CN107209219A - 用于测试电池的连接的方法和装置 - Google Patents

Abstract

为了通过包括一对触针(17、18)的电阻测量器(16)测试电池(8)的连接(13)，电池(8)在电池模块(5)中连接到与电池的电池电极(10、11)电并联的多条母线(6、7)，在测量期间，通过第一触针(17)接触第一电池电极(10)，并且通过第二触针接触连接到第一电池电极(10)的导体布置(13、6、13、10)上的点。

Description

用于测试电池的连接的方法和装置

本发明涉及用于测试电池的连接的方法和装置，多个电池在电池模块中通过它们的电池电极电并联到母线。

例如，用于电动车辆的电池模块可以用例如以AA格式使用商用锂离子电池的这种技术来生产，商用锂离子电池具有并联布置(例如，500个电池)。这涉及非常大量电池的并联电路。这导致在生产电池模块之后所要求的测试中的问题。

电池通过它们的电池电极连接到母线。连接可以以许多方式例如被构造为直接接触或经由连接连接器，连接连接器例如一方面以线的形式连接到电池电极且另一方面连接到母线。必须测试这些连接。

因此，本发明具有创建可以测试电池的连接的方法和装置的问题。

该问题用权利要求1的方法特征和权利要求5、权利要求6或权利要求7的装置特征来解决。

根据本发明，电池模块由连接到电阻测量器的一对触针接触。这种测试装置已经证明它们自己且可以例如用可移动触针快速地适应不同测试情形。根据本发明，在测量期间可以检查例如弹簧触点或熔接或焊接连接连接器的连接电阻，一个触针在电池电极上，并且第二触针在连接到电池电极的导体布置上的点上，这允许关于连接质量的非常精确陈述。可以用对电池模块的所有电池的重复或并联测量以不复杂方式进行关于电池模块的适当运转的陈述。

所有连接可以用权利要求1的特征来独立测试。为此，触针例如对于每个电池可以被置于其电池电极上，并且另一个触针可以置于母线上。测量开销优选地可以用权利要求2的特征减半。如果在测量期间，触针位于电池的电池电极上，并且另一个触针位于另一个电池的电池电极上，则可以在测量时确定电池电极、母线以及另一个电池电极之间的完全连接的连接。因此，同时包括两个电池，而实际上具有相同测量开销。此外，在这种类型的测量期间，所有触针接触相同接触地点(即，电池电极)，因此，可以简化所要求测试装置的构造。

根据权利要求3，在测量期间，有利地使相邻电池的电池电极接触。因此，缩短两个触点之间的导电连接路径，这提高测量准确性。此外，因为例如限制触针之间的所要求最大距离，所以可以使得所要求的测试装置更小。最后，与随机访问方法相比，更大清晰度的优点和简化的可能性产生用于触针的控制装置和控制程序。

如果以习惯方式，在每个测量中仅使用一对触针，则这引起在大量必要测量步骤中具有数百个电池的电池模块的情况，这延长总测试时间。因此，根据权利要求4，有利地可以使多对触针同时接触。因为触针的行进时间总是要求最大时间开销，所以这意味着时间的显著节省。另一方面，实际测量时间通常可忽略。如果使多对触针同时接触，则它们例如可以被同时移动，并且测量例如通过多个电阻测量器并联操作或例如通过电阻测量器到不同对触针的快速切换而同时发生。

根据权利要求5，在电池被布置在固定网格中的电池模块的情况下，可以在网格上方移动的测试头被有利地设置为承载相对于网格适当布置的多个触针。特别是，在具有非常多电池的电池模块的情况下，可以以该方式加速测试。测试头可以从位置到位置行进，并且并联执行多个测量。在大量触针的情况下，可以以该方式非常快速地进行工作。

根据权利要求6，以与触针平行的有利方式设置安全触针，该安全触针接触同一表面。可以测量两个接触位置之间的电阻。这产生关于接触本身的质量的陈述。如果还在每个连接测量期间测量接触质量，则可以显著提高测量质量。

电池模块可以根据权利要求7有利地测量，在权利要求7中，母线被构造为具有以网格状图案布置的孔的板，关联电池电极被布置在网格状图案下方。这里，触针以它们穿过孔以便接触的这种方式被布置并构造。这使得可以从板状母线的自由侧简单但精确接触电池电极。

用示例的方式且在附图中示意性地示出本发明。在附图中：

图1示出了用于用两个测试头测试电池模块的电池的连接的装置的侧视图；

图2示出了沿着图1中的线2-2的放大截面，示出了两个电池；

图3示出了沿着图1中的线3-3的电池模块上的顶视图；

图4示出了沿着图1中的线4-4的测试头的视图；

图5示出了沿着图1中的线5-5的另一个测试头；以及

图6示出了另一个测试头。

图1示出了测试装置1的侧视图，该测试装置具有框架2，该框架将模块载体3连接到头载体4，并且例如通过模块载体3置于未示出的桌子或地板上。模块载体3用来容纳要经受测试的图1所示的电池模块5。

图2示出了来自电池模块5的截面，示出了板状上母线6和被布置为平行于该板状上母线的下母线7。母线6和7可以被构造为一致的且相同的。多个电池8被布置在母线6与7之间，保持并联站立在均匀网格中。载体结构9可以用来保持电池并在网格中且用母线6、7固定所有电池的位置。

所示的两个电池8为相同类型(例如，商用AA格式)。电池具有纵向延伸的圆柱形壳体，电池电极10和11中心地位于壳体的端部上。

电池电极10和11也如图2所示的可以被构造为机械地相同。电池电极具有不同极性+和-，并且全部电并联。为此，例如为+电极的在图2中朝向上母线6的电池电极10连接到上母线6，并且下电池电极11全部连接到下母线7。为了简化附图，在图2中，仅针对上母线6示出到母线的电极连接。

上母线6在上电池电极10所在的位置处设置有孔。对应孔12也形成在下母线7中。

例如以线或带的形状形成的导电连接器13由一端连接到上电池电极10，并且由另一端连接到上母线6。连接器13在这里可以被构造为线，该线在其端部处焊接到电池电极10的表面，或者通过点焊来连接。

连接器13还以对应方式布置在下电池电极11与下母线7之间。因为它们仅必须承载单个电池8的电流，所以它们可以具有相对小的横截面。因为多个电池的电流流过母线6和7，所以母线6和7还必须由导电材料构成，但要求更大的横截面。

图3示出了电池模块5、上母线6以及布置在它们中的孔12的顶视图。孔12在所示示例性实施方式中布置为所示的规则网格，在网格中，电池8和电池电极也站立。两个粗导体电缆14和15将上母线6和下母线7连接到消耗器(例如，连接到车辆引擎或连接到引擎前面的控制电子装置)。

在安装电池模块5之后，必须针对制造误差测试电池模块。如果假定之前测试了单独电池8，那么制造电池模块5时的误差的可能性基本上在定位连接器13时被发现。

连接器13在特定电池电极10的表面与上母线6的表面之间以S形行进。在两端处必须例如通过点焊产生导电连接。

如果例如熔接(soldering)或焊接(welding)以不完全方式发生，则断开(break)可能发生在连接器13中，或者在其一端处缺乏接触。

在非常多连接的连接的情况下(例如，在具有500个电池的电池模块的情况下为1000个连接器)，这种误差必须用测试且尽可能快地被检查。

电池8与母线6、7之间的连接的良好导电性在这里是重要的。为了检查连接，执行电阻测量。通过一对触针17、18连接到图2所示的线的电阻测量器16用于此。

电阻测量器16包括为习惯构造的电流源19和电流测量装置20。给定电流源19的已知电压，电流测量装置20的显示可以明白地被重新计算为所测量的电阻值。如图2所示，在示例性实施方式中，测量导电良好的短连接上的电阻。因此，电阻测量器16应被设计为特别适于低欧姆范围。

为了确定连接器13是否在两端处整体且正确地连接，例如可以在连接器的两端之间执行测量，以针对中断检查连接器。然后，对连接导体且另一方面对母线进行接触，以测试连接导体在母线上的正确连接。

这将意味着用于连接器的多个测量。另外，存在以下事实：连接导体13敏感且如果可以，不应被触摸。因此，以如图2所示的以下这种方式(即，在连接到同一母线的不同电池的两个电池电极之间)进行测量。在图2所示的示例中，该母线是上母线6。

如图2所示，测量通过触针17和18接触上电池电极10的两个电池8。因此，生成电流，该电流从一个电池电极流过其连接器13，然后穿过上母线6，然后穿过另一个连接器到达另一个电池8的电池电极10。因此，串联测量两个完整的电池连接。这削减测量数量，因此将测量时间减半，并且优化测量的重要性。

触针17、18中的一个的不良接触可能导致错误测量。为了检查接触的可靠性，执行安全测量。为此，设置可以具有与电阻测量器16基本上相同构造的安全电阻测量器21。该安全电阻测量器一方面由所示的两个导体连接到触针17，并且另一方面连接到安全触针22。如果两个触针22和27设置在电池电极10的同一导电表面上，则用该安全布置可以确定触针17是否与电池电极10良好接触。如果所测量的电阻在设置值以上，则触针17的接触可能不足且必须检查。

具有安全触针的对应安全电路还可以设置在触针18上，以能够保证完全接触安全性。

如图2所示，电池8在底部上以相同方式连接到下母线7。因此，测试在这里可以以相同方式发生。

图1所示的测试装置1用于测试。测试装置在模块载体3上承载电池模块5。头载体4承载两个头驱动器23和24，该两个头驱动器对它们的部分来说均承载测试头25、26，并且可以使测试头以期望方式沿x、y以及z方向移动。

测试头25和26具有不同尺寸，并且承载多个触针17、18。电阻测量器以未示出的方式连接到触针，并且能够确定两个触针之间的电阻。在另一个实施方式中，还可以仅用一个电阻测量器操作所有对触针，该电阻测量器被构造为使得它可以为了该目的而在多对触针之间切换。

如图1、图4以及图5所示的，测试头25和26具有不同尺寸。在示例性实施方式中，测试头25承载八个触针，并且测试头26承载四个触针。

图6示出了具有不同针布置的测试头27。然而，如图3所示的，所示的所有头25、26以及27的针布置明显适配电池模块5的孔12的网格布置。

图1示出了处于上升位置(即，不接触)的测试头25，并且示出了处于下降位置的测试头26，在该下降位置中，触针接触电池模块5的电池电极10。

当已经完全测试电池模块5的顶部时，现在可以翻转电池模块以按相同方式测试底部。

在非常大的电池模块5的情况下，可以使用具有非常多针的测试头25(例如，所示测试头25的八个针)。当然，可以使用甚至更大的测试头，以进一步加速测试过程。

测试头(例如，测试头25)可以在电池模块5的表面上连续地在与其所有触针的接触的多个相邻位置中被清楚地看到，这使得可以实现所有孔12的完全啮合。如图1所示，可以使用具有不同尺寸的平坦测试头25和26。例如，窄范围可以用较小测试头26来测试，较小测试头26对于大测试头25来说太窄。

在使用安全触针22的情况下，它们将另外设置在测试头上，这可能使测试头上的触针的数量加倍。

图2示出了连接器13的几何结构，这些连接器以它们穿过母线6的孔12的这种方式来布置。连接器在该区域中对触摸敏感且不应由触针17、18触摸。因此，触针17、18且可选地还有22必须被定位为穿过孔12且与连接器13相邻(即，在非常窄的区域范围内)。头驱动器23和24的位置控制将以适当精确方式来构造。

附图标记列表

1测试装置 15导体电缆

2框架 16电阻测量器

3模块载体 17触针

4头载体 18触针

5电池模块 19电流源

6上母线 20电流测量装置

7下母线 21安全电阻测量器

8电池 22安全触针

9载体结构 23头驱动器

10电池电极 24头驱动器

11电池电极 25测试头

12孔 26测试头

13连接器 27测试头

14导体电缆

Claims (7)

1.一种用于借助于包括一对触针(17、18)的电阻测量器(16)测试电池(8)的连接(13)的方法，多个所述电池在电池模块(5)中通过它们的电池电极(10、11)电并联到母线(6、7)，在测量时，第一触针(17)接触第一电极，并且第二触针接触连接到所述第一电池电极(10)的导体布置(13、6、13、10)上的点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述测量期间，所述第二触针(18)接触连接到同一母线(6)的第二电池电极(10)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述测量期间，使相邻电池(8)的电池电极(10)接触。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，使多对触针(17、18)同时接触。

5.一种用于执行根据权利要求1至4中的任一项所述的用于测试电池模块(5)的方法的装置，在所述电池模块中，所述电池(8)被布置在固定网格中，其特征在于，能够在所述网格上方移动的测试头(25、26、27)承载多个触针(17、18)，所述多个触针被布置为使得它们适配所述网格。

6.一种用于执行根据权利要求1至4中的任一项所述的方法的特别是具有权利要求5的特征的装置，其特征在于，安全触针(22)由安全电阻测量器(21)连接到所述电阻测量器(16)的触针(17)，其中，所述触针(17)和所述安全触针(22)被设计用于同时接触同一可接触表面(10)。

7.一种用于执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法的特别是具有权利要求5和/或6中的一个的特征的装置，所述装置具有电池模块，在所述电池模块中，所述母线(6、7)中的至少一个被构造为具有被布置为网格的孔(12)的板，在这些孔下方布置关联电池电极(10)，其中，所述触针(17、18)以它们延伸穿过所述孔(12)以用于所述接触的方式来布置和构造。