CN107167700A - 一种电池的焊点可靠性测试方法及其测试装置 - Google Patents

一种电池的焊点可靠性测试方法及其测试装置 Download PDF

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陈彪
孙威
覃莉
任重
王利平
钱艳
黄金明
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/66—Testing of connections, e.g. of plugs or non-disconnectable joints

Abstract

本发明涉及电池测试技术领域，具体公开了一种电池的焊点可靠性测试方法，包括如下步骤，在电池的两个焊接面之间接通电流I，测量两个焊接面之间的电压降U，根据公式 R=U / I计算得出接触电阻R的值，将接触电阻R值与预设标准值进行比较，进而判定焊点的可靠性；本发明还提供了基于上述方法的焊点可靠性测试装置。使用本发明的测试方法测试焊点的精度不受测试仪器的影响，通过增加电流即可提高仪器精度；而且，测试结果可靠性高，通过预留测试点即可实现，结构简单、成本低、自动化程度高，适用于大规模生产的焊接可靠性测试。

Description

一种电池的焊点可靠性测试方法及其测试装置
技术领域
本发明涉及电池测试技术领域，具体公开了一种电池的焊点可靠性测试方法及其测试装置。
背景技术
电动汽车、电动自行车、电动工具、通信设备后备电源所采用的锂电池模组，在生产过程中均需焊接，而在焊接过程中容易发生空焊、虚焊和漏焊等现象，因此在电池包生成过程中需对焊接的效果可靠性进行测试。
目前使用的焊接效果测试方法有拉力测试、X光测试、超声波探伤、涡电流探测、焊点温度观察等等，但这些测试方法均不能进行准确判断，容易造成各种问题。
随着新能源行业的飞速发展，锂电池模组焊接可靠性测试的市场需求日益增大。焊接是整个制作过程的关键点，随之，焊接焊点的可靠性检测也成为行业内急需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种简单高效的电池焊点可靠性测试方法。
为实现上述目的，本发明采用如下方案。
一种电池的焊点可靠性测试方法，包括如下步骤：在电池的焊接面之间接通电流I，测量两个焊接面之间的电压降U，根据公式 R = U / I计算得出接触电阻R的值，将接触电阻R值与预设标准值进行比较，进而判定焊点的可靠性。
优选地，使电池和焊接面形成电流回路，测量两个焊接面之间的电压降。
或者，直接在两个焊接面之间接通电流，测量两个焊接面之间的电压降。
进一步，在电池的两个焊接面之间接通电流时，同时在接通回路中接入标准电阻。
作为优选实施例，当一个电池存在多个焊点时，预设一个门槛值；可靠焊点的数量大于门槛值时，则判定电池合格；可靠焊点的数量小于门槛值时，则判定电池异常，需返修。
本发明还提供了一种相应的焊点可靠性测试装置，包括可提供稳定电流的电源设备和用于测量焊接面之间电压降的电压测试仪器。
进一步地，为了方便测试，测试装置还包括机架，电源设备和电压测试仪器设置于机架，机架还设置有用于输送电池的电池输送带和测试针治具，电压测试仪器连接于测试针治具，电源设备的电流回路接通点设置于电池模组输送带。
作为优选实施例，为了实现自动化测试，测试装置还包括电控柜，电控柜包括控制器和显示屏，控制器分别与电池模组输送带、电源设备、电压测试仪器、显示屏电连接
本发明的有益效果：使用本发明的测试方法测试焊点的精度不受测试仪器的影响，通过增加电流即可提高仪器精度；而且，测试结果可靠性高，通过预留测试点即可实现，结构简单、成本低、自动化程度高，适用于大规模生产的焊接可靠性测试。
附图说明
图1为本发明实施例的焊点接触电阻的测试示意图。
图2为本发明实施例的焊点接触电阻的一种测试方式示意图。
图3为本发明实施例的焊点接触电阻的另一种测试方式示意图。
图4为本发明实施例的焊点接触电阻的再一种测试方式示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
在电池焊接测试实践中，发明人发现，存在虚焊的电池内阻会明显偏高。目前操作中，需使用电池直流内阻测试程序来获取内阻值Rdc，一般采用测试参数I1：300mA； I2：3000mA；U1：I1放电10S，测试OCV；U2：I2放电1S，测试OCV；并根据公式，计算得出Rdc值，并通过查看Rdc的分布散布图来获得焊接点正态分布数据，从而得出焊点可靠性结论，此结论需要完成大量实践数据才能获得。
为此，发明人提出一种新的焊点可靠性测试方法，通过测量两个焊接面之间的接触电阻差异即可找出虚焊。而两个焊接面之间的接触电阻，不直接通过测试仪器测量接触电阻，而是使两接触面流过电流后，通过电压测试仪器获取焊接点接触电阻产生的压降，根据接触电阻的物理公式 R = U / I计算得出；稳定电流I可以通过电子负载等设备提供，电压表采集完成后通过计算R找出虚焊，电压测试不受接触电阻的影响，因此通过压降U的大小来判断接触电阻R的大小，将上述接触电阻R与预设标准值进行比较，从而判断焊接点是否虚焊。
预设标准值可以采用测量仪器来直接测量标准样件的焊点的接触电阻来获得。
具体地，如图1所示：
A 、E焊接面为汇流排面；B、C、D、E焊接面为电芯面；通过回路电流A，两焊接面产生压降，测试电压V是指A、E面到B、C、D、E的电压；通过电子负载放电然后采集电流I(A)；电压测试通过电压表测试U(V)；焊接接触面接触电阻R=U/I。
通过电子负载提供稳定的电流，回路中的电流I是一样的；当需要测量不同焊点时，直接测量焊点产生的压降U，通过U/I即可获得焊点接触电阻R。该方法原理准确，也不受测试仪器的影响，因此可以获得准确的结果。
实际操作中，作为优选实施例，采用如图2所示的方式来测试接触电阻：
A、B焊接面；直接对电池包接通回路电流I，两焊接面产生压降，测试电压U是指A面到B面的电压；通过R=U/I则可判断焊接面的接触电阻。
通过上述方式测试，获得测试数据，通过测试数据分析，存在虚焊的焊接电压U明显偏高，从而使得计算得出的接触电阻R值也明显高于预设标准值，进而可判断出焊点是否可靠。
另外，也可以采用如图3所示的方式来测量接触电阻，直接在A、B焊接面之间形成回路并通电流I，然后直接测量A、B焊接面之间的压降U，从而得出接触电阻R；
图3所示的方式相对于图2的方式，测试原理相同，但需要在焊点预留测试点，当测试整个电池包的焊点时，还需要配套大量电源和切换开关，导致成本增加。图2所示方式更为便捷，无需在焊点预留测试点，直接在电池包预留测试点即可实现。
当采用如图3所示的测试方式时，即，直接在两个焊接面接通回路电流时，为了防止两个焊接面之间电阻值太小而产生短路，可以在接通电流I时，同时在回路中接入一个标准电阻，如图4所示。其测试原理同图2。
另外，在进行电池焊接时，为了保证焊接的可靠性，一般会进行多点焊接，同时也为了兼顾成本，通常会焊接3~4个焊点。那么，当一个电池存在多个焊点时，可以预先设置一个门槛值；当测量得出的可靠焊点的数量大于门槛值时，则判定电池合格，可进行入库；当测量得出的可靠焊点的数量小于等于门槛值时，则判定电池异常，需进行返修。比如说，当电池有4个焊点时，可以设定门槛值为2，当测量得出的可靠焊点的数量为3时，则可以判定电池合格；当测量得出的可靠焊点的数量为1时，则判定电池异常，进行返修。
在本实施例中，还为上述测试方法提供了一种配套的焊点可靠性测试装置。测试装置包括可提供稳定电流的电源设备（如电子负载设备）、用于测量电压的电压测试仪器。
为了方便检测，本测试装置还可以包括用于输送电池模组的电池模组输送带，可将电池模组输送带设置于机架，然后在机架上设置电源设备和电压测试仪器，电源设备的电流回路接通点可以固定设置于电池模组输送带的一定位置，让电池通过输送带时即可接通回路，同时在机架上设置测试针治具，电压测试仪器连接于测试针治具，以通过测试针治具测量焊接面之间的压降U。
进一步地，为了实现自动化检测，可以设置有电控柜，电控柜包括控制器，分别连接于电池模组输送带、电源设备和电压测试仪器，以控制电池模组输送带、电源设备和电压测试仪器的动作逻辑；电控柜还包括显示屏，显示屏与控制器连接，以提供一个上位机界面，方便工作人员查看相关测试结果或设置相关参数。
关于测试精度，分析如下：电流采集的仪器精确度为0.005A，电压采集仪器的精度为0.001V，那么焊点的接触电阻R的精度为0.2Ω，即200mΩ，该精度不能达到所需要的计算要求。
事实上，在实际测试过程中不会使用太小电流，测试均按0.2C或0.5C测试电池基本性能，那么根据公式 R = U / I ，电流I提高至5000mA即为最小精度的1000倍，R的精度0.2mΩ，大于焊接接触接触电阻，因此提高电流I可以测量更高精度的接触电阻。
通过上述仪器测试条件的分析，得出结论，按照标准的放电测试0.2C或0.5C测试，电池焊接点之间的电压降均可以通过电压测试，根据物理公式，焊点压降可以被精确测量，不受电流波动和测试点接触点的波动影响。
在实际操作中，可采用不同材料来进行焊接；采用不同材料焊接形成的焊点的接触电阻值大小也会不同。因此，在具体实验中，采用该测试方法对不同材料的样品焊点进行了测试，发现该方法可适用于较宽范围的电阻值的测试。
综上，本发明实施例提供的电池焊点可靠性测试方法可以实现如下效果：
1）使用该测试方法测试焊点的精度不受测试仪器的影响，通过增加电流即可解决仪器精度问题；而且，测试结果可靠性高；
2）不用通过拉力等物理破坏试验判断焊点的可靠性；
3） 通过该方法，解决电池接触电阻变化带来的隐藏测试问题，通过预留测试点即可实现，结构简单、成本低、自动化程度高；
4）通过自动化测试，与同类型测试方法X光测试、超声波探伤、涡电流探测等对比，该测试方案成本低、效率高，适用于大规模生产的焊接可靠性测试；
5）可以提供人机界面，操作方便实用。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电池的焊点可靠性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：在电池的焊接面之间接通电流I，测量两个焊接面之间的电压降U，根据公式 R = U / I计算得出接触电阻R的值，将接触电阻R值与预设标准值进行比较，进而判定焊点的可靠性。
2.根据权利要求1所述的电池的焊点可靠性测试方法，其特征在于：使电池和焊接面形成电流回路，测量两个焊接面之间的电压降。
3.根据权利要求1所述的电池的焊点可靠性测试方法，其特征在于：直接在两个焊接面之间接通电流，测量两个焊接面之间的电压降。
4.根据权利要求3所述的电池的焊点可靠性测试方法，其特征在于：在电池的两个焊接面之间接通电流时，同时在接通回路中接入标准电阻。
5.根据权利要求1所述的电池的焊点可靠性测试方法，其特征在于：当一个电池存在多个焊点时，预设一个门槛值；可靠焊点的数量大于门槛值时，则判定电池合格；可靠焊点的数量小于门槛值时，则判定电池异常，进行返修。
6.一种基于权利要求1~5任意一项的电池焊点可靠性测试方法的焊点可靠性测试装置，其特征在于：包括可提供稳定电流的电源设备和用于测量焊接面之间电压降的电压测试仪器。
7.根据权利要求6所述的焊点可靠性测试装置，其特征在于：还包括机架，电源设备和电压测试仪器设置于机架，机架还设置有用于输送电池的电池输送带和测试针治具，电压测试仪器连接于测试针治具，电源设备的电流回路接通点设置于电池模组输送带。
8.根据权利要求6所述的焊点可靠性测试装置，其特征在于：还包括电控柜，电控柜包括控制器和显示屏，控制器分别与电池模组输送带、电源设备、电压测试仪器、显示屏电连接。
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