加熱片，所述加熱片所述加熱片的長和寬與被加熱電池單體表面的長和寬的誤差小于等于20％。

在其中一個實施例中，所述加熱器溫度傳感器為多個，且貼合在所述被加熱電池單體的外部。

本發(fā)明提供的電池包安全性側測試方法及裝置，通過給電池包中的電池單體加熱來引發(fā)被加熱電池單體的熱失控，并且進一步判斷在預設時間內(nèi)所述電池包是否有起火。若所述電池包在預設時間內(nèi)沒有起火，則所述電池包通過安全性測試。通過上述方法，可以檢測車用電池包出廠之前的質量是否合格，從而可以保障車用電池包的安全。通過所述方法檢測的電池包在用到電動車時，可以給乘員有充足的時間逃生，不會發(fā)生危險。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個實施例的電池包安全性的測試方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一個實施例的電池包安全性的測試裝置的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明一個實施例中被加熱電池單體溫度和電壓曲線；

圖4為本發(fā)明一個實施例中被加熱電池單體電池單體的升溫速率曲線。

主要元件符號說明

電池包安全性的測試裝置10

加熱器12

電池溫度傳感器14

電池電壓傳感器16

控制器18

加熱器溫度傳感器19

電池包20

電池單體22

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例對本發(fā)明提供的電池包安全性的測試方法及裝置進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1-2所示，本發(fā)明一個實施例提供一種電池包安全性的測試方法。所述測試方法可以應用于對電池包20的安全性的檢測。所述電池包20包括多個電池單體22。在一個實施例中，所述電池包20可以為包括多個鋰離子電池單體的鋰離子電池包。具體地，所述電池包安全性的測試方法包括以下步驟：

s102，從所述多個電池單體22中選取一個作為被加熱電池單體，并用加熱器12給所述被加熱電池單體加熱。

所述電池單體22可以為車用鋰離子電池單體?？梢岳斫?，所述電池單體22不限于車用鋰離子電池。所述電池包20可以由多個鋰離子電池單體串聯(lián)或者并聯(lián)而成。為了測試所述電池包20熱失控時的安全性，可以從所述電池包20的多個電池單體22中任意選擇一節(jié)作為被加熱電池單體。所述被加熱電池單體可以通過加熱的方式觸發(fā)熱失控。當所述被加熱電池單體被觸發(fā)熱失控時，可以通過判斷所述電池包是否會整體引發(fā)熱失控來判斷所述電池包的安全性。

具體地，將所述加熱器12放置于所述電池包20中時，需要將所述電池包20進行拆解。可以理解，為了保證測試效果，在上述拆解過程中，可以使得所述多個電池單體22的電連接形式、所述多個電池單體22的位置分布、以及所述電池包20的熱流場分布保持不變。所述加熱器12可以放置在用于觸發(fā)熱失控的被加熱電池單體旁，并緊貼所述被加熱電池單體表面。為了測量所述被加熱電池單體的溫度，可以給所述被加熱電池單體安裝電池溫度傳感器14。對于硬殼電池和軟包電池，所述電池溫度傳感器14可以布置在電池表面的中心。對于圓柱電池，電池溫度傳感器14可以設置在圓柱電池的頂部。發(fā)生熱失控時，所述被加熱電池單體表面的溫度會達到300℃以上，所述電池溫度傳感器14有可能由于高溫失效。為了保證溫度可靠的測量到，可以在一個位置同時布置兩個或多個所述電池溫度傳感器14。此外，還可以通過在所述被加熱電池單體上布置電池電壓傳感器16，用于測量所述被加熱電池單體的電壓。安裝完成后，可以將拆解后的所述電池包20再組裝成完整狀態(tài)。

所述加熱器12的結構不限，可以根據(jù)所述電池單體22的結構和形狀選擇。當所述電池單體22為片狀的硬殼或軟包電池時，所述加熱器12可以選取加熱片。硬殼電池或軟包電池的表面為長方形，所述加熱片的形狀可以與電池表面的形狀相同。所述長方形可以用長和寬來進行表征。所述加熱片的長和寬與被加熱電池單體表面的長和寬的誤差可以小于等于20％，以使得所述被加熱電池單體能夠被均勻加熱。優(yōu)選地，所述加熱片的長和寬可以均小于所述被加熱電池單體表面的長和寬，以使得加熱片的熱量用于加熱所述被加熱電池單體。所述電池單體22為圓柱電池時，可以選取加熱絲作為所述加熱器12。所述加熱絲可以緊貼被加熱的所述圓柱電池表面并沿著所述圓柱電池的中心線方向進行卷繞。卷繞的長度與所述圓柱電池的高度誤差可以小于等于20％，從而使得所述圓柱電池能夠被均勻加熱。卷繞的長度可以小于所述圓柱電池的高度，以使得所述加熱絲充分加熱所述圓柱電池。

通過所述加熱器12給所述被加熱電池單體加熱，目的是引起所述被加熱電池單體發(fā)生熱失控。在使用所述加熱器12給所述被加熱電池單體加熱時，可以使所述加熱器12通過最大功率給所述被加熱電池單體加熱，從而使得所述加熱器12的升溫速度足夠快。在高溫時，由于被加熱電池單體22內(nèi)部的化學反應的加速，被加熱電池單體22的電量會較快的降低。當加熱速度較快時，可以使得被加熱電池單體在電量降低到50％soc之前發(fā)生熱失控。

在本發(fā)明一個實例中，測試的是由硬殼鋰離子電池單體組成的電池包20，選取的是加熱片構成的加熱器12。所述電池包20包括10片硬殼鋰離子電池單體。所述加熱片的長和寬分別為100mm，76mm。所述硬殼鋰離子電池單體表面的長和寬分別為120mm，85mm。所述加熱片的長和寬可以均小于所述硬殼鋰離子電池單體表面的長和寬，且誤差分別為16.7％，10.6％。

s104，根據(jù)所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率判斷所述被加熱電池是否發(fā)生熱失控。

所述被加熱電池單體的電池電壓可以通過所述電池電壓傳感器16獲得，所述被加熱電池單體的電池溫度可以通過所述電池溫度傳感器14獲得。所述升溫速率可以通過控制器18計算獲得。所述被加熱電池單體通過所述加熱器12加熱升溫。隨著溫度的升高，所述被加熱電池單體發(fā)生熱失控。所述控制器18可以通過所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率來判斷所述被加熱電池是否發(fā)生熱失控。所述控制器18可以與所述電池電壓傳感器16和所述電池溫度傳感器14電連接，從而用于獲取各種信息。

s106，當所述被加熱電池單體發(fā)生熱失控時停止加熱所述被加熱電池單體，若在預設時間內(nèi)所述電池包20外部無明火出現(xiàn)，則所述電池包通過測試。

當所述被加熱電池單體發(fā)生熱失控時，通過停止加熱所述被加熱電池單體，然后觀察發(fā)生熱失控的所述被加熱電池單體在預設時間內(nèi)對整個電池包的影響來檢測所述電池包的安全性。所述預設時間可以根據(jù)實際需要設置，比如可以設置一個足夠車內(nèi)人員逃生的時間。在所述預設時間內(nèi)，車內(nèi)的人員可以從容離開發(fā)生危險的車輛。也就是說，當所述被加熱電池單體發(fā)生熱失控后，在所述預設時間內(nèi)如果所述電池包沒有明火出現(xiàn)，則說明所述電池包具有安全性。具體地，通過測試的電池包在電動汽車中使用時，如果發(fā)生電池熱失控，可以給車內(nèi)人員足夠的逃生時間，從而避免了危險的發(fā)生。

本發(fā)明提供的電池包安全性的測試方法，通過給電池包中的電池單體加熱來引發(fā)被加熱電池單體的熱失控，并且進一步判斷在預設時間內(nèi)所述電池包是否有起火。若所述電池包在預設時間內(nèi)沒有起火，則所述電池包通過安全性測試。通過上述方法，可以檢測車用電池包出廠之前的質量是否合格，通過上述方法可以保障車用電池包的安全。通過所述方法檢測的電池包在用到電動車時，可以給乘員有充足的時間逃生，不會發(fā)生危險。

在一個實施例中，所述測試方法還可以包括：當所述被加熱電池發(fā)生熱失控時停止加熱所述被加熱電池單體，若在所述預設時間內(nèi)所述電池包外部有明火出現(xiàn)，則所述電池包未通過測試。當然，如果所述電池包20發(fā)生爆炸或者冒煙，也都可以判斷所述電池包沒有通過測試。在所述預設時間內(nèi)，如果所述電池包20中的一個被加熱電池單體發(fā)生的熱失控且所述電池包20發(fā)生了起火，那么所述電池包20則沒有通過安全性測試。

在一個實施例中，所述s104，根據(jù)所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率判斷所述被加熱電池是否發(fā)生熱失控，包括：

s202，獲取所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率；

s204，當所述電池電壓的電壓下降量大于預設電壓下降量且所述升溫速率大于預設升溫速率時，判斷所述被加熱電池發(fā)生熱失控；

s206，當所述電壓下降量大于預設電壓下降量且所述電池溫度大于預設截止溫度時，判斷所述被加熱電池發(fā)生熱失控。

所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度分別通過所述電池電壓傳感器16和所述電池溫度傳感器14感測。所述升溫速率可以通過與所述電池溫度傳感器14相連的所述控制器18計算獲得。所述電壓下降量可以通過與所述電池電壓傳感器16相連的所述控制器18計算獲得。具體地，所控制器18與所述電池電壓傳感器16和所述電池溫度傳感器14電連接，從而可以獲得所述電池電壓、電池溫度并且進行分析。其中，所述預設電壓下降量、所述預設升溫速率和所述預設截止溫度均可以提前設置。在一個實施例中，預設電壓下降量為1v，也就是說相比測試開始時的初始電壓下降1v。所述預設升溫速率可以設置為10℃/s，這是由于鋰離子電池發(fā)生熱失控時，溫升速率很大，而正常充放電情況下，溫升速一般率低于10℃/s。所述預設截止溫度可以設定為300℃，這是由于鋰離子電池發(fā)生熱失控時，化學能和電能會瞬間釋放出來，電池表面溫度會高于300℃。請參見圖3和圖4，在一個實施例中，被加熱電池單體的的表面最高溫度為389℃，高于300℃。所述被加熱電池單體的最高溫升速率為85℃/s，高于10℃/s。因此，可以判斷出所述被加熱電池單體發(fā)生了熱失控。

在一個實施例中，所述s104，根據(jù)所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率判斷所述被加熱電池是否發(fā)生熱失控，還可以包括：所述若所述加熱器12的溫度等于所述預設截止溫度時所述被加熱電池未發(fā)生熱失控，則所述電池包20通過測試。如果所述加熱器12達到所述預設截止溫度時，所述被加熱電池單體仍未發(fā)生熱失控，說明所述電池包20的安全性能較好，能夠通過測試。所述加熱器12的溫度可以通過加熱器溫度傳感器19獲得。所述加熱器溫度傳感器19與所述控制器18電連接。

請參見圖2，本發(fā)明實施例還進一步提供一種電池包安全性的測試裝置10。所述測試裝置10包括所述加熱器12、所述電池溫度傳感器14、電池電壓傳感器16、以及與所述加熱器12、所述電池溫度傳感器14、所述電池電壓傳感器16連接的控制器18。所述加熱器12用于給從所述多個電池單體22中選取的一個被加熱電池單體加熱。所述電池電壓傳感器16用于測量所述被加熱電池單體的電壓。所述電池溫度傳感器14用于感測所述被加熱電池單體的電池溫度。所述控制器18用于根據(jù)所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率判斷所述被加熱電池是否發(fā)生熱失控。所述控制器18還用于當所述被加熱電池發(fā)生熱失控時停止加熱所述被加熱電池單體，若在預設時間內(nèi)所述電池包20外部無明火出現(xiàn)，則所述電池包20通過測試?？梢岳斫?，所述控制器18可以是但不限于單片機。

在一個實施例中，所述控制器18還用于，當所述被加熱電池發(fā)生熱失控時停止加熱所述被加熱電池單體，若在預設時間內(nèi)所述電池包20外部有明火出現(xiàn)，則所述電池包20未通過測試。

在一個實施例中，所述控制器18還用于：獲取所述被加熱電池單體的電池電壓、電池溫度及升溫速率；當所述電壓下降量大于預設電壓下降量且所述升溫速率大于預設升溫速率時，判斷所述被加熱電池發(fā)生熱失控；當所述電壓下降量大于預設電壓下降量且所述電池溫度大于預設截止溫度時，判斷所述被加熱電池發(fā)生熱失控。

本發(fā)明提供的電池包安全性側測試方法及裝置，通過給電池包中的電池單體加熱來引發(fā)被加熱電池單體的熱失控，并且進一步判斷在預設時間內(nèi)所述電池包是否有起火。若所述電池包在預設時間內(nèi)沒有起火，則所述電池包通過安全性測試。通過上述方法，可以檢測車用電池包出廠之前的質量是否合格，從而可以保障車用電池包的安全。通過所述方法檢測的電池包在用到電動車時，可以給乘員有充足的時間逃生，不會發(fā)生危險。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，隨其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。