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一、设备介绍:
1、设备组成:防爆箱+可控加热板+电脑测试系统+温度、电压采集模块;
2、热失控触发方式:加热
3、测试对象:测试电量范围3~280Ah的电池。(或根据电池规格定制)
二、满足标准
《GB/T 36276-2018 电力储能用锂离子电池》热失控扩散试验
《GB38031-2020 电动汽车用动力蓄电池安全要求》热扩散乘员保护分析与验证
三、热失控试验方法:
GB/T 36276-2018 单体电池热失控试验要求:
1.使用平面状或棒状加热装置,并且其表面应覆盖陶瓷,金属或绝缘层,加热装置加热功率应符合表A.1的规定。完成电池单体与加热装置的装配,加热装置与电池应直接接触,加热装置的尺寸规格不应大于电池单体的被加热面;安装温度监测器,监测点温度传感器布置在远离热传导的一侧,即安装在加热装置的对侧(参见图A.2),温度数据的采样间隔不应大于1s,准确度应为士2℃,温度传感器的直径应小于1mm;
2.电池单体初始化充电后,再用1Crcn恒流继续充电12min:
3.启动加热装置,并以其功率对测试对象持续加热,当发生热失控或监测点温度达到300℃时,停止触发,关闭加热装置;
4.记录试验结果。
判定方法:是否发生热失控应按下列条件判定:
1.测试对象产生电压降;
2.监测点温度达到电池的保护温度;
3.监测点的温升速率≥1℃/s;
4.当1)+3)或2)+3)发生时,判定电池单体发生热失控;
5.加热过程中及加热结束1h内,如果发生起火、爆炸现象,试验应终止并判定为发生热失控。
GB/T 36276-2018 电池模块热失控扩散试验要求:
1.电池模块初始化充电;
2.按下列条件试验:
1)热失控触发方式:可从过充和加热两种方式中选择一种作为热失控触发方式;
2)热失控触发对象:选择可实现热失控触发的电池单体作为热失控触发对象,其热失控产生的热量应非常容易传递至相邻电池单体,例如,选择电池模块内最靠近中心位置的电池单体,或被其他电池单体包围且很难产生热辐射的电池单体。
3.选择过充触发热失控:以最小1/3Crcn、不大于产品能持续工作的电流对触发对象进行恒流充电,直至其发生热失控或触发对象的荷电状态达到200%SOC;过充触发要求在触发对象上连接额外的导线以实现过充,电池模块中的其他电池单体不应过充;如果未发生热失控,继续观察1h;
4.选择加热触发热失控:使用平面状或棒状加热装置,其表面应覆盖陶瓷、金属或绝缘层。对于尺寸与电池单体相同的块状加热装置,可用该加热装置代替其中一个电池单体;对于尺寸比电池单体小的块状加热装置,则可将其安装在模块中,并与触发对象的表面直接接触;对于薄膜加热装置,则应将其始终附着在触发对象的表面;加热装置加热面积不应大于电池单体的表面积;将加热装置的加热面与电池表面直接接触,加热装置的位置应与下一步骤5.中规定的温度传感器的位置相对应;安装完成后,启动加热装置,以加热装置的功率对触发对象持续加热:加热装置功率宜符合表A.1的规定;当发生热失控或步骤5.定义的监测点温度达到300℃时,停止触发;如果未发生热失控,继续观察1h;
5.电压及温度的监测应符合下列要求:
1)监测触发对象及与其相邻最近的两只电池单体的电压和温度以判定触发对象及相邻电池
单体是否发生热失控,从而判断电池模块是否发生热失控扩散;监测电压时,不应改动原始的电路;温度数据的采样间隔不应大于1s.准确度应为±2℃,温度传感器的直径应小于1mm;
2)过充触发时,温度传感器应布置在电池单体表面与正负极柱等距且离正负极柱最近的位置(参见图A.4);
3) 加热触发时,温度传感器布置在远离热传导的一侧,即安装在加热装置的对侧(参见图 A.2),如果难以直接安装温度传感器,应布置在能探测到触发对象连续温升的位置。
6. 记录试验结果。
判定方法:
是否发生热失控扩散应按下列条件判定:
1. 测试对象产生电压降;
2. 监测点温度达到电池的保护温度;
3.监测点的温升速率≥1℃/s;
4.当1)+3)或2)+3)发生时,判定电池单体发生热失控;
5.当与触发对象相邻的电池单体发生热失控时,判定为电池模块发生热失控扩散;热失控触发过程中及触发结束1h内,如果发生起火、爆炸现象,试验应终止并判定为电池模块发生热失控扩散。
GB38031-2020 热扩散乘员保护验证试验要求:
推荐 “针刺触发”或“加热触发”作为热扩散试验的可选方法,制造商可以选择其中一种方
法,也可自行选择其他方法来触发热失控。
1.热失控触发对象:试验对象中的电池单体。选择电池包内靠近中心位置,或者被其他电池单体包围的电池单体。
2.推荐的针刺触发热失控方法如下:
a) 刺针材料:钢;
b) 刺针直径:3mm~8 mm;
c)针尖形状:圆锥形,角度为20°~60°;
d)针刺速度:0.1mm/s~10mm/s;
e)针刺位置及方向:选择能触发电池单体发生热失控的位置和方向(例如,垂直于极片的方向)。
3.推荐的加热触发热失控方法:使用平面状或者棒状加热装置,并且其表面应覆盖陶瓷、金属或绝缘层。对于尺寸与电池单体相同的块状加热装置,可用该加热装置代替其中一个电池单体,与触发对象的表面直接接触;对于薄膜加热装置,则应将其始终附着在触发对象的表面;加热装置的加热面积都应不大于电池单体的表面积;将加热装置的加热面与电池单体表面直接接触,加热装置的位置应与4.中规定的温度传感器的位置相对应;安装完成后,应在24h内启动加热装置,以加热装置的功率触发对象进行加热;加热装置的功率要求见表 C.2;当发生热失控或者 4.定义的监测点温度达300 ℃时,停止触发。
4.推荐的监控点布置方案如下:
a) 监测电压或温度,应使用原始的电路或追加新增的测试用电路。监测温度定义为温度A(测试过程中触发对象的表面温度)。温度数据的采样间隔应小于1s,准确度要求为士2℃。
b) 针刺触发时,温度传感器的位置应尽可能接近短路点,也可使用针的温度(如图 C.1所示)。
c) 加热触发时,温度传感器布置在远离热传导的一侧,即安装在加热装置的对侧(如图 C.2所示)
四、技术参数:
触发方式 | 加热 |
加热触发模式通道 | 2通道 注:1通道圆形电热丝(表面绝缘层),另1通道方形加热板(金属表层) |
加热功率 | 3KW,单通道(加热功率可依据加热板规格%设置) |
功率调节方式 | 更换不同功率加热板+调节输入大小 |
加热板数量 | 不同规格 3个 |
加热板电压 | AC 220V,50HZ |
电池电压采集通道 | 8通道 |
电池温度采集通道 | 24通道 |
采集速率 | 10Hz (电脑PC端采集) |
控制方式 | PLC触摸屏 + PC电脑端软件控制 |
热失控制柜外尺寸 | 约W700 X D650X H1360 mm,(具体以实物为准) |
防爆箱 | 内箱尺寸1000*1000*1000mm 304不锈钢厚5mm+钢结构加固,外箱冷轧烤漆板1.5mm 内贴铁氟龙,方便清洁清理 (注:可定制不同规格大小防爆箱) |
设备总重 | 约450kg |
设备电源 | AC380V ≥8KW |
内部结构图示 | |
外部接头示意图 | |
软件端界面 | |