CN109738309B - 基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法，固定夹持电池极板，安装冲头，开机后，记录整个穿透过程压力数据随时间的变化过程；提取所记录的压力数据p和时间数据t，采用拉格朗日插值多项式构建连续的拟合函数方程p＝p(t)，进一步通过数据建模分析对铅炭动力电池进行极板检测。本发明依据数据建模方法并与自动化分析兼容，由检测数据直接得到检测结果，不仅可操作性和可重复性强，同时不受任何认为因素的干扰，且能够实现检测结果的即时获取，具有极强的实用性和适用性。

Description

基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法

技术领域

本发明涉及电池生产检测相关技术领域，尤其是一种电池极板检测方法。

背景技术

铅炭动力电池的寿命终止多数是因为电池组中单只电池落后所引起，而电池单只落后主要是由于电池内部单格不一致所引起。对寿命终止的电池进行解剖分析发现：主要是由于正极板活性物质泥化、脱落等问题所造成的。制造电池的众多工序中，其中固化是影响极板一致性以及正极活性物质泥化和脱落的关键工序。目前生产过程中主要是检测极板的3次跌落强度及水份和游离铅的来验证固化效果。此验证方法测试周期长，受人为因素影响较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法，包含如下步骤：

A、原始数据过程：

A-1、固定夹持电池极板：将待测电池极板水平地固定夹持到测试仪器的栅格凹槽中，使得待测电池极板与测试仪器的冲头安装位在竖直方向上进精准对位；

A-2、安装冲头：根据待测电池极板的型号安装对应的冲头，冲头的尖端尺寸不大于待测电池极板所落位的栅格凹槽的尺寸；冲头上方连有压力传感器；

A-3、原始数据获取：开机后，通过减速器控制电机带动冲头以v＝(0.1-0.3)mm/s的速度匀速下降，冲头接触待测电池极板后压力传感器产生压力数据，记录整个穿透过程压力数据随时间的变化过程；

B、数值模型的建立：

B-1、提取步骤A-3、所记录的压力数据p和时间数据t，由于压力传感器的刷新频率不可能无限小，因此所得p和t均为离散数据，但二者具备总数目和次序上的一一对应，因此构成两组与仪器的刷新频率正相关的n维空间向量；

B-2、以压力数据p为函数值，采用拉格朗日插值多项式对上步所得的两组n维空间向量进行插值归化处理，得到连续的拟合函数方程p＝p(t)，记为式Ⅰ；

C、内聚分析：

C-1、极值分析：对式Ⅰ进行一阶微分，解方程dp/dt＝0得到若干极值点t₁-t_k；

C-2、最值分析：理想情况下空间维度n无限大，则上步所得极值点仅有一个，构成最值点；通常解得的极值点多于一个，则压力的最值点位于极值点t₁-t_k之中；考虑最值点附近p数据剧烈变动，故对于每个极值点定义z_k ²为最值的特征值，其中z＝p(tk)-p(t_k-s/v)，即冲头在s行程内压力差值的平方；最后，由z_k ²的最值确定p的最值p_i，其对应的时间点为极值点t_i，i选自1-k；

C-3、基于最值的内聚分析：将待测电池极板的p_i与同型号标准品的p_i标比对，定义内聚系数α＝[(p_i-p_i标)/p_i标]²，认为，α＜0.05则内聚分析合格，α＜0.01则内聚分析优良；α＝0为标准品。

作为本发明的一种优选技术方案，该方法还包含如下步骤：

D、黏附分析：

D-1、黏附均匀度：选取连续拟合函数p＝p(t)在t＞t_i的部分，对应电池极板由击穿至脱离的数值过程，其二阶导数β＝d²p/dt²对应黏附均匀度数值，当β＝0为绝对均匀黏附；

D-1、黏附系数：对于黏附均匀的电池极板，类似于粘附均匀度分析在连续拟合函数p＝p(t)的t＞t_i部分，其一阶微分dp＜0，故取y＝(-dp/dt)/v，为考虑了冲头速度之后的重整化黏附度，因此定义黏附系数γ＝[(y-y_标)/y_标]²，认为，γ＜0.05则黏附系数合格，γ＜0.01则黏附系数优良；γ＝0为标准品。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤A中，采用冲压设备并在冲头上安装压力传感器进行检测操作。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤A-3中，冲头以v＝0.2mm/s的速度匀速下降。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤C-2中，取S＝0.02mm-0.1mm。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤C-2中，取S＝0.05mm。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤D之后，进一步测试极板不同位置的厚度，以间接反映涂板过程的均匀性。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明依据数据建模方法，基于检测数据通过程序化数值分析获得终值数据，与自动化分析兼容，由检测数据直接得到检测结果，不仅可操作性和可重复性强，同时不受任何认为因素的干扰，具有极强的实用性和适用性。与此同时，本发明有现有技术相比另一个十分突出的优点在于其时效性，本发明的数值分析过程通过编程实现自动化，从而达到检测结果的即时获取，与现有技术的长耗时相比，完全是质的不同和提升。

具体实施方式

以下实施例详细说明了本发明。本发明所使用的各种原料及各项设备均为常规市售产品，均能够通过市场购买直接获得。

实施例1、原始数据过程。

我厂设计了专用的检测冲压设备和不同类型的冲头，在冲头后座安装压力传感器，用于原始数据的检测获取。其实施步骤包括：

⑴固定夹持电池极板：将待测电池极板水平地固定夹持到测试仪器的栅格凹槽中，使得待测电池极板与测试仪器的冲头安装位在竖直方向上进精准对位。

⑵安装冲头：根据待测电池极板的型号安装对应的冲头，冲头的尖端尺寸不大于待测电池极板所落位的栅格凹槽的尺寸；冲头上方连有压力传感器。

⑶原始数据获取：开机后，通过减速器控制电机带动冲头以v＝0.2mm/s的速度匀速下降，冲头接触待测电池极板后压力传感器产生压力数据，记录整个穿透过程压力数据随时间的变化过程。

实施例2、数值模型的建立。

⑴提取实施例1所记录的压力数据p和时间数据t，由于压力传感器的刷新频率不可能无限小，因此所得p和t均为离散数据，但二者具备总数目和次序上的一一对应，因此构成两组与仪器的刷新频率正相关的n维空间向量。

⑵以压力数据p为函数值，采用拉格朗日插值多项式对上步所得的两组n维空间向量进行插值归化处理，得到连续的拟合函数方程p＝p(t)---式Ⅰ。

实施例3、初步数据处理。

⑴极值分析：对式Ⅰ进行一阶微分，解方程dp/dt＝0得到若干极值点t₁-t_k。

⑵最值分析：压力的最值点位于若干个极值点t₁-t_k之中；考虑最值点附近p数据剧烈变动，故对于每个极值点定义z_k ²为最值的特征值，其中z＝p(tk)-p(t_k-s/v)，即冲头在S＝0.05mm行程内压力差值的平方；最后，由z_k ²的最值确定p的最值p_i，其对应的时间点为极值点t_i，i选自1-k。

实施例4、内聚分析。

将待测电池极板的p_i与同型号标准品的p_i标比对，定义内聚系数α＝[(p_i-p_i标)/p_i标]²，认为，α＜0.05则内聚分析合格，α＜0.01则内聚分析优良；α＝0为标准品。

实施例5、均匀度分析。

对于实施例2中建立的函数，选取连续拟合函数p＝p(t)在t＞t_i(实施例3给出)的部分，对应电池极板由击穿至脱离的数值过程，其二阶导数β＝d²p/dt²对应黏附均匀度数值，当β＝0为绝对均匀黏附。

实施例6、黏附分析。

对于黏附均匀的电池极板，类似在实施例5取连续拟合函数p＝p(t)在t＞t_i的部分，其一阶微分dp＜0，故取y＝(-dp/dt)/v，为考虑了冲头速度之后的重整化黏附度，因此定义黏附系数γ＝[(y-y_标)/y_标]²，认为，γ＜0.05则黏附系数合格，γ＜0.01则黏附系数优良；γ＝0为标准品。

上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (6)

1.基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法，适用于均匀、无孔的电池极板的质量检测，其特征在于：该方法包含如下步骤：

A、原始数据过程：

A-1、固定夹持电池极板：将待测电池极板水平地固定夹持到测试仪器的栅格凹槽中，使得待测电池极板与测试仪器的冲头安装位在竖直方向上精准对位；

A-2、安装冲头：根据待测电池极板的型号安装对应的冲头，冲头的尖端尺寸不大于待测电池极板所落位的栅格凹槽的尺寸；冲头上方连有压力传感器；

A-3、原始数据获取：开机后，通过减速器控制电机带动冲头以v=（0.1-0.3）mm/s的速度匀速下降，冲头接触待测电池极板后压力传感器产生压力数据，记录整个穿透过程压力数据随时间的变化过程；

B、数值模型的建立：

B-1、提取步骤A-3所记录的压力数据p和时间数据t，由于压力传感器的刷新频率不可能无限小，因此所得p和t均为离散数据，但二者具备总数目和次序上的一一对应，因此构成两组与仪器的刷新频率正相关的n维空间向量；

B-2、以压力数据p为函数值，采用拉格朗日插值多项式对上步所得的两组n维空间向量进行插值归化处理，得到连续的拟合函数方程p=p（t），记为式Ⅰ；

C、内聚分析：

C-1、极值分析：对式Ⅰ进行一阶微分，解方程dp/dt=0得到若干极值点t₁-t_k；

C-2、最值分析：理想情况下空间维度n无限大，则上步所得极值点仅有一个，构成最值点；通常解得的极值点多于一个，则压力的最值点位于极值点t₁-t_k之中；考虑最值点附近p数据剧烈变动，故对于每个极值点定义z_k ²为最值的特征值，其中z=p（t_k）-p（t_k-s/v），即冲头在s行程内压力差值的平方；最后，由z_k ²的最值确定p的最值p_i，其对应的时间点为极值点t_i，i选自1-k；

C-3、基于最值的内聚分析：将待测电池极板的p_i与同型号标准品的p_i标比对，定义内聚系数α=[（p_i-p_i标）／p_i标]²，认为，α＜0.05则内聚分析合格，α＜0.01则内聚分析优良；

步骤C-2中，取s =0.02 mm-0.1 mm。

2.根据权利要求1所述的基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法，其特征在于：该方法还包含如下步骤：

D、黏附分析：

D-1、黏附均匀度：选取连续拟合函数p=p（t）在t＞t_i的部分，对应电池极板由击穿至脱离的数值过程，其二阶导数β=d²p/dt²对应黏附均匀度数值，当β=0为绝对均匀黏附；

D-2、黏附系数：对于黏附均匀的电池极板，类似于粘附均匀度分析在连续拟合函数p=p（t）的t＞t_i部分，其一阶微分dp＜0，故取y=（-dp/dt）/v，为考虑了冲头速度之后的重整化黏附度，因此定义黏附系数γ=[（y-y_标）／y_标]²，认为，γ＜0.05则黏附系数合格，γ＜0.01则黏附系数优良。

3.根据权利要求1所述的基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法，其特征在于：步骤A中，采用冲压设备并在冲头上安装压力传感器进行检测操作。

4.根据权利要求1所述的基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法，其特征在于：步骤A-3中，冲头以v=0.2 mm/s的速度匀速下降。

5.根据权利要求1所述的基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法，其特征在于：步骤C-2中，取s =0.05 mm。

6.根据权利要求2所述的基于数值分析的铅炭动力电池极板检测方法，其特征在于：步骤D之后，进一步测试极板不同位置的厚度，以间接反映涂板过程的均匀性。