CN108120937A - 一种动力电池内短路测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力电池内短路测试方法及装置，属于新能源汽车动力电池技术领域。它解决了现有技术中检测速度慢，周期长的问题。本动力电池内短路测试方法，包括如下步骤：A、启动测试；B、电压数据采集；C、短路判断。本动力电池内短路测试装置，包括机架和压板，机架上设有驱动机构，本装置还包括控制芯片、正极探针和负极探针，驱动机构上设置有压力传感器，驱动机构连接控制芯片的输出端，压力传感器、正极探针和负极探针分别连接控制芯片的输入端。该装置及方法能够高效进行动力电池内部短路检测。

Description

一种动力电池内短路测试方法及装置

技术领域

本发明属于新能源汽车动力电池技术领域，涉及一种动力电池内短路测试方法及装置。

背景技术

随着近几年环境的不断恶化，新能源汽车大力推广使用迫在眉睫，作为新能源汽车的核心部件动力电池的性能显得尤为重要，直接关乎新能源汽车的普及使用，其中动力电池的安全性能排在新能源汽车性能之首。

动力电池一般为锂电池，其由正极极片、负极极片、电解液以及位于正极片和负极片之间的隔离膜等组成，动力电池内部的短路会容易造成动力电池自放电导致动力电池失效，从而严重影响动力电池的安全性能。动力电池内部的短路，一般是由隔离膜破裂、隔离膜材料中混入金属杂质或者动力电池内部焊接点没有焊好等造成动力电池内部具有短路点，从而造成动力电池短路放电。

因此各厂家都会投入大量资金和时间对装配完成电池，增加专门“安全性能不良”电池筛选工位，以此保证电池出货安全及使用安全。目前动力电池的短路检测一般采用的是通过长时间静置，求K值的方式进行判定。K值为静置前后动力电池电压的变化率。此方式静置一般需要1周至2周时间，在电池生产周期中时间占比≈50％；由于此种工艺不良发现问题电池较晚，对品质管控分析造成极大困难。

为此中国专利文献公开了申请号为CN201610542120.3的一种电池自放电检测方法及装置，其公开的方法中包括对电池进行充电以使电池的电压维持在预设电压；采集电池的充电电流趋于稳定时的第一稳定充电电流，用以表征电池的自放电大小。其公开的装置包括用于维持电池的电压在预设电压的充电电路，用于采集充电电流趋于稳定时的第一充电电流的电流检测电路。该专利通过判断自放电大小是否符合合格的预设值，从而判断是否短路，由于充电电流趋于稳定时消耗的时间较短需要几个小时，因此缩短电池放电的检测周期。虽然该装置和方法在一定程度上能够缩短周期，但是需要进行对电池进行充电，其难以控制电压维持在预设电压，其检测准确性较低，并且采用上述方法和装置还是需要几个小时的检测时间，检测速度慢，周期还是比较长。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种动力电池内短路测试方法及装置，本发明所要解决的技术问题是如何高效进行动力电池内部短路检测。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种动力电池内短路测试方法，采用控制芯片控制压板的下压动作，其特征在于，压板能够下压放置在底座上的动力电池，本方法还包括以下步骤：

A、启动测试：通过按下启动按钮给控制芯片，控制芯片控制压板进行下压动力电池工作，压板输出给动力电池的压力小于压力上限值；

B、电压数据采集：在压板下压过程中采用正极探针和负极探针多次采集动力电池的电压数据，并将多次采集的电压数据发送给控制芯片，开始采集动力电池的电压数据时对应的压板输出压力值大于一定值；

C、短路判断：控制芯片对采集的电压数据均进行差值计算，每次对两个采集的电压数据进行差值计算，在判断其中两次采集的电压数据相减后的差值中有绝对值大于预设差值时判断动力电池内部短路。

本方法通过控制压板下压对需要检测的动力电池施加压力，压板输出的压力在动力电池内没有短路点时对动力电池的性能没有影响，在动力电池内具有短路点时，在被压板压后使得短路点的接触面积发生变化(也就是电路内部电阻发生变化)，此时使动力电池的自放电问题严重，因此通过本方法能够有效加快动力电池内部有短路情况时对动力电池的性能影响效果，从而能够快速检测出动力电池内部是否有短路，时间很短最多几分钟就可以，从而避免动力电池静置很久浪费时间的问题。本方法中在压板下压过程中多次采集动力电池数据，在动力电池内部有短路时通过压板下压放大短路效果，从而两次采集的电压数据变化会很多，它们之间的差值会很明显，通过判断差值就能准确得出动力电池是否内部短路。控制芯片对采集的电压数据均进行差值计算，每次对两个采集的电压数据进行差值技术，作为优选采用相邻两次采集的电压进行差值计算的方式进行短路判断。相邻两次采集的电压数据指的是第二次采集的电压数据与第一次采集的电压数据，第三次采集的电压数据与第二次采集的电压数据，第四次采集的电压数据与第三次采集的电压数据，根据下压次数依次类推。

在上述的动力电池内短路测试方法中，在上述步骤A中，在控制芯片内设置每次控制压板下压的压力设定值和下压次数，通过按下启动按钮，控制芯片控制照预设的下压次数进行压板下压工作。控制压板多次下压，在动力电池内部有短路时逐步使短路点的接触面积发生变化，从而是检测效果更为准确有效。

在上述的动力电池内短路测试方法中，在上述步骤B中，在每次压板下压到对应的压力设定值后，正极探针和负极探针采集动力电池的电压数据发送给控制芯片。通过每次下压输出的压力到达对应的压力设定值后进行检测，从而多次采集后进行差值计算能够有效得出动力电池是否内部短路。

在上述的动力电池内短路测试方法中，每次控制压板下压的压力设定值逐渐递增，相邻两次压板下压的压力设定值相差一个固定的参数，或每次控制压板下压的压力设定值相同。通过每次下压的压力设定值递增，从而每次压板下压输出稳定后的压力值逐渐变大，逐渐使短路情况更加明显，避免每次下压施加很大的压力的能源浪费。通过每次控制压板下压的压力设定值相同，从而便于下压控制，控制过程简单方便。

在上述的动力电池内短路测试方法中，在上述步骤A中，在按下启动按钮给控制芯片后，控制芯片控制压板下压一次并且下压压力持续增大直到预设的最大压力值，最大压力值小于压力上限值，在控制芯片内设置多个需要采集动力电池电压数据时所对应的压力阈值，在上述的步骤B中，在压力达到其中每个压力阈值后，控制芯片控制正极探针和负极探针进行电压数据采集，完成数据采集后再进行加压工作。通过一次下压工作进行持续加压，使得对动力电池的压力增加，并且每到达一个压力阈值后进行采集数据工作，从而不需要控制压板上下动作快速方便节约能耗和时间。

在上述的动力电池内短路测试方法中，在采集的数据超过两次时开始短路判断，在判断出其中两次采集的电压数据相减有差值且差值绝对值大于预设差值时不再进行压板下压工作。在判断出两次差值超过预设差值后不再进行下压工作，此时已经能确定当前被检测的动力电池内部具有短路，因此不再下压从而节省时间。

在上述的动力电池内短路测试方法中，采用显示屏显示每次数据采集后的动力电池电压数据，且通过扬声器发出动力电池内部短路语音。通过显示屏能够了解每次采集的电压数据，在检测到有短路情况时通过扬声器发出语音报警提醒操作人员。

一种动力电池内短路测试装置，包括机架和压板，机架上设有能够带动压板向下移动的驱动机构，其特征在于，本动力电池内短路测试装置还包括控制压板向下移动的控制芯片和能够上下升降且能分别对应接触动力电池正极极片、动力电池负极极片的正极探针和负极探针，所述驱动机构上设置有压力传感器，所述驱动机构连接控制芯片的输出端，压力传感器、正极探针和负极探针分别连接控制芯片的输入端，在压板下压过程中，正极探针和负极探针多次接触对应的动力电池正极极片和负极极片采集动力电池的电压数据并发送给控制芯片，控制芯片判断出其中两次采集的电压数据有差值且差值绝对值大于预设差值时判断动力电池短路。

本动力电池内短路测试装置通过控制芯片控制驱动机构实现压板的下压，通过压板下压对需要检测的动力电池施加压力，压板输出的压力在动力电池内没有短路点时对动力电池的性能没有影响，在动力电池内具有短路点时，在被压板压后使得短路点的接触面积发送变化，此时使动力电池的自放电问题严重，因此通过本方法能够快速加快动力电池内部有短路情况时的性能影响效果，从而能够快速就检测出动力电池内部是否有短路，时间很短最多几分钟就可以，从而避免动力电池静置很久浪费时间的问题。在下压工作过程中进行多次采集动力电池的电压数据，通过判断其中两次采集的电压差值进行判断动力电池是否有内部短路，判断快速而准确。

在上述的动力电池内短路测试装置中，机架包括竖直设置的立板，压板通过驱动机构连接在立板上，立板上固定设置有用于放置动力电池的底座，压板位于底座上方。通过立板对驱动机构进行固定连接使压板位置固定，并且设置底座来放置需被检测的动力电池，将压板设置在底座上方，从而确报压板下压能够挤压需被检测的动力电池。

在上述的动力电池内短路测试装置中，所述立板的侧部固定设置有升降气缸，所述升降气缸的活塞杆的端部连接有移动板，所述正极探针和负极探针穿设在移动板上，所述升降气缸连接控制芯片的输出端。控制芯片控制升降气缸动作，从升降气缸的活塞杆带动移动板上下升降，移动板的动作带动正极探针和负极探针上下移动，并在下降到位后正极探针与动力电池的正极极片接触电连接，负极探针与动力电池的负极极片接触电连接。

在上述的动力电池内短路测试装置中，所述底座的侧部上固定设置有顶块座，所述顶块座上设置有用于动力电池被压后支撑动力电池正极极片的正极顶块和用于动力电池被压后支撑动力电池负极极片的负极顶块。通过设置正极顶块和负极顶块在动力电池被压后，对动力电池上的极片进行支撑，从而确保下压过程中极片的位置固定，从而使检测数据更加稳定。

在上述的动力电池内短路测试装置中，所述驱动机构包括下压气缸和固定板，所述下压气缸竖值固定在固定板的下表面上，所述固定板的一端与立板横向固定，所述气缸的活塞杆的端部连接压板。通过下压气缸带动压板上下升降，并通过下压气缸的活塞缸向下伸出使压板对动力电池施加压力。

在上述的动力电池内短路测试装置中，所述控制芯片的输出端连接有显示动力电池检测电压的显示屏以及用于发出动力电池内部短路的语音信号的扬声器，所述控制芯片的输入端连接有启动按钮。通过显示屏显示采集的电压数据，并能够通过扬声器发出不合格警报。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明通过控制压板下压对需要检测的动力电池施加压力，使动力电池内部短路点的接触面积变化，加快自放电速度，从而能够快速检测出动力电池内部是否短路。

2、本发明通过持续增加压板下压的压力，进而进行检测，从而节约能源，并且在判断出动力电池内部短路后就停止加压，节约时间。

附图说明

图1是本发明中装置的正视结构示意图。

图2是本发明中装置的左视结构示意图。

图3是本发明中装置的电路连接结构示意图。

图4是本发明中实施例一的检测过程流程示意图。

图5是本发明中实施例二的检测过程流程示意图。

图中，1、压板；2、控制芯片；3、动力电池；3a、正极极片；3b、负极极片；4、正极探针；5、负极探针；6、压力传感器；7、立板；8、底座；9、升降气缸；10、移动板；11、顶块座；12、正极顶块；13、负极顶块；14、下压气缸；15、固定板；16、显示屏；17、扬声器；18、启动按钮；19、控制盒；20、良品指示灯；21、不良指示灯；22、电源开关。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一：

如图1和图2所示，一种动力电池内短路测试装置，包括机架、压板1和能够上下升降且能分别对应接触动力电池3正极极片3a、动力电池3负极极片3b的正极探针4和负极探针5，机架上设有能够带动压板1向下移动的驱动机构。本实施例中机架包括竖直设置的立板7，压板1通过驱动机构连接在立板7上，立板7上固定设置有用于放置动力电池3的底座8，压板1位于底座8上方。立板7的侧部固定设置有升降气缸9，升降气缸9的活塞杆的端部连接有移动板10，正极探针4和负极探针5穿设在移动板10上，升降气缸9连接控制芯片2的输出端。底座8的侧部上固定设置有顶块座11，顶块座11上设置有用于动力电池3被压后支撑动力电池3正极极片3a的正极顶块12和用于动力电池3被压后支撑动力电池3负极极片3b的负极顶块13。

作为另一种方案机架包括固定支撑板，在支撑板上设置底座8和和驱动机构。作为另一种方案，立板7侧部设置电机，电机的输出轴连接有丝杆，移动板10滑动连接在丝杆上。

如图1和图2所示，本动力电池内短路测试装置还包括控制压板1向下移动的控制芯片2，驱动机构上设置有压力传感器6。本实施例中驱动机构包括下压气缸14和固定板15，下压气缸14竖值固定在固定板15的下表面上，固定板15的一端与立板7横向固定，气缸的活塞杆的端部连接压板1。作为另一种方案驱动机构包括电机，电机的输出轴连接有丝杆，压板1位于丝杆的下方。

如图3所示，下压气缸14和升降气缸9连接控制芯片2的输出端，压力传感器6、正极探针4和负极探针5分别连接控制芯片2的输入端，在压板1下压过程中，正极探针4和负极探针5多次接触对应的动力电池3正极极片3a和负极极片3b采集动力电池3的电压数据并发送给控制芯片2，控制芯片2判断相邻两次采集的电压数据有差值且差值绝对值大于预设差值时判断动力电池3短路。控制芯片2的输出端连接有显示动力电池3检测电压的显示屏16以及用于发出动力电池3内部短路的语音信号的扬声器17，控制芯片2的输入端连接有启动按钮18。

如图1所示，本装置还包括控制盒19，控制芯片2、启动按钮18、扬声器17和显示屏16集成在控制盒19上，在控制盒19上还设置有电源开关22、良品指示灯20和不良指示灯21。电源开关22连接控制芯片2的输入端，良品指示灯20和不良指示灯21连接控制芯片2的输出端。

以下是运用在上述装置上的动力电池内短路测试方法：电源开关22按下后本装置开始通电进行工作状态。

步骤A：启动测试：在控制芯片2内设置每次控制压板1下压的压力设定值和下压次数，通过按下启动按钮18给控制芯片2，控制芯片2控制照预设的下压次数进行压板1下压工作，压板1输出给动力电池3的压力小于压力上限值。设定的下压次数不低于2次，作为优选进行下压5次。压力上限值为3000kg至4000kg。下压的压力小于压力上限值，不会影响合格的动力电池3的性能。

每次控制压板1下压的压力设定值逐渐递增，相邻两次压板1下压的压力设定值相差一个固定的参数。最少的压力设定值为300kg至500kg，本实施例中采用500kg，固定的参数为300kg至500kg，本实施中采用500kg，也就是设定的压力设定值为500kg，1000kg，1500kg，2000kg和2500kg。作为另一种方案，每次控制压板1下压的压力设定值相同，恒定的压力设定值范围为500kg至3000kg。

步骤B：电压数据采集：在压板1下压过程中采用正极探针4和负极探针5多次接触对应的动力电池3的正极极片3a和负极极片3b采集动力电池3的电压数据，正极探针4和负极探针5同时分别接触正极极片3a和负极极片3b，从而使动力电池3与控制芯片2导通并输出电压给控制芯片2。作为另一种方案采用正极探针4和负极探针5持续接触动力电池3的正极极片3a和负极极片，控制芯片2根据压板1的下压压力大小选择性进行读取多个压力下的电压值并根据读取的电压值进行后续的差值计算。

将多次采集的电压数据发送给控制芯片2，开始采集动力电池3的电压数据时对应的压板1输出压力值大于一定值。压板1下压输出给动力电池3的压力由压力传感器6检测并发送给控制芯片2，在每次压板1下压到对应的压力设定值后，正极探针4和负极探针5采集动力电池3的电压数据发送给控制芯片2，也就是第一次下压输出到被检测的动力电池3上的压力为500kg后，进行电压数据采集，第二次下压输出的压力到1000kg后进行数据采集，依次类推。上述定值的范围为50kg至100kg，本实施中第一次采集的电池数据时的压力为500kg，大于上述定值。

步骤C：短路判断：在采集的数据超过两次时开始短路判断，控制芯片2将相邻两次采集的电压数据相减后的绝对值进行判断，或直接将相邻两次采集的电压数据中后一次采集的数据减去前一次采集的数据得到的差值与预设差值进行比较。控制芯片2依次进行短路判断，先是对第一次采集的电压数据与第二次采集的电压数据进行差值计算，再是第三次采集的电压数据与第二次采集的电压数据进行差值计算，依次类推直到第五此采集的电压数据与第四次采集的电压数据进行差值计算。在短路判断中，当的得到的差值绝对值大于预设差值时判断动力电池3内部短路，此时不再进行下一次的下压工作。也就是在两次下压过后进行短路判断，而在判断出动力电池3内部短路后，不再进行下压工作。

作为另一种方案，控制芯片2随机对其中两次采集的电压数据进行差值计算，并且采集的数据都进行相对应的差值计算，在判断出差值绝对值大于预设差值时判断动力电池3内部短路。

在判断出被检测的动力电池3内部具有短路时，控制芯片2控制扬声器17发出警报，并且控制不良指示灯21亮起警示，在采集到电压数据后，控制芯片2也控制显示屏16进行数据显示。

在完成下压次数后，五次下压过程中的差值计算都没有差值绝对值大于预设差值时，表明被测试的动力电池3合格，此时控制芯片2控制良品指示灯20亮起提示。预设差值为0V至0.5V。本实施例中优选预设差值为0V，在短时间合格的动力电池3放电相差为0V。

实施例二：

实施例二与实施例一在采用的装置结构上一样，其方法不同之处在于：步骤A：在按下启动按钮18给控制芯片2后，控制芯片2控制压板1下压一次并且下压压力持续增大直到预设的最大压力值，最大压力值小于压力上限值，在控制芯片2内设置多个需要采集动力电池3电压数据时所对应的压力阈值。最大压力值的范围为2500kg至3000kg。每个压力阈值依次增大，每次增大300kg至500kg，作为优选，每个压力阈值相差500kg，最小的压力阈值为500kg。

步骤B：在压力达到其中每个压力阈值后，控制芯片2控制正极探针4和负极探针5进行电压数据采集，完成数据采集后持续加压工作。在达到500kg后进行动力电池3的电压采集，之后在达到1000kg时采集一次，在达到1500kg时采集一次，在达到2000kg时采集一次，在达到2500kg时采集一次。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了压板1、控制芯片2、动力电池3、正极极片3a、负极极片3b、正极探针4、负极探针5、压力传感器6、立板7、底座8、升降气缸9、移动板10、顶块座11、正极顶块12、负极顶块13、下压气缸14、固定板15、显示屏16、扬声器17、启动按钮18、控制盒19、良品指示灯20、不良指示灯21、电源开关22等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种动力电池内短路测试方法，采用控制芯片(2)控制压板(1)的下压动作，其特征在于，压板(1)能够下压放置在底座(8)上的动力电池(3)，本方法还包括以下步骤：

A、启动测试：通过按下启动按钮(18)给控制芯片(2)，控制芯片(2)控制压板(1)进行下压动力电池(3)工作，压板(1)输出给动力电池(3)的压力小于压力上限值；

B、电压数据采集：在压板(1)下压过程中采用正极探针(4)和负极探针(5)多次采集动力电池(3)的电压数据，并将多次采集的电压数据发送给控制芯片(2)，开始采集动力电池(3)的电压数据时对应的压板(1)输出压力值大于一定值；

C、短路判断：控制芯片(2)对采集的电压数据均进行差值计算，每次对两个采集的电压数据进行差值计算，当判断其中两次采集的电压数据相减后的差值中有绝对值大于预设差值时判断动力电池(3)内部短路。

2.根据权利要求1所述的动力电池内短路测试方法，其特征在于，在上述步骤A中，在控制芯片(2)内设置每次控制压板(1)下压的压力设定值和下压次数，通过按下启动按钮(18)，控制芯片(2)控制照预设的下压次数进行压板(1)下压工作。

3.根据权利要求2所述的动力电池内短路测试方法，其特征在于，在上述步骤B中，在每次压板(1)下压到对应的压力设定值后，正极探针(4)和负极探针(5)采集动力电池(3)的电压数据发送给控制芯片(2)。

4.根据权利要求2或3所述的动力电池内短路测试方法，其特征在于，每次控制压板(1)下压的压力设定值逐渐递增，相邻两次压板(1)下压的压力设定值相差一个固定的参数，或每次控制压板(1)下压的压力设定值相同。

5.根据权利要求1所述的动力电池内短路测试方法，其特征在于，在上述步骤A中，在按下启动按钮(18)给控制芯片(2)后，控制芯片(2)控制压板(1)下压一次并且下压压力持续增大直到预设的最大压力值，最大压力值小于压力上限值，在控制芯片(2)内设置多个需要采集动力电池(3)电压数据时所对应的压力阈值，在上述的步骤B中，在压力达到其中每个压力阈值后，控制芯片(2)控制正极探针(4)和负极探针(5)进行电压数据采集，完成数据采集后再进行加压工作。

6.根据权利要求3或5所述的动力电池内短路测试方法，其特征在于，在采集的数据超过两次时开始短路判断，在判断出其中两次采集的电压数据相减有差值且差值绝对值大于预设差值时不再进行压板(1)下压工作。

7.根据权利要求6所述的动力电池内短路测试方法，其特征在于，采用显示屏(16)显示每次数据采集后的动力电池(3)电压数据，且通过扬声器(17)发出动力电池(3)内部短路语音。

8.一种动力电池内短路测试装置，包括机架和压板(1)，机架上设有能够带动压板(1)向下移动的驱动机构，其特征在于，本动力电池内短路测试装置还包括控制压板(1)向下移动的控制芯片(2)和能够上下升降且能分别对应接触动力电池(3)正极极片(3a)、动力电池(3)负极极片(3b)的正极探针(4)和负极探针(5)，所述驱动机构上设置有压力传感器(6)，所述驱动机构连接控制芯片(2)的输出端，压力传感器(6)、正极探针(4)和负极探针(5)分别连接控制芯片(2)的输入端，在压板(1)下压过程中，正极探针(4)和负极探针(5)多次接触对应的动力电池(3)正极极片(3a)和负极极片(3b)采集动力电池(3)的电压数据并发送给控制芯片(2)，控制芯片(2)判断其中两次采集的电压数据有差值且差值绝对值大于预设差值时判断动力电池(3)短路。

9.根据权利要求8所述的动力电池内短路测试装置，其特征在于，机架包括竖直设置的立板(7)，压板(1)通过驱动机构连接在立板(7)上，立板(7)上固定设置有用于放置动力电池(3)的底座(8)，压板(1)位于底座(8)上方。

10.根据权利要求9所述的动力电池内短路测试装置，其特征在于，所述立板(7)的侧部固定设置有升降气缸(9)，所述升降气缸(9)的活塞杆的端部连接有移动板(10)，所述正极探针(4)和负极探针(5)穿设在移动板(10)上，所述升降气缸(9)连接控制芯片(2)的输出端。