一种锂离子电池测试装置

技术领域

本发明涉及电池测试领域，特别是涉及一种锂离子电池测试装置。

背景技术

锂离子电池是新能源汽车的重要动力来源，为了对锂离子电池的工作特性进行研究，常常需要进行电池的充放电测试试验。而为了获取电池在不同工作温度下的工作特性，则需要对电池的温度进行控制，实现不同电池温度下电池的充放电测试。目前，主要依靠独立的充放电测试系统和独立的温控箱来实现对锂离子电池在不同温度下的充放电测试。然而，在实际的测试过程中，由于电池测试电流的变化会导致电池产热量的波动，进而导致电池温度的变化。传统的通过独立的温控箱的电池温度控制方式属于被动式的温度控制方式，采用恒定温度的空气对电池表面进行吹拂的方式来维持电池温度。如果风量过大虽然能够维持电池温度的稳定但是当电池发热功率较小时会造成能量的浪费；反之，如果风量过小，虽然能够降低能量消耗，但是在电池升温较快时无法保证电池工作温度的稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池测试装置，能够实现对锂离子电池进行充放电测试，并保证被测电池在测试过程中维持所期望的测试温度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种锂离子电池测试装置，所述锂离子电池测试装置包括：

保温箱，所述保温箱中盛放有冷却液，所述冷却液中浸没被测电池；

输入单元，用于接收工作人员输入的电池测试工况和温度阈值；所述电池测试工况为电池充放电电压和充放电电流；

充放电单元，与被测电池连接，用于为所述被测电池提供电能；

充放电控制单元，分别与所述充放电单元以及所述输入单元连接，用于根据所述电池测试工况产生充放电控制指令，以控制所述充放电单元输出电能；

温度测量单元，用于测量被测电池的表面温度以及被测电池浸没在所述冷却液中的环境温度；

温度控制单元，分别与所述输入单元以及所述温度测量单元连接，且与所述保温箱连通，用于根据所述表面温度、所述环境温度以及所述温度阈值，控制电池充放电过程中冷却液的温度。

可选地，所述充放电单元包括：

电源模块，分别与所述充放电控制单元以及被测电池连接，用于根据所述充放电控制指令为所述被测电池提供电能。

可选地，所述充放电单元还包括：

电池支座，所述被测电池的正负极分别连接至所述电池支座，所述电池支座与所述电源模块连接；所述电源模块通过所述电池支座为所述被测电池提供电能。

可选地，所述充放电单元还包括：

电压输入模块，分别与外接电源、所述充放电控制单元及所述电源模块连接，用于为所述电源模块提供恒定的电压。

可选地，所述温度控制单元包括：

温度控制板，分别与所述温度测量单元以及所述输入单元连接，用于根据所述表面温度、所述环境温度以及所述温度阈值产生加热指令或制冷指令；

半导体制冷片，与所述温度控制板连接，用于根据所述制冷指令启动运行；

陶瓷加热片，与所述温度控制板连接，用于根据所述加热指令启动运行；

液冷板，所述半导体制冷片和所述陶瓷加热片分别紧密贴合在所述液冷板的两个相对表面，所述液冷板的液体出口与所述保温箱连通。

可选地，所述温度控制单元还包括：

循环水泵，放置在所述保温箱内并浸没在所述冷却液中，且与所述液冷板的液体入口连通，用于将所述冷却液推入所述液冷板内，使冷却液在所述液冷板中流动。

可选地，所述温度控制单元还包括：

第一继电器，分别与所述温度控制板及所述半导体制冷片连接，所述温度控制板通过所述第一继电器控制所述半导体制冷片运行；

第二继电器，分别与所述温度控制板及所述陶瓷加热片连接，所述温度控制板通过所述第二继电器控制所述陶瓷加热片运行。

可选地，所述温度控制单元还包括：

功率控制器，分别与所述温度控制板、所述第一继电器及所述第二继电器连接；所述温度控制板还用于根据所述表面温度、所述环境温度以及所述温度阈值产生功率控制指令，所述功率控制器用于根据所述功率控制指令控制所述第一继电器及所述第二继电器的输出功率。

可选地，所述温度测量单元包括：

第一温度传感器，粘贴在被测电池的圆柱面上，与所述温度控制单元连接，用于测量所述待测电池的表面温度，并将电池温度信息传输至所述温度控制单元；

第二温度传感器，放置在所述保温箱内并浸没在所述冷却液中，与所述温度控制单元连接，用于测量所述冷却液的温度，并将所述冷却液的温度发送至所述温度控制单元。

可选地，所述第二温度传感器的数量为多个。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过将被测电池浸没在冷却液中，根据测试工况控制充放电单元为被测电池提供相应的电能，并实时测量被测电池以及冷却液的温度，温度控制单元根据被测电池以及冷却液的温度进而控制冷却液的温度，实现对锂离子电池进行充放电测试，并保证被测电池在测试过程中维持所期望的测试温度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明锂离子电池测试装置的模块结构示意图；

图2为充放电单元内部模块结构示意图；

图3为温度控制单元内部模块结构示意图；

图4为温度控制单元具有功率控制器的内部模块结构示意图；

图5为温度测量单元内部模块结构示意图。

符号说明：

1-冷却液，2-保温箱，3-输入单元，4-充放电控制单元，5-充放电单元，51-电源模块，52-电池支座，53-电压输出模块，6-温度控制单元，61-温度控制板，62-半导体制冷片，63-陶瓷加热片，64-液冷板，65-循环水泵，66-第一继电器，67-第二继电器，68-功率控制器，7-温度测量单元，71-第一温度传感器，72-第二温度传感器，8-被测电池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

本发明的目的是提供一种锂离子电池测试装置，将被测电池浸没在冷却液中，根据测试工况控制充放电单元为被测电池提供相应的电能，并实时检测被测电池以及冷却液的温度，温度控制单元根据被测电池以及冷却液的温度进而控制冷却液的温度，实现对锂离子电池进行充放电测试，并保证被测电池在测试过程中维持所期望的测试温度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明锂离子电池测试装置包括：冷却液1、保温箱2、输入单元3、充放电单元5、充放电控制单元4、温度测量单元7以及温度控制单元6。

其中，所述保温箱2中盛放所述冷却液1；所述冷却液1中浸没被测电池8；将被测电池放置于不导电冷却液中，进而通过不导电冷却液实现对电池的温度控制。

所述输入单元3用于接收工作人员输入的电池测试工况和温度阈值；所述电池测试工况为电池充放电电压和充放电电流。

所述充放电单元5与被测电池8连接，所述充放电单元5用于为所述被测电池8提供电能。

所述充放电控制单元4分别与所述充放电单元5以及所述输入单元3连接，所述充放电控制单元4用于根据所述电池测试工况产生充放电控制指令，控制所述充放电单元5输出电能。

所述温度测量单元7用于测量被测电池8的表面温度以及被测电池8浸没在所述冷却液1中的温度。

所述温度控制单元6分别与所述输入单元3以及所述温度测量单元7连接，且与所述保温箱2连通，所述温度控制单元6用于根据所述表面温度、所述环境温度以及所述温度阈值，控制电池充放电过程中冷却液1的温度。

具体地，如图2所示，所述充放电单元5包括：电源模块51。所述电源模块51分别与所述充放电控制单元4以及被测电池8连接，所述电源模块51用于根据所述充放电控制指令为被测电池8提供电能。

进一步地，所述充放电单元5还包括：电池支座52。所述被测电池8的正负极分别连接至所述电池支座52，所述电池支座52与所述电源模块51连接；所述电源模块51通过所述电池支座52为所述被测电池8提供电能。将所述被测电池8放置于所述电池支座52上，所述电池支座52的两端各有一个金属探针，分别与被测电池8的正负极接触。所述电池支座52通过导线与电源模块51进行电连接，从而电源模块51与被测电池8之间形成电回路，能够实现对被测电池8的充放电。

为了提高检测精度，所述充放电单元5还包括：电压输出模块53。所述电压输出模块53分别与外接电源、所述充放电控制单元4及所述电源模块51连接，所述电压输出模块53用于为所述电源模块51提供恒定的电压。

优选地，如图3所示，所述温度控制单元6包括：温度控制板61、半导体制冷片62、陶瓷加热片63以及液冷板64。

其中，所述温度控制板61分别与所述温度测量单元7以及所述输入单元3连接，所述温度控制板61用于根据所述表面温度、所述环境温度以及所述温度阈值产生加热指令或制冷指令；

所述半导体制冷片62与所述温度控制板61连接，所述半导体制冷片62用于根据所述制冷指令启动运行；

所述陶瓷加热片63与所述温度控制板61连接，所述陶瓷加热片63用于根据所述加热指令启动运行；

所述半导体制冷片62和所述陶瓷加热片63分别紧密贴合在所述液冷板64的两个相对表面，所述液冷板64的液体出口与所述保温箱2连通。

进一步地，所述温度控制单元6还包括：循环水泵65。所述循环水泵65放置在所述保温箱2内并浸没在所述冷却液1中，且与所述液冷板64的液体入口连通，所述循环水泵65用于将所述冷却液1推入所述液冷板64内，使冷却液1在所述液冷板64中流动。在本实施例中，所述液冷板64的液体进口通过软管与所述循环水泵65连通；所述液冷板64的液体出口通过软管与保温箱2连通；

为了提高检测精度，所述温度控制单元6还包括：第一继电器66以及第二继电器67。

具体地，所述第一继电器66分别与所述温度控制板61及所述半导体制冷片62连接，所述温度控制板61通过所述第一继电器66控制所述半导体制冷片62运行；

所述第二继电器67分别与所述温度控制板61及所述陶瓷加热片63连接，所述温度控制板61通过所述第二继电器67控制所述陶瓷加热片63运行。

更进一步地，如图4所示，所述温度控制单元6还包括：功率控制器68。所述功率控制器68分别与所述温度控制板61、所述第一继电器66及所述第二继电器67连接；所述温度控制板61还用于根据所述表面温度、所述环境温度以及所述温度阈值产生功率控制指令，所述功率控制器68用于根据所述功率控制指令控制所述第一继电器66及所述第二继电器67的输出功率。具体地，所述功率控制指令包括输出电流大小和输出电压大小。

为了提高检测精度，如图5所示，所述温度测量单元7包括：第一温度传感器71以及第二温度传感器72。

其中，所述第一温度传感器71粘贴在被测电池8的圆柱面上，所述第一温度传感器71与所述温度控制单元6连接，所述第一温度传感器71用于测量所述待测电池的表面温度，并将电池温度信息传输至所述温度控制单元6；

所述第二温度传感器72放置在所述保温箱2内并浸没在所述冷却液1中，所述第二温度传感器72与所述温度控制单元6连接，所述第二温度传感器72用于测量所述冷却液1的温度，并将所述冷却液1的温度发送至所述温度控制单元6。

优选地，所述第二温度传感器72的数量为多个。

为了提高测试精度，本发明锂离子电池测试装置还包括：第一通信单元以及第二通信单元。

具体地，所述充放电控制单元4通过所述第一通信单元与所述充放电单元5连接。

所述温度测量单元7通过所述第二通信单元与所述温度控制单元6连接。

进一步地，所述半导体制冷片62与所述液冷板64之间设置有第一填充层。所述陶瓷加热片63与所述液冷板64之间设置有第二填充层。所述第一填充层及所述第二填充层均为导热硅脂。在半导体制冷片62与所述液冷板64之间以及陶瓷加热片63与所述液冷板64涂有导热硅脂可以有效降低热传导阻力。

更进一步地，所述循环水泵65工作时将所述保温箱2内的冷却液1推入液冷板64内，并经过液冷板64内部的流道后流出液冷板64，并通过软管流回保温箱2内；所述保温箱2上设置有软管过孔，软管通过所述过孔穿入保温箱2中。

此外，本发明锂离子电池测试装置的工作过程如下：

步骤1：工作人员通过输入单元3输入试验规定的测试工况和温度阈值，充放电控制单元4根据测试工况产生充放电控制指令，温度控制单元6根据由温度测量单元7实时反馈的由第一温度传感器71和第二温度传感器72所测量得到的被测电池8温度和冷却液1温度以及试验规定的温度阈值，得到初始化的温控模式(加热或者制冷)以及温控功率，温度控制单元6产生加热指令或制冷指令控制冷却液1的温度。

步骤2：充放电单元5中的电源模块51根据接受到的充放电控制指令为被测电池8提供电能；

温度控制板61根据被测电池8表面的温度、冷却液1的温度以及温度阈值产生加热指令或制冷指令，通过制冷指令或加热指令对第一继电器66或第二继电器67进行控制，以特定的功率对冷却液1进行加热/冷却。同时，循环水泵65在测试系统启动后始终保持运转，实现冷却液1在保温箱2体和液冷板64中的不断循环。

当冷却液1流经液冷板64中时，被半导体制冷片62冷却或者被陶瓷加热片63加热。当冷却液1从液冷板64中流回保温箱2后，使得保温箱2内的冷却液1降温或者升温，进而实现对被测电池8的冷却或者加热。

步骤3：随着测试过程的进行，温度控制单元6根据第一温度传感器71和第二温度传感器72测量得到的历史温度信息和历史测试工况信息，对被测电池8的生热特性进行计算，并根据所计算得到的电池生热模型结合电池的测试工况生成更进一步的温控指令。温控指令包括加热指令或和制冷指令。

步骤4：温度控制板61根据接受到的温度控制指令对功率控制器68以及第一继电器66和第二继电器67进行进一步的控制，从而实现对电池温度的稳定维持。

步骤5：对步骤3和步骤4进行循环，直至测试完成。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。