pt100接线(pt100接线接入西门子plc)

pt100温度变送器原理图

摘要：本文综述了圆柱形锂离子电池整体导热系数的测试方法，回顾了近年来的文献报道，研究分析了导热系数测试方法的特点，总结了各向异性各向异性导热系数测试的存在锂电池的问题和挑战，从热分析仪器的市场化角度出发，提出了应对这些挑战的技术方法和新方法。提出了问题。圆柱形锂离子电池在所有类型的锂离子电池中具有最高的功率密度。如图所示，在设计，制造，应用以及质量和安全管理方面，圆柱形锂离子电池将涉及多种规格。 。数字。各种规格的圆柱形锂电池。圆柱形锂电池通常使用螺旋电极组件。由于在径向传导路径中电极与电解质层之间存在大量轴向缺失的界面，因此圆柱形锂离子电池的导热率在径向和轴向之间存在将近两个数量级的差异。导热率是锂离子电池重要的热物理性能参数之一。该测试需要涵盖上述不同规格和不同方向的电池的导热系数。这使得圆柱形锂离子电池的导热性的准确测试和评估在以下方面面临着严峻的挑战：导热性的测试方法很多，但是对于圆柱形锂离子电池的特殊形状特性，有必要首先找到一种合理的测试方法以确保测量结果的准确性，这对于锂离子电池的设计和热管理尤为重要。圆柱形锂离子电池的一个显着特征是明显的各向异性，这要求导热性测试的方法和仪器具有各向异性测试功能。同时，由于圆柱形锂电池的总体密封结构，不允许在电池中插入温度传感器和其他检测器，并且只能以非破坏性方式进行测试。可以看出，圆柱锂电池的各向异性和无损检测大大增加了该测试技术的复杂性和技术难度，甚至还需要开发一些新的测试技术，例如圆柱锂的径向热导率测试技术。离子电池。 。由于圆柱形锂电池的导热系数测试涉及不同的形状和方向，因此涉及不同的导热系数测试方法和设备。但是，在实际工程应用中，仍然希望可以对测试方法进行优化和开发新的测试技术，以达到尽可能少的测试方法和仪器来满足其他规格锂电池的热导率测试要求。尽可能地。由于锂离子电池还涉及其他热性能参数和特性参数，
这样，可以将导热系数测试方法和仪器与其他热性能参数测试仪器集成在一起，从而使该测试仪器具有通用性，并且可以在一台测试仪器上测试多个参数。针对上述问题和挑战，首先，对近年来圆柱型锂离子电池的导热系数测试技术进行综述，然后在对这些技术进行分析和研究的基础上，提出圆柱型锂离子电池更适合导热系数的实用系数测量方法。圆柱形锂电池导热系数测试方法概述尽管一些文献已经对圆柱形锂电池导热系数测试进行了研究和报道，但出于适用性和实用性的考虑，我们只关注对整个圆柱形锂电池进行的非破坏性测试。导热系数测试方法。圆柱形锂电池是标准的圆柱形结构。对于径向和轴向导热率，目前最有效的测试方法基本上是使用圆柱结构的准稳态方法。测试模型如图所示。图1径向加热和轴向加热的几何模型。在上述测试模型中，假设圆柱形锂电池的成分均匀，以简化操作和计算。径向测试模型是在圆柱形电池的外表面上施加恒定的热流，或加热电池以使外表面温度线性变化。如图所示，圆柱形电池的轴处于绝热状态（朝着）。类似地，对于轴向导热性测试，如图所示，仅恒定的热流施加到圆柱形电池的顶部，或者顶表面的温度线性变化，并且电池的底部被绝缘，从而形成与图相同的测试模型。该测试模型是典型的一维准稳态测试模型。为了实现图中所示的准稳态测试模型，如图所示设计了径向热导率测试装置的基本结构，并将整个装置放置在真空容器中以减少热量损失。带有柔性加热器，薄膜热流量计和温度测量热电偶的径向热导率测量装置的示意图为了减少附加热容量的影响，加热器，热流量计和绝缘层应采用薄膜形式尽可能使所有温度和热量流动。测量是在电池的外表面进行的。无论是径向还是轴向热导率测量，都应使用低热导率的绝热材料包裹整个测量设备，以避免热损失，以尽可能满足测试模型无热损失的假设。实际上，图中所示的准稳态测试模型是一种传统的测试方法，通常用于测量柔性颗粒绝缘材料的高温导热系数。
绝热表面的温度需要测试（例如圆柱形样品的轴向温度）。在恒定热流加热的情况下，经过一段时间后，样品的加热表面和绝热表面的温度将达到相同的加热速率，并且样品内部和外部在方向上的温差的热传递趋于相同。该状态称为准稳态。通过温度差的测量，很容易获得不同温度下的热导率。然而，对于圆柱形锂电池，不允许在电池的中央插入温度测量传感器，并且只能在电池的外表面上进行各种测量，这给测量带来了困难。为了解决上述问题，得克萨斯大学的团队在博士研究期间进行了专门研究，开发了一种新颖的测试技术，并报告说测量装置与图中的结构基本相同，但胶片是缺少热流量计。在测试期间，通过通电线性地控制加热膜的温度。一段时间后，整个电池的温度变化进入准稳态过程，由热电偶测量的电池表面温度逐渐线性上升。我希望使用该加热曲线来确定相关的热量。性能参数。此外，等。建立了测试模型的相应数学表达式，并使用了有限元方法进行了仿真。据报道，其数学表达式与有限元模拟结果吻合良好。如图所示，计算出电池的外表面，温度在轴线和径向的不同位置发生变化。径向数学模型与有限元热模拟的比较。通过分析数学模型，等。认为在进入准稳态之后，可以通过测量圆柱形电池的外表面上温度变化的直线段的截距和斜率来获得电池。导热系数和比热容。以这种方式，测量了电池的径向和轴向导热率以及比热容。测试曲线显示在图中和曲线图中。锂电池的热导率和比热容测试结果列于表中。表和测量电池的热物理特性。锂电池径向和轴向热物理性质的实验数据和分析模型的比较。锂电池径向和轴向热物理性质的实验数据和分析模型的比较。圆柱形锂电池的测试方法可以在不同方向上进行测量，以获得不同的导热率和比热容。因为比热不是定向的，所以在不同方向上获得的比热应该相同，这可以验证测试方法的准确性。虽然其他人报告了锂电池的测试结果，但通过轴向测试测得的比热容为，而通过径向测试测得的比热容几乎相差。
即，由于径向实验中的温度测量是在电池的中心进行的，因此它不考虑存在于电池端部的金属接头。当在轴向测试中考虑金属突片时，测得的比热容稍低，因为金属比构成电池电解质的有机溶剂具有更低的比热容。因此，据报道，由于考虑了散热片，因此认为在轴向上测量的比热更准确。另外，其他人的报告也进行了简单的不确定性分析，得出的结论是，热导率和比热容的总测量不确定性估计为。在医生的研究工作的基础上，团队进行了研究和改进工作。 Doctor’s圆柱型锂电池径向热导率测试模型是恒定的热量流，它不会随时间变化进入电池，而是由于包裹的绝缘材料和加热器以薄膜形式吸收热量，实际的热量流入电池实际上是有可能的，将随时间而变化，因此，新研究修改了解析模型以解决这些热量损失，并得出了在可变加热热流条件下电池表面温度升高的更一般表达式，并重新定义了径向热量。电导率测试方法提高径向热导率测量的准确性。这项研究分别测试了两种均质材料以及丙烯酸树脂和锂离子电池。新定义的导热系数测试方法未遵循先前医生报告的测试方法，而是使用通过实验获得的样品表面温度上升曲线。结合灵敏度分析和参数估计方法来计算导热系数。研究使用如图所示的测量设备，也就是说，在医生的测试设备中添加了薄膜热流量计，以检测在加载恒定热流后实际进入圆柱形锂电池的热流量。测试结果如图所示。从测试结果可以看出，存在明显的热损失，该热损失会随着时间而变化。图输入电池热流随时间的变化；输入电池的热流，热量损失及其总变化。虚线表示加载到薄膜加热器的恒定热流。为了真正有效地评估改进的测试方法，使用了瞬态平面热源。单独测量丙烯酸样品的导热率，并将其与测试进行比较。测试结果列于表中。表2两种测量方法结果的比较在该小组的改进研究中，仅在参数估算计算中估算了导热系数，而未将参数与热容进行比较。原因是在参数估算过程中必须首先计算比热容。 ，然后根据该比热容估算热导率，比热容的误差将对热导率产生更大的影响。
在这项研究中，使用量热计独立测量电池的比热容，并通过瞬态平面热源法测量丙烯酸树脂的比热容。研究小组的一项改进研究报告说，径向热导率测量的不确定性在于这两种方法与表中所示的测量结果不同。导热系数越小，测量误差越大。为了对圆柱形锂电池进行更深入的研究，美国海军研究实验室的研究人员使用分析，量热测量，数值和实验方法来实现商用锂离子电池的热物理性质。试验研究：第一种方法是根据热导率方程随时间的径向热导率的解析表达式，然后根据自然对流加热和冷却锂电池的实验测量值，通过参数估计方法向导热系数和比热容。第二种方法是使用自制的量热仪测试锂电池的比热容。第三种方法是使用径向热传导方程的解析表达式，结合图中所示的恒定热流测试测量结果，并使用数值差和参考估计方法获得径向热导率和比热容。第四种方法完全采用了等人的轴向热导率的测试方法。根据电池表面温度的准稳态变化曲线，通过截距和斜率计算出轴向热导率和比热容。在第一径向热导率测试中，将具有热电偶连接到表面的锂电池放置在具有初始温度的密闭室内。在锂电池和腔室的初始温度稳定之后，腔室温度阶跃随着温度的上升或下降到新的温度，锂电池通过表面对流换热而被加热或冷却，而热电偶测量变化在整个过程中电池表面温度随时间变化。这是典型的圆柱形样品侧对流换热模型。在此传热模型的基础上，建立了电池表面温度变化的解析表达式，然后将参数估计技术与实验测试得到的表面温度变化数据结合起来，计算出锂的径向导热系数和比值。电池的热容量分别为±和±。为了评估测量精度，作为比较，通过量热法测量了锂电池，铝和特氟隆的比热容。每次测量将一起选择四个样本以增加总热容量。提高测量精度，测量结果列于表中。表通过量热法获得的比热容与文献中报道的铝（类型），特富龙和电池的比热容值进行了比较。在第三次径向导热测试中，
导热系数和比热容分别为±和±。然后以不同的恒定热通量对电池进行了九次测试。九次测量的结果非常吻合。导热系数和比热容的平均值分别为±和±。从第三种技术获得的结果可以看出，比热容数据±比热量计测量结果±低。因此，等。放弃了比热容测量，直接使用了量热仪的比热容测量结果，直接参数以径向热导率作为参数。以这种方式获得的导热系数为±，被认为是最佳估计。但是，没有进一步评估此结论是否正确的方法，例如使用其他方法来准确地测量特氟隆的导热系数，然后进行比较。在第四轴向导热率测试中，测得的轴向导热率为±，但是没有给出具体的热容测量结果。比较结果等。可以看出，除了径向热导率的测量结果相似之外，轴向热导率和比热容的测量结果也大不相同。为了在线测量圆柱形锂电池在运行期间的热性能（热扩散率和热值），研究小组提出了另一种测试方法并进行了研究。测试模型如图所示，圆柱电池应视为无限长的圆柱体。为此，如图所示，在圆柱形电池的两端使用纤维棉进行隔热。电池表面的温度和热流分别通过使用温度传感器和热流传感器进行测量。该图示出了具有隔热和传感器的圆柱形电池。将圆柱型锂电池无限长圆柱体的热性能作为带有内部热源的圆柱体样品，针对内部热源圆柱体的传热模型，建立了表面温度和表面热流的解析表达式。使用参数估计方法反求通过测试获得的电池的表面温度和热流，以计算径向导热率，径向热扩散系数，比热容和电池热值。 。分别进行了两种不同的测试，测试结果列于表和表中：第一次测试后的表热参数计算结果可以从以上两个测试结果中看出第二次测试后的表热参数计算结果。难以同时确定比热容和径向热导率，径向热导率和热扩散率的误差很大，但可用于测量圆柱电池的比热容。
该测试方法是稳态恒定热流方法和模拟方法的结合。在上下热流量计之间放置不同位置的圆柱形锂电池通过不同尺寸和形状的上下热流量计进行测试。如图所示，对于圆柱形锂电池的轴向导热性测试，使用了小直径铜棒热流量计。上下结构的铜棒热流量计将直立放置在中间的圆柱形锂电池夹紧，电池在顶部和底部。将表面控制在不同的温度下，以在电池的轴向上形成稳定的温度梯度，从而测量轴向热导率。图轴向热导率测试；测量装置，装置结构图如图所示，用于测量电池的径向热导率，仍采用稳态方法，但上下铜棒热流量计的尺寸增加，并且上部和下部热流量计端面的形状适合弧形电池的外表面，以确保电池直径方向上的温度梯度稳定。从图中可以看出，该仪器结构并未真正测量径向热导率。图径向热导率测试；测量装置，装置结构的正视图，侧视图使用瞬态平面热源法来测量不锈钢的热导率，然后将不锈钢制成圆柱形锂离子电池形状，然后放置在上述两个测试仪器中测试以评估测量精度。轴向测试结果的偏差为，径向测试结果的偏差为。在随后的圆柱形锂离子电池轴向导热性测试中，将电池的最高温度控制在℃，将底部温度控制在℃，并在温度差接近℃时测量轴向导热率。在径向热导率测试中，测量结果为。这种测试方法是否可以准确地测量圆柱形锂电池的各向异性热导率尚有争议。主要问题是在测试径向热导率的过程中，上下铜热流量计和圆柱形电池的布局结构很容易使热量搜寻成为最短的传递路径，例如从电池盒，一方面不可避免地增加了热传递，另一方面不可避免地缩短了热传递路径，这两者都将增加热导率测试。而且，上部和下部形式的这种热传递结构不是电池的真正的径向热传递，并且所得的热导率不是真正的点尺寸的径向热导率。加州理工学院等也对圆柱形锂离子电池进行了试验研究。在测试之前，请拆卸被测电池，并使用镍铬合金线加热圆柱形电池的中心轴，以测量锂电池的径向热导率。锂电池热导率的测量结果为±，
显然，可以看到它们的两个测量结果远大于其他报告的值（±和±），并且整个测试设备非常初级。被测电池周围没有热保护，并且存在对流热损失，并且重复测量结果。性能基本上在上面。最重要的是，接触压力的测量结果与实际结果不一致，从而导致更大的热阻。第二个是不使用导热系数已知的材料进行评估。尽管测试结果差异很大，但至少再次证明了圆柱型锂离子电池的层间接触热阻的影响非常明显，也可能由于不同的锂电池制造商而具有不同的径向导热率制造过程。很大的区别。分析与评论在上述国内外有关圆柱形锂离子电池各向异性热导率的测试和研究中，呈现出非常令人困惑的情况。研究思路不是很清晰有效，主要存在以下问题：最直观的性能导热系数测量结果的各向异性很差，对比热容的测量效果不大，反之表明比热容测量对各种影响因素不敏感。对于圆柱型锂离子电池的径向热导率测试，已经建立了恒定的热流测试模型，并推导了非常漂亮的相应数学表达式，但尚未在特定实验中很好地应用。各种边界条件的影响可能太大，这使得不可能直接使用相应的数学表达式来获得准确的测量结果。所采用的各种参数估计方法并未提高测量精度。在热性能测试期间，数学模型无法准确描述实际测量设备的各种变化和边界条件。因此，热性能测试中最重要的环境之一是模拟测试方法并验证测试模型的准确性。并量化各种边界条件的影响并建立相应的校准方法。这是确保测量精度的关键，并且没有涉及上述国内外研究，因此现有的国内外研究对提高测量精度无能为力，因此盲目采用其他方法努力，但基本上没有效果。在上述国外测试研究中，存在许多常识性错误。最典型的错误是绝不能在真空环境中进行热性能参数的测量。尝试使用真空条件来减少对流和辐射热损失的原因通常是由于在真空下同时产生的间隙型接触热阻的负面影响。覆盖，
这也是上述国外研究中测量误差巨大的主要原因之一。另外，如果真空控制不稳定或不受控制，则孔型接触热阻的变化也会引起测量值的较大波动。综上所述，尽管国内外研究仍存在许多问题，但有两点值得收获：为了测试圆柱形锂离子电池的各向异性热性能，已经进行了有效的尝试。特别是对于无损检测方法，已经证明了仅测量电池表面温度变化以确定各向异性热导率和比热容的可能性。该证明将进行后续研究工作，并解决锂离子电池热性能测试的问题。具有重大意义。经过近年来的努力，电池热性能的测试已基本形成共识。无论使用哪种测试方法和技术方法，一个首先需要满足无损测试的工程要求，其次是最终测量的准确性。性要求比较测试方法和比较评估手段。新方法的建议和研究通过对圆柱形锂离子电池径向热导率的各种测试方法的上述回顾和分析，可以看出具有实际工程意义的测试方法具有以下特点：无损测量也就是说，不能拆卸锂电池进行测量，否则会改变电池的各种性能特征和边界条件。据报道，表面测量方法，即所有测试载荷都发生在圆柱形电池的外表面上，目前是相对成功的，即在电池表面上施加恒定的热流。在材料热物理性质的测试中，边界条件分为三类，即第一边界条件为恒温，第二边界条件为恒定热流，第三边界条件为交替温度或热流。可以看出，对于无法拆卸的圆柱形锂离子电池，这三个边界条件测试模型可用于测量径向热导率。在上面的综述中通常使用的方法是第二类型的边界条件，这意味着第一和第三类型的边界条件也可以用于测量锂电池的径向导热率。因此，上海益阳实业有限公司采用第一类边界条件测试方法研究径向热导率测试技术，建立了恒温测试模型，推导了相应的表面温度解析表达式，并进行了有限元模拟验证。还验证了测试模型的准确性，还验证了恒定热流测试模型的准确性。通过研究发现，使用第一类边界条件的恒温测试方法可以更准确地测量锂电池的径向热导率。
更重要的是，恒温测量方法可以容易地应用于棱柱形和袋装锂离子电池的热性能和热失控测试，并且可以用作常用的加速量热仪测试技术的重要补充。引用“”-“”“”“