CN112763919B - 一种动力电池內短路异常的检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池的技术领域，具体涉及一种动力电池內短路异常的检测方法，包括步骤一、将化成后的电池放到充放电设备中；步骤二、将若干个探头分别与电池的正极、负极及外壳接触，并确保始终接触良好；步骤三、对电池进行至少半个循环的充放电；步骤四、在电池进行充放电时，动态监控电池的边电压，若电压发生异常变动时，判定为內短路异常并筛选出来，若电压在预设范围内，则进入下一道工序。本发明通过在电池循环过程中对边电压的变化进行监测，能够提高检测电池內短路异常的准确性，降低发生漏检的情况，从而提高电池的质量。
Description
技术领域
本发明属于电池的技术领域，具体涉及一种动力电池內短路异常的检测方法及系统。
背景技术
如今，各国都在大力发展绿色、高效二次电池。锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。在动力电池生产过程中，存在异物引入或电芯撞伤的可能，这样的电芯若是做成成品电池，在电芯内短路的状态下，与正常电芯无异，但电芯内部已发生轻微短路，若是这种异常电芯下线并装配到整车中，将形成极大的安全隐患，电芯随时会因为内部短路而发生失效，因此，将这种内部发生轻微短路的异常电池挑出，显得尤为重要。
常规的內短异常电芯挑选的方式，是利用电芯化成或容量后，常温存储计算压降的方式进行筛选。由于动力电池，特别是容量较大的双卷芯或四卷芯的电芯，卷芯之间采用并联的方式连接，这种电池每个卷芯的正负极电压均相同，即使其中一个卷芯发生意外而发生微短路，其他卷芯的电压不会快速发生变化，若继续采用监测正负极压降的方式检测异常电芯，检测灵敏度相对较低，且存在漏检的可能。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种动力电池內短路异常的检测方法，通过在电池循环过程中对边电压的变化进行监测，能够提高检测电池內短路异常的准确性，降低发生漏检的情况，从而提高电池的质量。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种动力电池內短路异常的检测方法，包括步骤一：将化成后的电池放到充放电设备中；步骤二：将若干个探头分别与电池的正极、负极及外壳接触，并确保始终接触良好；步骤三：对电池进行至少半个循环的充放电；步骤四：在电池进行充放电时，动态监控电池的边电压，若电压发生异常变动时，判定为內短路异常并筛选出来，若电压在预设范围内，则进入下一道工序。
作为本发明所述的一种动力电池內短路异常的检测方法的一种改进，所述步骤二中，所述探头的数量为至少三个，将其中两个所述探头分别接触所述正极和所述负极，同时将另一个所述探头接触外壳。
作为本发明所述的一种动力电池內短路异常的检测方法的一种改进，所述步骤四中，所述电压发生异常变动，包括：
所述边电压出现不稳定的上下波动，所述边电压未下降到0V以下；或所述边电压平稳变化，所述正极和所述外壳之间的电压下降0V以下。
作为本发明所述的一种动力电池內短路异常的检测方法的一种改进，所述步骤四中，所述动态监控包括：
将电压传感器连接于若干个探头，采集所述边电压，得到监控数据。
作为本发明所述的一种动力电池內短路异常的检测方法的一种改进，所述步骤四中，还包括：
采用压力夹具设备对电池的大面进行夹具压力测试，若电压发生波动时，判定为內短路异常并筛选出来。
作为本发明所述的一种动力电池內短路异常的检测方法的一种改进，所述电压发生波动，包括：所述正极和所述外壳之间的电压增大，所述负极和所述外壳之间的电压减小。
作为本发明所述的一种动力电池內短路异常的检测方法的一种改进，所述正极和所述外壳之间的电压、及所述负极和所述外壳之间的电压。
作为本发明所述的一种动力电池內短路异常的检测方法的一种改进，所述外壳包括电池的顶盖或壳体。
作为本发明所述的一种动力电池內短路异常的检测方法的一种改进，所述电池内设置有若干个电芯，若干个所述电芯并联连接。
本发明的目的之二在于提供一种动力电池內短路异常的检测系统，包括充放电单元，用于对电池进行充放电；电压传感单元，用于实时采集所述电池的边电压；处理单元，连接于所述电压传感单元，用于判断所述边电压数据是否异常。
本发明的有益效果在于，本发明包括步骤一、将化成后的电池放到充放电设备中；步骤二、将若干个探头分别与电池的正极、负极及外壳接触，并确保始终接触良好；步骤三、对电池进行至少半个循环的充放电；步骤四、在电池进行充放电时，动态监控电池的边电压，若电压发生异常变动时，判定为內短路异常并筛选出来，若电压在预设范围内，则进入下一道工序。电池在化成后，部分内部发生轻微短路的电芯无法在短期内显现出异常，对于正极大电阻或正极绝缘的电池，若电池内部发生內短路，在电池会在做容量测试时，其边电压，即正极与外壳、负极与外壳会因为正负极的短路，而出现明显的异常波动，同时，正极与外壳电压也会因为正负极片的短路，而在容量测试过程发生电压下降到0V以下，这种异常十分明显，且灵敏度相对正负极电压的监测更高，因此，利用本发明的方法，将电池放置到充放电设备中，其中两个探头在接触电池的正极、负极进行充放电的同时，另一个探头与电池的外壳体保持接触，即，在电池进行充放电的过程中，正负极电压在得到监控的同时，正极与外壳、负极与外壳通过电压传感器同步得到监控，当电池内部发生内部短路时，正极与外壳之间的电压、负极与外壳之间的电压会在充放电过程中发生波动，并且正极与外壳之间的电压甚至会出现电压掉负值的情况出现，具有探测过程效果明显、探测周期短、效率高的特点。本发明通过在电池循环过程中对边电压的变化进行监测，能够提高检测电池內短路异常的准确性，降低发生漏检的情况，从而提高电池的质量。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
图1为本发明中实施方式一的检测示意图。
图2为本发明中实施方式一的电位采集图和电路示意图。
图3为本发明中实施方式一的正常边电压变化曲线。
图4为本发明中实施方式一的异常边电压变化曲线。
图5为本发明中实施方式二的检测示意图。
其中，附图标记说明如下：
1-电池；
2-探头；21-设备探头；22-边电压探头；
31-正极；32-负极；
5-外壳；
6-压力夹具设备。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图1～5对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施方式一
一种动力电池內短路异常的检测方法，包括：
步骤一：将化成后的电池1放到充放电设备中；
步骤二：将若干个探头2分别与电池1的正极31、负极32及外壳5接触，并确保始终接触良好；
步骤三：对电池1进行至少半个循环的充放电；
步骤四：在电池1进行充放电时，动态监控电池1的边电压，若电压发生异常变动时，判定为內短路异常并筛选出来，若电压在预设范围内，则进入下一道工序。
需要说明的是：本发明的检测方法中，电池在化成后，部分内部发生轻微短路的电芯无法在短期内显现出异常，对于正极大电阻或正极绝缘的电池1，参见图3和图4所示，若电池1内部发生內短，在电池1会在做容量测试时，其边电压，即正极31与外壳5、负极32与外壳5会因为正负极的短路，而出现明显的异常波动，同时，正极31与外壳5电压也会因为正负极片的短路，而在容量测试过程发生电压下降到0V以下，这种异常十分明显，且灵敏度相对正负极电压的监测更高，因此，利用本发明的方法，参见图1所示，将电池1放置到充放电设备中，其中两个探头2在接触电池1的正极31、负极32进行充放电的同时，另一个探头2与电池1的外壳5体保持接触，即，在电池1进行充放电的过程中，正负极电压在得到监控的同时，正极31与外壳5、负极32与外壳5通过电压传感器同步得到监控，当电池1内部发生内部短路时，正极31与外壳5之间的电压、负极32与外壳5之间的电压会在充放电过程中发生波动，并且正极31与外壳5之间的电压甚至会出现电压掉负值的情况出现，具有探测过程效果明显、探测周期短、效率高的特点。
于本实施方式中，对电池1进行一个或半个循环的充放电，为了监测方便，外壳5的电位的采集点可以设置在电池1的顶盖，即非极柱处，并不局限于电池1的顶盖的固定位置，参见图2所示，监测边电压同样可以达到检测的效果，探头2不局限与圆柱型探针，只要能良好接触即可，电池1可以是单体的形式或模组的形式，可以为一个或多个。
在根据本发明的动力电池內短路异常的检测方法中，步骤二中，探头2的数量为至少三个，将其中两个探头2分别接触正极31和负极32，同时将另一个探头2接触外壳5。具体的，探头2的数量为三个，可以分为设备探头21和边电压探头22，其中，两个设备探头21分别接触正极31和负极32进行充放电的同时，第三个边电压探头22与电池1的外壳5保持接触，这样在电池1进行充放电的过程中，正负极电压可得到监控的同时，正极31与外壳5之间的电压、负极32与外壳5之间的电压也可同步得到监控。
在根据本发明的动力电池內短路异常的检测方法中，参见图2所示，步骤四中，电压发生异常变动，包括：
边电压出现不稳定的上下波动，边电压未下降到0V以下；或边电压平稳变化，正极31和外壳5之间的电压下降0V以下。
需要说明的是：边电压异常主要是两种形式，即，1、正负极边电压出现不稳定的上下波动，此种情况，边电压未必会下降到0V以下；2、边电压平稳变化并正极壳体电压下降到0V以下，防止部分边电压异常未降低0V以下，而没有监测出来的情况，有助于提高动力电池內短路异常检测的精度。
在根据本发明的动力电池內短路异常的检测方法中，步骤四中，动态监控包括：
将电压传感器连接于若干个探头2，采集边电压，得到监控数据。
需要说明的是：电压传感器是一种能感知被测电压，一定时间内将获得的电压转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号的传感器，主要用于测量电网中波形畸变较严重的电压或电流信号，也可以测量方波，三角波等非正弦波形，同传统的互感器和分流器相比，电压传感器精度高，响应快，线性好，频带宽，过载强和不损失测量能量等优点。
在根据本发明的动力电池內短路异常的检测方法中，边电压为正极31和外壳5之间的电压、及负极32和外壳5之间的电压。
在根据本发明的动力电池內短路异常的检测方法中，外壳5包括电池1的顶盖或壳体。为了监测方便，外壳5的电位的采集点可以设置在电池1的顶盖或壳体，并不局限于顶盖或壳体的固定位置，在监测边电压时，同样可以达到检测的效果。
在根据本发明的动力电池內短路异常的检测方法中，电池1内设置有若干个电芯，若干个电芯并联连接。
需要说明的是：动力电池包括电芯，电芯包括正极片、隔膜及负极片，可以顺序堆叠并卷绕，正极片包括正极集流体，以及涂覆于正极集流体表面的正极活性材料，负极片包括负极集流体，以及涂覆于负极集流体表面的负极活性材料，第一极耳连接于正极集流体，第二极耳连接于负极集流体，正极集流体的边缘处可具有未被正极活性材料覆盖的空白区，第一极耳可直接通过裁切空白区形成。同样的，第二极耳可直接通过裁切负极集流体的空白区，此外，第一极耳和第二极耳也可以通过焊接分别固定于正极片和负极片的空白区，可采用激光焊接的方式，将第一极耳与第一极柱连接，第二极耳与第二极柱连接，电池内短路异常可以是正极片和负极片之间发生短路，或其他电池内短路情况。
实施方式二
与实施方式一不同的是：参见图5所示，本实施方式的还包括采用压力夹具设备6对电池1的大面进行夹具压力测试，若电压发生明显波动时，判定为內短路异常并筛选出来，其中，电压发生明显波动，包括正极31和外壳5之间的电压增大，负极32和外壳5之间的电压减小。在电池1生产过充中，由于内部残留空间的存在，即使引入异物，若未达到一定条件，如压力、极片膨胀，不会在短期内引发内部短路，若利用实施方式一的方案检测电芯内部异常短路可能会发生失效，因此，对于实施方式一的方案进行改进，将电池1用容量设备进行满充，电池1满充后的鼓胀程度达到最大，此时，利用设备探头21和边电压探头22对电池1的正负极柱以及外壳5进行接触，配合电压传感器对正极31与外壳5之间的电压、负极32与外壳5之间的电压实施监控，然后，利用压力夹具设备6对电池1的大面进行夹具压力测试，在不影响电池1外观情况下进行测试，当电池1内部异物在压力的作用下，导致正负极片短路或是负极32与外壳5接触短路，边电压的数值均会发生明显的跳动，正极31与外壳5之间的电压会发生明显增大，而负极32与外壳5之间电压则会发生明显变小，由此可判定电池1为异常电池。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
实施方式三
一种动力电池內短路异常的检测系统，包括充放电单元，用于对电池1进行充放电；电压传感单元，用于实时采集电池1的边电压；处理单元，连接于电压传感单元，用于判断边电压数据是否异常。
可以理解的是，上述对于各个单元的限定仅仅是功能性的，实际上任何可以实现本发明的系统都可以。在本发明的另一种实施例中，处理单元还可以判断电流是否异常或功率是否异常，都会采取如前所述的对应操作。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (9)
1.一种动力电池內短路异常的检测方法，其特征在于，包括：
步骤一：将化成后的电池(1)放到充放电设备中；
步骤二：将若干个探头(2)分别与电池(1)的正极(31)、负极(32)及外壳(5)接触，并确保始终接触良好；
步骤三：对电池(1)进行至少半个循环的充放电；
步骤四：在电池(1)进行充放电时，将电池(1)进行满充，电池(1)满充后的鼓胀程度达到最大，动态监控电池(1)的边电压，然后，利用压力夹具设备（6）对电池（1）的大面进行夹具压力测试，在不影响电池（1）外观情况下进行测试，若电压发生异常变动时，判定为內短路异常并筛选出来，若电压在预设范围内，则进入下一道工序。
2.如权利要求1所述的一种动力电池內短路异常的检测方法，其特征在于，所述步骤二中，所述探头(2)的数量为至少三个，将其中两个所述探头(2)分别接触所述正极(31)和所述负极(32)，同时将另一个所述探头(2)接触所述外壳(5)。
3.如权利要求1所述的一种动力电池內短路异常的检测方法，其特征在于，所述步骤四中，所述电压发生异常变动，包括：
所述边电压出现不稳定的上下波动，所述边电压未下降到0V以下；或所述边电压平稳变化，所述正极(31)和所述外壳(5)之间的电压下降0V以下。
4.如权利要求1所述的一种动力电池內短路异常的检测方法，其特征在于，所述步骤四中，所述动态监控包括：
将电压传感器连接于若干个所述探头(2)，采集所述边电压，得到监控数据。
5.如权利要求4所述的一种动力电池內短路异常的检测方法，其特征在于，所述电压发生波动，包括：所述正极(31)和所述外壳(5)之间的电压增大，所述负极(32)和所述外壳(5)之间的电压减小。
6.如权利要求1所述的一种动力电池內短路异常的检测方法，其特征在于：所述边电压为所述正极(31)和所述外壳(5)之间的电压、及所述负极(32)和所述外壳(5)之间的电压。
7.如权利要求1所述的一种动力电池內短路异常的检测方法，其特征在于：所述外壳(5)包括电池(1)的顶盖或壳体。
8.如权利要求1所述的一种动力电池內短路异常的检测方法，其特征在于：所述电池(1)内设置有若干个电芯，若干个所述电芯并联连接。
9.一种动力电池內短路异常的检测系统，用于如权利要求1~8任一项所述的检测方法，其特征在于，包括：
充放电单元，用于对电池(1)进行充放电；
电压传感单元，用于实时采集所述电池(1)的边电压；
处理单元，连接于所述电压传感单元，用于判断所述边电压数据是否异常。
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