一種可控溫電池超聲測試盒及測試系統的製作方法
2023-07-05 11:05:01
本發明屬於電池測試技術，尤其是涉及一種可控溫電池超聲測試盒及測試系統。
背景技術：
電池的荷電狀態(soc)，也叫剩餘電量，代表的是電池使用一段時間或長期擱置不用後的剩餘容量與其完全充電狀態的容量的比值。電池的健康狀態(soh)，代表著電池當前性能同出廠性能的比值。傳統方法採用電流與電壓來推算電池的荷電狀態與健康狀態。然而電池的荷電狀態和健康狀態同其電流、電壓等可測量特性之間是一種非常複雜的非線性關係，且隨電池使用環境和使用工況而變化，很難直接測得，因此，如何準確地進行電池荷電狀態的測量是一個國際性的難題。
於是人們嘗試對電池內部的變化進行直接分析。所採用的一種分析方法主要是向電池中引入光纖傳感器，通過光學性質的變化來推測電池內部的變化從而推測電池的soc。然而，這種方法與現有的電池製作工藝並不兼容，容易破壞電池極片的塗布均勻性，且需要複雜的光譜分析設備，無法大規模應用。另一種分析方法是藉助穿過電池的超聲信號的變化來推測電池內部的變化從而推測電池的soc。當前，利用超聲對電池內部變化研究還處於剛剛興起階段。超聲信號同電池變化的相關研究十分稀少，缺乏專業的研究設備。尤其是超聲信號受溫度與探頭耦合狀態等幹擾因素的影響十分大。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種可控溫電池超聲測試盒，其具有控溫穩定精確、和測試電池更換方便快捷的特點，以解決現有技術中電池超聲狀態測量存在的上述問題。
本發明的另一目的在於提供一種可控溫電池超聲測試系統，其具有測量數據準確可靠和測試效率高的特點，以解決現有技術中電池超聲狀態測量存在的上述問題。
為達此目的，本發明採用以下技術方案：
一種可控溫電池超聲測試盒，其包括：
測試盒體，所述測試盒體上設置有一面開口的測試腔，待測試電池通過開口端插入所述測試腔設置，所述測試腔的相對兩面上對應開設有超聲探頭安裝孔，
溫控裝置，所述溫控裝置設置於所述測試腔的內側邊，其包括升溫組件、降溫組件和溫度傳感器，
超聲波探頭，兩個超聲波探頭密封安裝於所述超聲探頭安裝孔中，其超聲信號接收/發射面緊貼所述待測試電池的側壁，測試時，所述測試腔內通入淹沒所述溫控裝置和兩個超聲波探頭的液態超聲耦合介質。
特別地，所述測試盒體為雙層真空結構，以在測試進行過程中起到保溫的作用。
特別地，所述測試盒體整體為方形結構，其開設超聲探頭安裝孔的兩個面平行間隔設置。
特別地，兩個超聲探頭安裝孔為同心設置的螺紋孔，所述超聲波探頭主體為圓柱體結構，其上配合所述螺紋孔設置有外螺紋，所述超聲波探頭通過外螺紋和密封墊圈密封固定於所述超聲探頭安裝孔內。
特別地，所述超聲波探頭和溫控裝置上均設置有與外部設備相連的標準化接口。
特別地，所述液態超聲耦合介質為水或矽油的任一種。
一種可控溫電池超聲測試系統，其包括可控溫電池超聲測試盒、待測試電池、電池測試儀、超聲信號發射/接收儀和上位機，其中，所述待測試電池插入所述可控溫電池超聲測試盒中，所述可控溫電池超聲測試盒的超聲波探頭與所述超聲信號發射/接收儀電連接，所述待測試電池與所述電池測試儀電連接，所述電池測試儀、超聲信號發射/接收儀和所述可控溫電池超聲測試盒的溫控裝置均與所述上位機通信連接。
本發明的有益效果為，與現有技術相比所述可控溫電池超聲測試盒不僅結構簡單，便於測試；而且整個測試過程受外界環境影響小，控溫穩定精確，測試電池和超聲探頭更換方便快捷，測量數據精確可靠。
附圖說明
圖1是本發明具體實施方式1提供的可控溫電池超聲測試盒的立體結構示意圖；
圖2是本發明具體實施方式1提供的可控溫電池超聲測試盒的側視圖；
圖3是本發明具體實施方式1提供的可控溫電池超聲測試系統的示意圖；
圖4是本發明具體實施方式1提供的可控溫電池超聲測試系統的測試數據圖。
具體實施方式
下面結合附圖並通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
請參閱圖1至圖4所示，本實施例中，一種可控溫電池超聲測試盒包括測試盒體1、溫控裝置2和超聲波探頭3，所述測試盒體1整體了方形結構，其內設置有一面開口的測試腔4，待測試電池5通過開口端插入所述測試腔4設置，測試盒體1為雙層真空結構，在測試進行過程中起到保溫的作用；其頂部開口，測試腔4體積略大於待測試電池5，一方面能採用流性介質作為超聲耦合劑進行測試，一方面待測試電池5可通過插入拔出的方式快速更換。
所述測試盒體1的相對兩面上對應開設有超聲探頭安裝孔，且該兩個面高度平行，兩個超聲探頭安裝孔為同軸度極高的螺紋孔，超聲波探頭3主體為圓柱體結構，其上配合所述螺紋孔設置有外螺紋，所述超聲波探頭3通過外螺紋和密封墊圈密封固定於所述超聲探頭安裝孔內。且所述超聲波探頭3的超聲信號接收/發射面緊貼所述待測試電池5的側壁。
所述溫控裝置2設置於所述測試腔4的兩個內側邊，其包括升溫組件、降溫組件和溫度傳感器，可在測試盒體1內形成一個穩定精確的溫度場，控制測試時的環境變量，用於電池溫度測試與溫度老化測試。測試時，所述測試腔4內通入淹沒所述溫控裝置2和兩個超聲波探頭3的液態超聲耦合介質。所述超聲波探頭3和溫控裝置2上均設置有與外部設備相連的標準化接口6。所述液態超聲耦合介質為水或矽油的任一種。
測試時，所述待測試電池5插入所述可控溫電池超聲測試盒中，所述可控溫電池超聲測試盒的超聲波探頭3與超聲信號發射/接收儀電連接，所述待測試電池5與電池測試儀電連接，所述電池測試儀、超聲信號發射/接收儀和溫控裝置2均與所述上位機通信連接。
具體的測試步驟如下：
1)先將配套的5m超聲波探頭3旋轉安置在超聲探頭安裝孔內，然後將待測試電池5豎直插入測試盒體1中，再將矽油灌入測試盒體1中(作為超聲信號盒內傳遞的耦合介質)，矽油需浸沒溫控裝置2；
2)將測試盒體1內的待測試電池5同電池測試儀相連，再通過網線同上位機相連接。將超聲波探頭3同超聲信號發射/接收儀相連，再通過usb線同上位機相連。將溫控裝置2的控制接口通過usb線同上位機相連；
3)通過上位機讀取用戶設計的工步文件與升溫文件，控制溫控裝置2將測試盒體1內矽油升溫至實驗指定溫度，控制超聲信號發射/接收儀開始超聲實驗，在指定溫度下按工步文件步驟對電池進行充放電並同步記錄超聲信號的變化。最終測得超聲信號同電池的工作溫度與充放電過程的實驗數據如圖4所示。
更換待測試電池5的步驟如下：
1)通過上位機停止電池測試儀、超聲信號發射/接收儀、溫控裝置2；
2)將待測試電池5同電池測試儀斷開並從測試腔4內拔出、將新的待測電池插入測試腔4；
3)向測試腔4內補充超聲耦合液至浸沒溫控裝置2。將電池同電池測試儀連接；
4)通過上位機開始新一輪的實驗。
更換超聲波探頭3的具體步驟如下：
1)通過上位機停止電池測試儀、超聲信號發射/接收儀、溫控裝置2；
2)將電池從測試腔4內拔出，將測試腔4內的超聲耦合液倒出；
3)先將超聲波探頭3同超聲信號發射/接收儀斷開，從超聲探頭安裝孔處旋轉取下。再旋轉安裝新的超聲波探頭3；
4)將電池插回測試盒，重新灌入超聲耦合液至浸溫控裝置2；
5)將超聲波探頭3同超聲信號發射/接收儀連接；
6)通過上位機開始新一輪的實驗。
以上實施例只是闡述了本發明的基本原理和特性，本發明不受上述事例限制，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。