CN105865304A - 一种在线测厚设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线测厚设备，包括：用于水平放置待测电池的第一平台；测试平台，与第一平台平行，其上设置有朝向第一平台的多个测量传感器，多个测量传感器以预设排列方式分布在测试平台上；用于根据测量传感器返回的信号获得并记录厚度测量数据的数据处理器，与测量传感器相连。在对电池测试时，将待测电池水平放置在第一平台上，可同时将电池与充放电循环测试仪器连接，在进行充放电循环测试中可同时进行厚度测量，获得的循环测试数据与电池厚度测量数据能够相对应。因此，本发明在线测厚设备实现了对电池厚度的在线测量，克服了现有手工测量方法工作量大，且获得的厚度数据与循环测试数据不能很好对应的问题。

Description

一种在线测厚设备

技术领域

本发明涉及电池测试技术领域，特别是涉及一种在线测厚设备。

背景技术

在电子产品开发初期，需要了解电池的各种性能数据，包括电性能、安全性能、可靠性等，另外，电池在充放电循环过程中的厚度变化情况也是一项具有重要意义的数据。

经分析发现，电池厚度的变化与电池的使用寿命有很大的相关性，一般的，当电池的厚度突然出现快速增加时，意味着电池的容量将迅速衰减，对于通常使用的锂电池，会同时出现金属锂析出现象。可见相比测量循环周数，观测电池的厚度变化更能预知电池的使用寿命，更有助于研发人员研究各种因素对电池寿命的影响机理；并且，了解电池在使用寿命中的厚度变化情况，对产品中电池使用空间的设计也有很重要的指导意义。

目前，对电池厚度的测量是通过手工测量，在电池循环测试中某阶段，要中断循环工步进行手工测量。显然，这样操作不仅工作量大，测量数据可靠性差，并且厚度数据与循环测试数据不能很好对应，会影响对电池使用寿命及各项性能数据的分析和研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线测厚设备，应用于电池厚度变化测量，克服了现有测量方法不仅工作量大，且获得的厚度数据与循环测试数据不能很好对应的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种在线测厚设备，包括：

用于水平放置待测电池的第一平台；

测试平台，与所述第一平台平行，其上设置有朝向所述第一平台的多个测量传感器，多个所述测量传感器以预设排列方式分布在所述测试平台上；

用于根据所述测量传感器返回的信号获得并记录厚度测量数据的数据处理器，与所述测量传感器相连。

可选地，在所述第一平台上设置有用于固定待测电池的夹具。

可选地，所述测试平台在沿待测电池的宽度方向上，均匀分为N个测量区域，在N个所述测量区域内对应于同一纵向位置上分别设置有所述测量传感器,N为大于零的正整数。

可选地，在所述测试平台上所述测量传感器以矩阵行列式分布。

可选地，所述测量传感器包括用于发射测量信号的信号发射源和用于接收测量信号的反馈信号的接收传感器。

可选地，所述测量传感器包括激光测量传感器、声波测量传感器或红外线测量传感器。

可选地，还包括与所述测量传感器相连的操作界面，包括：

用于在被触发时控制开启设备或关闭设备的电源开关；

用于在被触发时控制所述测量传感器运行或停止运行的测点开关；

用于在被触发时将测量数据归零的零距复位按键；

用于在被触发时对设备进行测量校正的校正按键；

用于显示测量数据的显示屏。

可选地，所述测量传感器还包括机械触点式传感器，所述机械触点式传感器包括千分表。

可选地，还包括竖向设置的、用于安装所述第一平台、所述测试平台的导柱，所述第一平台和所述测试平台可沿所述导柱上下平移。

可选地，还包括固定所述导柱的底座。

由上述内容可以看出，本发明所提供的一种在线测厚设备，包括第一平台、测试平台以及数据处理器，所述第一平台用于水平放置待测电池，测试平台与第一平台平行，设置有朝向第一平台的多个测量传感器，多个所述测量传感器以预设排列方式分布。通过测试平台上的测量传感器可同时测量电池整面各部位的厚度，数据处理器根据测量传感器返回的信号获得并记录电池的厚度测量数据，从而实现对电池厚度变化的监测。

在对电池测试时，将待测电池水平放置在第一平台上，可同时将电池与充放电循环测试仪器连接，在进行充放电循环测试中可同时进行厚度测量，并不需要中断循环工步，可在充放电循环测试进行中按照预设周期测量电池的厚度并记录厚度测量数据，获得的循环测试数据与电池厚度测量数据能够相对应。因此，本发明在线测厚设备实现了对电池厚度的在线测量，与现有技术相比，克服了其手工测量方法工作量大，且获得的厚度数据与循环测试数据不能很好对应的问题。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的一种在线测厚设备的示意图；

图2为电池产生变形的厚度变化示意图；

图3为本发明实施例提供的一种测试平台上选择测试点的分布示意图；

图4为本发明实施例提供的一种在线测厚设备中设置机械触点式传感器的示意图；

图5为采用本发明实施例提供的在线测厚设备获得的一组在电池充电过程中厚度膨胀率的变化曲线图；

图6为测试获得的一组在电池循环测试中电池容量保持率与厚度膨胀率的变化曲线图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中，对电池厚度的测量是在电池循环测试中，在某阶段中断循环工步，进行手工测量，这不仅操作工作量大，并且厚度测量数据与循环测试数据不能很好对应，在根据测量数据对电池的使用寿命及各项性能参数分析和研究时，会降低准确性。

基于此，本发明提供一种在线测厚设备，包括：

用于水平放置待测电池的第一平台；

测试平台，与所述第一平台平行，其上设置有朝向所述第一平台的多个测量传感器，多个所述测量传感器以预设排列方式分布在所述测试平台上；

用于根据所述测量传感器返回的信号获得并记录厚度测量数据的数据处理器，与所述测量传感器相连。

由上述内容可以看出，本发明提供的在线测厚设备，包括第一平台、测试平台以及数据处理器，所述第一平台用于水平放置待测电池，测试平台与第一平台平行，设置有朝向第一平台的多个测量传感器，多个所述测量传感器以预设排列方式分布。通过测试平台上的测量传感器可同时测量电池整面各部位的厚度，数据处理器根据测量传感器返回的信号获得并记录电池的厚度测量数据，从而实现对电池厚度的监测。

在对电池测试时，将待测电池水平放置在第一平台上，可同时将电池与充放电循环测试仪器连接，在进行充放电循环测试中可同时进行厚度测量，并不需要中断循环工步，可在充放电循环测试进行中按照预设周期测量电池的厚度并记录厚度测量数据，获得的循环测试数据与电池厚度测量数据能够相对应。因此，本发明在线测厚设备实现了对电池厚度的在线测量，与现有技术相比，克服了其手工测量方法工作量大，且获得的厚度数据与循环测试数据不能很好对应的问题。

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

请参考图1，为本发明实施例提供的一种在线测厚设备的示意图，所述测厚设备包括：第一平台100、测试平台101以及数据处理器。

所述第一平台100用于水平放置待测电池。可选的，在所述第一平台100上可设置用于固定待测电池的夹具103；通过夹具103也可将电池与充放电循环测试仪器连接，以对电池进行充放电循环测试。

所述测试平台101与所述第一平台100平行设置，可设置在所述第一平台100的上方，或者，也可设置在所述第一平台100的下方，此处不做限定。在图1示意图中是以测试平台101位于第一平台100上方为例来说明。

在测试平台101上设置有朝向第一平台100的多个测量传感器102，多个测量传感器102以预设排列方式分布在测试平台101上，测量传感器102的分布方式以能够监测获得待测电池整面各部分的厚度。

下面就本实施例中测试平台上测量传感器的一种排列方式进行详细说明。

对于电子产品中使用的电池，如锂电池，电池会随着使用次数的增加，逐渐膨胀变厚。理论上、理想的膨胀是电池厚度方向上的均一膨胀，即在初始厚度T0的基础上整体增加一个厚度。然而在实际情况中，由于受到内部膨胀的应力作用，内部膨胀的力并不会均一地释放，而是通过电池结构强度较小的地方释放。经研究分析发现，以聚合物锂离子电池为例，如图2所示，电池中间位置和电池两边缘的1/10～1/5区间里这三个位置区域为电池强度较弱的区域，也是引起电池不规则膨胀的主要区域，在电池长期使用后会形成一种类似“S”型的变形，在电池宽度方向上，电池厚度将产生明显变化，电池将产生T1、T2、T3三种不同的厚度区域，可见对电池厚度测量的关键测试点，是处于电池同一纵向位置上的横向的并列区域内的厚度。基于此，在本发明一种优选实施方式中，测量传感器102在测试平台上的排列方式采用如下方式。

具体为，测试平台101在沿待测电池的宽度方向上，均匀分为N个测量区域，在N个所述测量区域内对应于同一纵向位置上分别设置有所述测量传感器102，N为大于零的正整数。通过该设置的测量传感器102，能同时测量获得电池在同一纵向位置上各测量区域内的厚度变化，从而监控电池在宽度方向上厚度的变化情况，以便根据电池的厚度变化情况分析和研究电池的使用寿命及各项参数。

可参考图3，图3为本实施例中测试平台上选择测试点的分布示意图，是以沿待测电池的宽度方向上，均匀分为三个测量区域(图中虚线分开区域)，在每一测量区域内对应于同一纵向位置上分别设置有所述测量传感器(对应为测试点)。

优选的，在所述测试平台上，所述测量传感器可以是以矩阵行列式分布。保证可以全面地监测电池整面各部位的厚度。

因此，本实施例在线测厚设备，其测试平台上测量传感器的排列方式为：在电池宽度方向上均匀分为N个测量区域，对应于电池同一纵向位置上每一测量区域内分别设置测量传感器，这样可以监测和分析在电池循环过程中在电池宽度方向上的厚度变化，可以帮助分析电池在使用寿命中厚度变化及趋势。

本实施例中，所述测量传感器102可以是非接触式测量传感器，具体包括用于发射测量信号的信号发射源和用于接收测量信号的反馈信号的接收传感器，信号发射源向待测电池表面发射测量信号，测量信号到达电池表面后反射，形成的反馈信号由接收传感器接收进行厚度测量。

可选的，测量传感器102可以是激光测量传感器、声波测量传感器、红外线测量传感器。可以理解的是，也可以是其它类型的非接触式传感器，也均在本发明保护范围内。

进一步的，所述在线测厚设备还可包括与所述测量传感器102相连的操作界面104，包括：

用于在被触发时控制开启设备或关闭设备的电源开关；

用于在被触发时控制所述测量传感器运行或停止运行的测点开关；

用于在被触发时将测量数据归零的零距复位按键；

用于在被触发时对设备进行测量校正的校正按键；

用于显示测量数据的显示屏。

通过操作电源开关，用以控制该在线测厚设备开启或关闭。

测点开关用于控制测量传感器102的开或关，也可选择相应测试点的测量传感器，控制其开或关。如果用户想要测量电池上某几个测试点处的厚度，则可通过测点开关选择开启对应测试点处的测量传感器，来进行厚度测量。因此通过测点开关可选择电池上的测试点。

零距复位按键用于在被触发时将测量数据归零，在测试前，当确定电池与测试平台的初始相对位置后，通过操作零距复位按键，将测量数据归零，以便后续测量。

校正按键用于在被触发时对设备进行测量校正，可采用厚度标准件，通过操作校正按键对设备进行测量校正，保证该设备进行厚度测量的数据准确性。

通过显示屏，控制仪可显示测量数据。

可选的，测量传感器102也可以采用机械触点式传感器。机械触点式传感器包括千分表，具体结构可参考图4所示，通过触点与电池表面接触来进行测量电池厚度。当然，图4为本实施例提供的一种机械触点式传感器的示意图，对于在线测厚设备，在测试平台101上对应每一测试点均会设置传感器。

本实施例中，数据处理器与测量传感器102相连，数据处理器根据测量传感器返回的信号获得并记录厚度测量数据。在实际测试中，可将后台计算机作为数据处理器，可将该测厚设备与后台计算机连接，测量传感器返回的数据信号可以通过有线方式传送给数据处理器，也可以是以无线方式进行传输。

可以将本实施例在线测厚设备与电池循环测试仪器保持在同一系统中，可以对单个充放电周期中或者对电池整个使用寿命循环周次中的电池厚度变化情况进行监测，测量记录电池厚度变化数据。在电池进行循环测试的过程中，可以按照数据测试要求，在预设周期时段内进行厚度测量，将厚度数据实时记录，获得的厚度测量数据能够与循环测试数据能很好对应。

本实施例在线测厚设备，在电池进行循环测试时，将待测电池水平放置在第一平台上，在循环测试前先测量电池的初始厚度，并归零，在后续测量中，测量获得的数据为电池的厚度变化量，根据厚度变化量分析电池的厚度变化随循环周次的变化规律。

清参考图5，为采用本实施例提供的在线测厚设备获得的一组在电池充电过程中厚度膨胀率的变化曲线图，图中，横坐标为电池充电荷电态，纵坐标为厚度膨胀率。由图5可以看出，在电池单个充放电过程中，电池厚度存在变化，根据电池厚度数据在充放电过程中的变化曲线，可以帮助分析电池内部结构平衡性、材料膨胀性能等，有助于进一步制定针对厚度的改善方法，以提升成品电池及电池在使用过程中的综合性能。

请参考图6，为测试获得的一组在电池循环测试中电池容量保持率与厚度膨胀率的变化曲线图，图中，横坐标为循环周次，左侧纵坐标为容量保持率，右侧纵坐标为厚度膨胀率，图中曲线①为电池的容量保持率曲线，曲线②为电池的厚度膨胀率曲线。由图中可以看出，随电池循环测试的增加，电池厚度在不断变厚。前100周是电池厚度膨胀的主要区间，100周后厚度膨胀逐渐变小。因此通过该设备可以在线监控电池在使用寿命中电性能变化及厚度变化，可以将电池的电性能变化曲线与厚度变化曲线很好对应，能够相结合进行分析，根据获得的测试数据可以帮助分析电池在循环过程中厚度变化及趋势，从而制定针对厚度的改善方法，有助于提升成品电池及电池在使用过程中的综合性能。

请参考图1所示，本实施例在线测厚设备还包括竖向设置的、用于安装所述第一平台100、所述测试平台101的导柱105，所述第一平台100和所述测试平台101可沿所述导柱105上下平移。在实际测试中，可上下平移第一平台100和测试平台101，调节测试平台与电池之间的距离，达到最佳测距，使测试平台上的测量传感器发出的测试信号达到最佳状态，提高测量的准确性。

还包括用于固定所述导柱105的底座106，使得设备能稳固地放置。

本实施例所述在线测厚设备，实现了对电池厚度的在线测量及监控，能够监测电池使用寿命中的厚度变化及趋势，监测获得的厚度变化数据与循环测试数据能相对应，能够帮助分析电池在充放电循环过程中厚度变化及趋势，以及其它各项性能参数。

以上对本发明所提供的一种在线测厚设备进行了详细介绍。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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种在线测厚设备，其特征在于，包括：

用于水平放置待测电池的第一平台；

测试平台，与所述第一平台平行，其上设置有朝向所述第一平台的多个测量传感器，多个所述测量传感器以预设排列方式分布在所述测试平台上；

用于根据所述测量传感器返回的信号获得并记录厚度测量数据的数据处理器，与所述测量传感器相连。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述第一平台上设置有用于固定待测电池的夹具。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述测试平台在沿待测电池的宽度方向上，均匀分为N个测量区域，在N个所述测量区域内对应于同一纵向位置上分别设置有所述测量传感器,N为大于零的正整数。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，在所述测试平台上所述测量传感器以矩阵行列式分布。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述测量传感器包括用于发射测量信号的信号发射源和用于接收测量信号的反馈信号的接收传感器。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述测量传感器包括激光测量传感器、声波测量传感器或红外线测量传感器。

7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，还包括与所述测量传感器相连的操作界面，包括：

用于在被触发时控制开启设备或关闭设备的电源开关；

用于在被触发时控制所述测量传感器运行或停止运行的测点开关；

用于在被触发时将测量数据归零的零距复位按键；

用于在被触发时对设备进行测量校正的校正按键；

用于显示测量数据的显示屏。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述测量传感器还包括机械触点式传感器，所述机械触点式传感器包括千分表。

9.如权利要求1-8任一项所述的设备，其特征在于，还包括竖向设置的、用于安装所述第一平台、所述测试平台的导柱，所述第一平台和所述测试平台可沿所述导柱上下平移。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括固定所述导柱的底座。