CN112736300A - 一种全自动锂离子电池ocv测试机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动锂离子电池OCV测试机，包括电气控制柜(3)；电气控制柜(3)的顶部中间位置，安装有锂离子电池OCV测试机构；电气控制柜(3)的顶部左右两侧分别具有扫码工位(2)和下料缓冲工位(6)；扫码工位(2)的左侧具有上料工位(1)；下料缓冲工位(6)的右侧具有下料工位(7)；其中，上料工位、扫码工位、下料缓冲工位和下料工位顶部，分别用于放置一个托盘；上料工位、扫码工位、电气控制柜、下料缓冲工位和下料工位顶部分别安装有一个托盘检测传感器。本发明适用于锂离子动力电池测试工序，能够将托盘扫码、OCV(开路电压)测试和测试数据上传三个工序结合起来，显著提升了电池测试工序的生产效率。

Description

一种全自动锂离子电池OCV测试机

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种全自动锂离子电池OCV测试机。

背景技术

随着全球范围内的能源危机及环境污染问题的日益严重，寻找绿色可持续发展的新能源己成为能源领域的主要发展方向。

电动汽车作为一种节能环保的新能源交通工具，正在得到迅速发展，锂离子电池，因具有能量密度高、循环寿命长、绿色无污染等优点，使其成为备受瞩目的动力电源之一。

目前，业内锂离子电池的后序OCV(开路电压)测试，大多采用人工扫码、测试和数据录入，由于操作人员长时间重复同一种劳动，容易产生疲劳，无法保证测试的准确性，在测试过程中，容易出现操作失误，造成不可挽回的损失。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其既能解决人工造成的操作失误问题，又能节约人力成本、提升整个测试工序的自动化水平。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种全自动锂离子电池OCV测试机。

为此，本发明提供了一种全自动锂离子电池OCV测试机，其包括电气控制柜；

电气控制柜的顶部中间位置，安装有锂离子电池OCV测试机构；

其中，电气控制柜的顶部左右两侧，分别具有扫码工位和下料缓冲工位；

扫码工位的左侧，具有上料工位；

下料缓冲工位的右侧，具有下料工位；

其中，上料工位、扫码工位、下料缓冲工位和下料工位顶部，分别用于放置一个托盘；

其中，上料工位、扫码工位、电气控制柜、下料缓冲工位和下料工位顶部，分别安装有第一托盘检测传感器、第二托盘检测传感器、第三托盘检测传感器、第四托盘检测传感器和第五托盘检测传感器。

优选地，上料工位、扫码工位、下料缓冲工位和下料工位上，分别安装有各自的托盘传送机构；

托盘传送机构的顶部，用于传送托盘。

优选地，上料工位、扫码工位、下料缓冲工位和下料工位上，分别安装有阻挡气缸。

优选地，扫码工位上安装有扫码枪，扫码枪用于对扫码工位顶部的托盘上的条形码进行扫描。

优选地，扫码枪，通过数据线与上位机相连接。

优选地，锂离子电池OCV测试机构，包括托盘固定装置、测试针板、下压气缸和OCV测试仪表；

两个下压气缸的活塞杆顶部，与测试针板的左右两端底部相连接；

测试针板的顶部，安装有OCV测试仪表；

OCV测试仪表的检测端，与测试针板上的测试探针相连接；

托盘固定装置，位于测试针板的正下方；

测试针板的底面，等间距设置有多个垂直分布的测试探针。

优选地，OCV测试仪表，通过数据线与上位机相连接。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种全自动锂离子电池OCV测试机，其设计科学，适用于锂离子动力电池测试工序，能够将托盘扫码、OCV(开路电压)测试和测试数据上传三个工序结合起来，显著提升了电池测试工序的生产效率，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1a为本发明提供的一种全自动锂离子电池OCV测试机的整体结构正面结构示意图；

图1b为本发明提供的一种全自动锂离子电池OCV测试机的俯视图；

图1c为在本发明提供的一种全自动锂离子电池OCV测试机中，安装有托盘移送气缸和托盘移送支架的扫码工位的立体结构示意图；

图1c为本发明提供的一种全自动锂离子电池OCV测试机中。安装有托盘移送气缸和托盘移送支架的扫码工位的立体结构示意图；

图1d为本发明提供的一种全自动锂离子电池OCV测试机中，OCV测试机构的结构示意图；

图1e为本发明提供的一种全自动锂离子电池OCV测试机中，OCV测试机构具有的测试针板的俯视图；

图2为本发明提供的一种全自动锂离子电池OCV测试机的工作流程图；

图3为本发明提供的一种全自动锂离子电池OCV测试机的电气控制柜布局图；

图4为本发明提供的一种全自动锂离子电池OCV测试机的控制面板示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。

对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图1a至图4，本发明提供了一种全自动锂离子电池OCV测试机，包括电气控制柜3；

电气控制柜3的顶部中间位置，安装有锂离子电池OCV测试机构100；

其中，电气控制柜3的顶部左右两侧，分别具有扫码工位2和下料缓冲工位6；

扫码工位2的左侧，具有上料工位1；

下料缓冲工位6的右侧，具有下料工位7；

其中，上料工位1、扫码工位2、下料缓冲工位6和下料工位7顶部，分别用于放置一个托盘；

其中，上料工位1、扫码工位2、电气控制柜3、下料缓冲工位6和下料工位7顶部，分别安装有第一托盘检测传感器11、第二托盘检测传感器12、第三托盘检测传感器13、第四托盘检测传感器14和第五托盘检测传感器15(例如采用接近开关)。

在本发明中，具体实现上，上料工位1、扫码工位2、下料缓冲工位6和下料工位7上，分别安装有各自的托盘传送机构，例如托盘移送传送轮或者托盘传送带；

托盘传送机构的顶部，用于传送托盘。

需要说明的是，托盘移送传送轮由驱动电机驱动，进行顺时针转动，能够将其上放置的物体从左到右传送，托盘移送传送轮为现有公知的常规的技术，在此不再赘述。

在本发明中，具体实现上，上料工位1、扫码工位2、下料缓冲工位6和下料工位7上，分别安装有阻挡装置(例如阻挡气缸)。

需要说明的是，阻挡气缸主要用于生产线上托盘的止停，所以也叫止动气缸，由于其工作行程固定，因此也叫定程杆气缸。阻挡气缸的顶部输出端向上，当其伸出时，其顶部输出端高于所安装的工位的顶面，从而对该工位上的托盘形成阻挡。

各自的托盘传送机构，例如托盘移送传送轮或者托盘传送带。

在本发明中，具体实现上，扫码工位2上安装有托盘移送气缸8及托盘移送支架80；

具体实现上，移送气缸8上的移动台与托盘移送支架80下部相连接；

托盘移送支架80与其下方的托盘相接触。

需要说明的是，移送气缸8带动托盘移送支架80，能够将扫码工位的托盘移送至OCV测试工位(即OCV测试机构100所在的位置)，同时将OCV测试工位的托盘移送至下料缓冲工位(移动气缸8动力输出端，连接有用于向右推动托盘的托板)。

在本发明中，硬件结构分为三大部分，分别为：上料工位和扫码工位、OCV测试工位、下料工位和下料缓冲工位；每一部分都由合金材料组合并通过内螺纹连接固定，三部分之间通过内螺纹连接固定。

在本发明中，OCV测试机构100由OCV测试仪表9、测试针板4、针板下压气缸5、托盘检测传感器13共4个部分组成。该机构通过托盘移送气缸8带动托盘移送支架80将装有电池的托盘从扫码工位移送到位，待托盘到位，第三托盘检测传感器13感知后，各托盘定位气缸(即阻挡装置，例如阻挡气缸)伸出将托盘固定，然后测试针板4所连接的下压气缸5下压，测试开始。测试过程由中间继电器控制切换各个与测试仪表相连的探针完成。

在本发明中，具体实现上，扫码工位2上安装有扫码枪16，扫码枪16用于对扫码工位2顶部的托盘上的条形码(具体在托盘底面)进行扫描，扫码枪的扫描端与托盘之间没有遮挡。

具体实现上，扫码枪16，通过数据线与上位机相连接，用于将扫描获得的托盘的条形码信息，发送给上位机。

在本发明中，具体实现上，下料工位7的下料口安装有一个按钮盒10，该按钮盒10的上下两端，分别安装一个下料出口阻挡气缸下降按钮和一个蜂鸣器。

需要说明的是，对于本发明，下料工位7末端安装有按钮盒10，用于操作人员按下按钮，使阻挡气缸下降，方便取下托盘，待下料工位传感器(即第五托盘检测传感器15)未检测到托盘达到预设时长(例如5秒)后，发送触发信号给下料工位7上安装的阻挡气缸，阻挡气缸自动上升，便于挡住流转进工位的托盘。

对于本发明，按钮盒10除下料出口阻挡下降按钮外，还安装有蜂鸣器一个，当上位机根据条形码判断出扫码工位2的托盘电池数据未被绑定时，该判断数据会跟随托盘流转至后序工位，当该托盘流转至下料工位7时，待下料工位传感器(即第五托盘检测传感器15)检测到该托盘时，蜂鸣器会响起，提示操作人员此托盘电池数据未与托盘绑定。

在本发明中，具体实现上，锂离子电池OCV测试机构100，包括托盘固定装置(位于该OCV测试工位底部，例如是托盘支撑台)、测试针板4、下压气缸5和OCV测试仪表9；

两个下压气缸5的活塞杆顶部，与测试针板4的左右两端底部相连接；

测试针板4的顶部，安装有OCV测试仪表9；

OCV测试仪表9的检测端，与测试针板4上的测试探针相连接。

托盘固定装置，位于测试针板4的正下方；

测试针板4的底面，等间距设置有多个垂直分布的测试探针。

具体实现上，OCV测试仪表9，与上位机相连接(通过数据线)，用于将测试获得的电池的OCV数据，发送给上位机进行数据存储。

具体实现上，OCV测试仪表9，该仪表型号为日本日置HIOKI 3562电压内阻测试仪。

需要说明的是，锂离子电池OCV测试机构100为本发明专门设计的结构，之前进行OCV测试是人工手动测试的方式。

在本发明中，具体实现上，参见图1e所示，测试针板4的底部左右两端，分别具有多个负极探针41和多个正极探针42。

在本发明中，具体实现上，如图1a所示，托盘流转共五个工位，分别为上料工位1、扫码工位2、OCV测试工位、下料缓冲工位6和下料工位7。

在本发明中，具体实现上，如图2所示，本发明工作流程为：首先托盘上料，然后进行托盘扫码，再判断该托盘电池数据是否与托盘绑定(绑定托盘的条码信息)，若已绑定，则进行OCV测试，若未绑定，则不进行OCV测试，托盘被移送至下料缓冲工位，后托盘被移送到下料工位。

在本发明中，具体实现上，托盘移送气缸8和下压气缸5，可以采用现有的大缸径工业气缸。

在本发明中，具体实现上，扫码枪16为现有技术成熟的、对电池进行条码扫码的设备。

在本发明中，具体实现上，如图3所示，本发明的控制方式采用三菱Q系列PLC及按钮操作面板控制系统。

其中，托盘移送气缸8和下压气缸5等气缸的动作，可以采用PLC控制系统控制实现，动作及时准确。

用于传送托盘的传送轮，采用PLC控制变频器控制异步电机实现。

具体实现上，本发明的PLC控制系统，可以由PLC基板Q35B-E、PLC电源(Q61P)、PLCCPU(Q06HCPU)、输入模块(QX42)、输出模块(QY42P)、网络模块(QD71E71-100)共六个模块组成。

在本发明中，具体实现上，如图4所示，本发明采用按钮操作面板，可以实现设备各气缸及传送轮的手动控制操作。

在本发明中，具体实现上，本发明采集的数据传递，可以采用现有的电脑上位机数据传递系统，通过PLC网络模块进行数据通讯，实现数据传递。

需要说明的是，对于本发明，操作人员将装有电池的托盘按指定方向放入到上料工位1，上料工位1的托盘检测传感器(即第一托盘检测传感器11)检测到托盘后，若扫码工位2无托盘，上料工位中的阻挡气缸下降，上料传送轮开始工作，将托盘移送到扫码工位2；

在托盘到达扫码工位与该工位阻挡接触后停止，扫码工位传感器(即第二托盘检测传感器12)检测到托盘后，扫码抢16扫描托盘条码上传至上位机，判断该托盘电池信息是否已与该托盘绑定，判断结果上传至PLC，如已绑定，则进行OCV测试，如未绑定，则不进行OCV测试；

若OCV测试工位或下料缓冲工位6无托盘时，托盘移送气缸8带动托盘推送框架，将扫码工位2上的托盘移送至OCV测试工位，并将OCV测试工位托盘移送至下料缓冲工位6；

若扫码判断托盘电池信息已绑定，则托盘被移送至OCV测试工位后，传感器(即第三托盘检测传感器13)检测到托盘后，该工位的托盘定位气缸(可以是前、后各2个，左、右各1个)伸出，将托盘固定，然后下压气缸5下压，将测试针板4压在电池上，使各探针与电池的极柱充分接触，然后进行OCV测试。

在OCV测试完成后，若下料缓冲工位6无托盘，则OCV测试工位阻挡气缸下降，下料缓冲工位6的传送轮转动，托盘被托盘移送气缸8移送至下料缓冲工位6。若下料工位7无托盘，则下料缓冲工位6阻挡气缸下降，下料工位7的传送轮转动，托盘被移送到下料工位7。当托盘到达下料工位7后，操作人员按下按钮盒10的上方按钮，待阻挡气缸下降后可将托盘取出，完成整个OCV测试过程。其中，各工位的托盘检测传感器用于检测各工位是否有托盘及托盘是否到位。

为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明的工作原理。

对于本发明，由锂离子电池上料，锂离子托盘扫码，锂离子电池OCV测试、下料缓冲、下料五个工位组成。

首先，操作人员将装有电池的托盘，按指定方向放入到上料工位，上料工位中的托盘移送传送轮，将托盘移送到扫码工位；

接着，扫码工位上的扫码抢，扫描托盘条码以及托盘上的电池二维码信息上传至上位机，判断该托盘电池信息(即电池二维码信息)是否已与该托盘绑定，判断结果上传至可编程控制器PLC，如已绑定，则在OCV测试工位进行OCV测试(触发启动锂离子电池OCV测试机构100)，如未绑定，则在OCV测试工位不进行OCV测试。在OCV测试完成后，托盘被移送至下料缓冲工位，然后托盘被移送到下料工位。

需要说明的是,电池托盘码是条形码，电池码是二维码。

需要说明的是，在前面工序的电池分选系统中，当完成托盘与电芯绑定之后，托盘号和电芯条码(即电池二维码信息)的对应关系信息会存入上位机的数据库中，并且数据库中有一列标志位来表示当前绑定托盘的状态信息，0是已经解绑，1是已绑定待测试分选，3是分选完成等，当上位机通过扫码枪获取到托盘号之后，会根据该托盘号和状态位是1这两个条件，在数据库中查询是否有电芯信息(即该托盘号是否对应托盘上电芯的条码信息)，如果有，这些电芯就是该托盘当前绑定的电芯，因为托盘号和电芯条码都具有唯一性，如果没查到电芯数据，说明当前托盘没有绑定。

当托盘到达下料工位后，操作人员按下按钮盒按钮，待该工位上的阻挡气缸下降后，将托盘取出，完成整个OCV测试过程。

其中，当上位机根据条形码，判断出扫码工位托盘的电池数据未被绑定时，该判断数据会跟随托盘流转至后序工位，当该托盘流转至下料工位时，蜂鸣器会响起，提示操作人员此托盘电池数据未与托盘绑定。

具体实现上，全自动锂离子电池OCV测试机的控制面板位于电气柜正上方OCV测试工位防护门中，用于手动控制各气缸和传送轮动作，其OCV测试数据保存至上位机电脑中，并上传至数据库。

对于本发明，通过本发明的应用，可以实现托盘扫码、OCV测试、测试数据上传三个工序的巧妙结合，提升了电池测试工序生产效率，实现了人员的优化配置，节省了该工序人力成本。

需要说明的是，对于本发明，全自动锂离子电池OCV测试机的控制，源于PLC控制系统，各电池间的测试切换由PLC控制中间继电器完成，中间继电器端子分别与OCV测试仪表9的测试线缆和测试探针连接，本发明使用电池托盘可盛放32只电池，故共使用32个中间继电器，完成电池间的切换。

需要说明的是，本发明通过设计一种全自动锂离子电池OCV测试机，实现了电池托盘扫码、OCV测试、测试数据上传三个工序的结合，在实现锂离子电池自动OCV数据测试，数据上传，满足生产线自动化水平提升的同时，可节约人工测试托盘扫码、OCV测试二次搬运一次，可节省现场员工两名。

为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明的工作过程。

第一步，多工位传送轮移送电池托盘。具体如下：

电池托盘移送采用多工位传送轮，本发明共涉及五个工位，除OCV测试工位采用气缸移送电池托盘外，其余四个工位均采用传送轮移送电池托盘。由于每个托盘需要盛放32块电池，总重量达20公斤以上，采用传送轮传送可节省人力，且配合阻挡气缸动作可实现托盘的精准定位。

第二步，PLC控制中间继电器，实现电池测试间的切换。具体如下：

由于每个托盘电池数量较多，且测试仪表数量有限，采用PLC控制中间继电器，来实现电池测试间的切换，既能节约仪表使用数量，又可将测试时间控制在有效范围内，使其能够快速准确完成每块电池的OCV数据测试，保障设备工作节拍及时、高效、稳定。

此外，对于本发明，通过可编程逻辑控制器(PLC)、操作面板、测试软件界面相联合，实现整体控制。具体为：本发明操作面板位于OCV测试工位防护门中，可通过操作面板中的按钮和旋钮，实现设备整体手动与手自动功能切换。便于设备人员调试设备。现场工作人员可以通过测试软件界面中显示的测试结果，来判断出测试电池及测试工装状态。

与现有技术相比较，本发明提供的全自动锂离子电池OCV测试机，具有如下有益效果：

1、采用传送轮移送托盘，运行高效、稳定、节省人力；

2、采用可编程逻辑控制器PLC进行设备的整体控制，节约空间，提高稳定性；

3、可以采用软件界面实现测试数据显示、上传，信息集成率高，可靠性高，便于操作；

4、本发明的结构设计合理，操作简单，将托盘扫码、OCV测试、测试数据上传三个工序结合起来，提升生产线自动化水平，减少两名线体操作人员。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种全自动锂离子电池OCV测试机，其设计科学，适用于锂离子动力电池测试工序，能够将托盘扫码、OCV(开路电压)测试和测试数据上传三个工序结合起来，显著提升了电池测试工序的生产效率，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种全自动锂离子电池OCV测试机，其特征在于，包括电气控制柜(3)；

电气控制柜(3)的顶部中间位置，安装有锂离子电池OCV测试机构(100)；

其中，电气控制柜(3)的顶部左右两侧，分别具有扫码工位(2)和下料缓冲工位(6)；

扫码工位(2)的左侧，具有上料工位(1)；

下料缓冲工位(6)的右侧，具有下料工位(7)；

其中，上料工位(1)、扫码工位(2)、下料缓冲工位(6)和下料工位(7)顶部，分别用于放置一个托盘；

其中，上料工位(1)、扫码工位(2)、电气控制柜(3)、下料缓冲工位(6)和下料工位(7)顶部，分别安装有第一托盘检测传感器(11)、第二托盘检测传感器(12)、第三托盘检测传感器(13)、第四托盘检测传感器(14)和第五托盘检测传感器(15)。

2.如权利要求1所述的全自动锂离子电池OCV测试机，其特征在于，上料工位(1)、扫码工位(2)、下料缓冲工位(6)和下料工位(7)上，分别安装有各自的托盘传送机构；

托盘传送机构的顶部，用于传送托盘。

3.如权利要求1所述的全自动锂离子电池OCV测试机，其特征在于，上料工位(1)、扫码工位(2)、下料缓冲工位(6)和下料工位(7)上，分别安装有阻挡气缸。

4.如权利要求1所述的全自动锂离子电池OCV测试机，其特征在于，扫码工位(2)上安装有扫码枪(16)，扫码枪(16)用于对扫码工位(2)顶部的托盘上的条形码进行扫描。

5.如权利要求4所述的全自动锂离子电池OCV测试机，其特征在于，扫码枪(16)，通过数据线与上位机相连接。

6.如权利要求1至5中任一项所述的全自动锂离子电池OCV测试机，其特征在于，锂离子电池OCV测试机构(100)，包括托盘固定装置、测试针板(4)、下压气缸(5)和OCV测试仪表(9)；

两个下压气缸(5)的活塞杆顶部，与测试针板(4)的左右两端底部相连接；

测试针板(4)的顶部，安装有OCV测试仪表(9)；

OCV测试仪表(9)的检测端，与测试针板(4)上的测试探针相连接；

托盘固定装置，位于测试针板(4)的正下方；

测试针板(4)的底面，等间距设置有多个垂直分布的测试探针。

7.如权利要求6所述的全自动锂离子电池OCV测试机，其特征在于，OCV测试仪表(9)，通过数据线与上位机相连接。

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