CN116930799B - 一种电池片在线方阻检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池片检测的技术领域，公开了一种电池片在线方阻检测系统，包括在皮带处于运动状态下，对承载皮带上的电池片进行交变压信号的采集，对电池片的光敏电阻的阻值进行计算，将计算的光敏电阻的阻值结果返回至工控机中；通过传感器得到电池片的导电栅格图像，在电池片中，导电片层的厚度是均匀的，导线具有相同的厚度，在导线厚度相同的情况下，对导线电阻进行计算；将第一状态值与第二状态值进行关联，得到综合安全系数；将计算数据通过电信连接的方式返回工控机中，通过对计算数据进行读取，判断电池方阻的健康状态，电池健康状态通过高斯混合模型的重叠部分计算得出。
Description
技术领域
本发明涉及电池片检测的技术领域，尤其涉及一种电池片在线方阻检测系统。
背景技术
随着可再生能源和电动汽车的普及，对电池的需求也在不断增加，电池片是电池的核心不分，其质量和性能对整个电池的性能有着至关重要的影响，方阻是评价电池片性能的一个重要参数，因此，一种准确、快速且可靠的电池片方阻检测系统对于保证电池的质量和性能至关重要。
现有的电池片方阻检测大多是接触式测量，通过电级接触电池片的表面来测量电阻，这种测量方式容易对电池片造成损伤，尤其是在电池表面涂有导电层时，接触测量容易破坏导电层，影响电池片的性能，接触式测量还容易受到接触点热效应的影响，导致测量的结果不准确，耗费时间长，无法满足高速生产线上的要求。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有电池片方阻检测系统存在接触式测量受到接触点损伤以及接触点热效应，导致测量的结果不准确，耗费时间长的问题，提出了本发明。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电池片在线方阻检测系统，包括第一状态值计算模块、第二状态值计算模块、安全系数模块以及电池方阻健康状态判断模块；
第一状态值计算模块：在皮带处于运动状态下，对承载皮带上的电池片进行交变压信号的采集，对电池片的光敏电阻的阻值进行计算，将计算的光敏电阻的阻值结果返回至工控机中；
第二状态值计算模块：通过传感器得到电池片的导电栅格图像，在电池片中，导电片层的厚度是均匀的，导线具有相同的厚度，在导线厚度相同的情况下，对导线电阻进行计算；
安全系数模块：将第一状态值与第二状态值进行关联，得到综合安全系数；
电池方阻健康状态判断模块：将计算数据通过电信连接的方式返回工控机中，通过对计算数据进行读取，判断电池方阻的健康状态，电池健康状态通过高斯混合模型的重叠部分计算得出。
作为本发明所述一种电池片在线方阻检测系统的一种优选方案，其中：第一状态值计算模块在皮带处于运动状态下，对承载皮带上的电池片进行交变压信号的采集，具体包括以下步骤：
S1、当皮带处于运动状态时，对皮带的运动状态进行检测，获取皮带的运动速度，当运动速度超过预设的阈值，启动驱动器，驱动器提供高频激光照射在电池上，高频激光信号打在电池片上产生交变光电压，采集板进行信号采集，计算电池片的光敏电阻的阻值，光敏电阻阻值的具体计算方法如下：
其中，R表示光敏电阻的阻值，RO表示光敏电阻的基准阻值，K是个常数，用来表示光敏电阻阻值变化的程度，I表示施加的光强，IO是一个参考光强值，n表示光强度的指数值，进一步的，光强度的具体计算方法如下：
其中，I表示施加的光强，E表示光波的光能量，S表示光敏电阻接受光能量的面积，将计算的光敏电阻的阻值结果返回至工控机中；
S2、交变光电压是指光敏电阻的阻值随着射入光线的强弱改变，入射光强，阻值减小，入射光弱，阻值增大；
进一步的，在进行光敏电阻测量之前，先对光敏电阻进行暗处理，以消除暗电流的影响，将光敏电阻防止在一个完全黑暗的环境中，避免任何形式的光照，让光敏电阻充分冷却；
S3、重复步骤S1中光敏电阻阻值的计算过程，进行多次测量，记录多次测量的结果，计算平均值，将光敏电阻的阻值作为第一状态值。
作为本发明所述的一种电池片在线方阻检测系统的一种优选方案，其中：所述第二状态值计算模块通过传感器得到电池片的导电栅格图像，在电池片中，导电片层的厚度是均匀的，导线具有相同的厚度，在导线厚度相同的情况下，导线电阻的具体计算方式如下：
其中，表示在同一层上所有导线都有相同的电阻率和相同的厚度，len表示电池片的长度，k表示电池片的宽度；
进一步的，对于该层上厚度为h的所有导线而言是个常数，在同一层上所有线条都有相同的点租赁部与相同的厚度，将其标记为同一层的方阻值。
作为本发明所述的一种电池片在线方阻检测系统的一种优选方案，其中：所述安全系数模块将第一状态值计算模块得出的状态值记为，将第二状态值计算模块得出的状态值记为/>，在两个状态值至少一个超出阈值时，向外部发出警告，在两者均未超出阈值时，将二者进行关联得到综合安全系数/>，综合安全系数/>的具体计算方式如下：
其中，为权重，其具体值可由用户调整设置；
其中，为第一状态值/>的预期中间值，/>为第二状态值/>的预期中间值，n为获取第一状态值/>与第二状态值的/>的次数。
进一步的，获取综合安全系数的变化形成预测，以固定的时间间隔输出综合安全系数的预测值，监测后续综合安全系数的预测值，当预测值的数量存在二分之一超过警戒阈值时，向外部发出预警。
作为本发明所述的一种电池片在线方阻检测系统的一种优选方案，其中：所述电池方阻健康状态判断模块，所述电池方阻健康状态判断模块将计算数据通过电信连接的方式返回工控机中，通过对计算数据进行读取，判断电池方阻的健康状态，电池健康状态通过高斯混合模型的重叠部分计算得出，具体计算公式如下：
其中，是高斯混合模型密度函数，当两个分部充分重合，则J接近于0，基于电池的健康状态，将随着电池片方阻的升高，绘制出电池片方阻变化的曲线，更为直观的让维修人员和客户理解电池片的健康状况。
进一步的，曲线图记录了当前检测电池片的阻值变化，鼠标移动到对应的点位，能够查看到该点位的具体数据。
本发明的有益效果：
本发明能够准确的监测出电池片的方阻，有助于判断电池片的导电性能可以实现自动化检测，提高检测效率，通过光敏电阻对电池片方阻进行检测，避免了对电池片造成的接触性损伤，通过多次计算去平均值，能够提高检测效率和精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一种电池片在线方阻检测的遮光罩内部结构示意图。
图2为本发明一种电池片在线方阻检测系统结构示意图。
图3为本发明一种电池片在线方阻检测系统流程示意图。
图4为本发明一种电池片在线方阻检测系统结构框图。
图中：
1、遮光罩；2、支架；3、电池片；4、皮带；5、激光头；6、接近开关；
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图3-4，为本发明第一个实施例，提供了一种电池片在线方阻检测系统，此系统包括第一状态值计算模块、第二状态值计算模块、安全系数模块以及电池方阻健康状态判断模块；
第一状态值计算模块：在皮带处于运动状态下，对承载皮带上的电池片进行交变压信号的采集，对电池片的光敏电阻的阻值进行计算，将计算的光敏电阻的阻值结果返回至工控机中；
第二状态值计算模块：通过传感器得到电池片的导电栅格图像，在电池片中，导电片层的厚度是均匀的，导线具有相同的厚度，在导线厚度相同的情况下，对导线电阻进行计算；
安全系数模块：将第一状态值与第二状态值进行关联，得到综合安全系数；
电池方阻健康状态判断模块：将计算数据通过电信连接的方式返回工控机中，通过对计算数据进行读取，判断电池方阻的健康状态，电池健康状态通过高斯混合模型的重叠部分计算得出。
本实施例中，具体需要说明的是第一状态值计算模块，所述第一状态值计算模块在皮带处于运动状态下，对承载皮带上的电池片进行交变压信号的采集，具体包括以下步骤：
S1、当皮带处于运动状态时，对皮带的运动状态进行检测，获取皮带的运动速度，当运动速度超过预设的阈值，启动驱动器，驱动器提供高频激光照射在电池上，高频激光信号打在电池片上产生交变光电压，采集板进行信号采集，计算电池片的光敏电阻的阻值，光敏电阻阻值的具体计算方法如下：
；
其中，R表示光敏电阻的阻值，RO表示光敏电阻的基准阻值，K是个常数，用来表示光敏电阻阻值变化的程度，I表示施加的光强，IO是一个参考光强值，n表示光强度的指数值，进一步的，光强度的具体计算方法如下：
其中，I表示施加的光强，E表示光波的光能量，S表示光敏电阻接受光能量的面积，将计算的光敏电阻的阻值结果返回至工控机中；
S2、交变光电压是指光敏电阻的阻值随着射入光线的强弱改变，入射光强，阻值减小，入射光弱，阻值增大；
进一步的，在进行光敏电阻测量之前，先对光敏电阻进行暗处理，以消除暗电流的影响，将光敏电阻防止在一个完全黑暗的环境中，避免任何形式的光照，让光敏电阻充分冷却；
S3、重复步骤S1中光敏电阻阻值的计算过程，进行多次测量，记录多次测量的结果，计算平均值，将光敏电阻的阻值作为第一状态值。
本实施例中，具体需要说明的是第二状态值计算模块，所述第二状态值计算模块通过传感器得到电池片的导电栅格图像，在电池片中，导电片层的厚度是均匀的，导线具有相同的厚度，在导线厚度相同的情况下，导线电阻的具体计算方式如下：
其中，表示在同一层上所有导线都有相同的电阻率和相同的厚度，len表示电池片的长度，k表示电池片的宽度；
进一步的，对于该层上厚度为h的所有导线而言是个常数，在同一层上所有线条都有相同的点租赁部与相同的厚度，将其标记为同一层的方阻值。
本实施例中，具体需要说明的是安全系数模块，所述安全系数模块将第一状态值计算模块得出的状态值记为，将第二状态值计算模块得出的状态值记为/>，在两个状态值至少一个超出阈值时，向外部发出警告，在两者均未超出阈值时，将二者进行关联得到综合安全系数/>，综合安全系数/>的具体计算方式如下：
；
；
其中，为权重，其具体值可由用户调整设置；
；
其中，为第一状态值/>的预期中间值，/>为第二状态值/>的预期中间值，n为获取第一状态值/>与第二状态值的/>的次数。
进一步的，获取综合安全系数的变化形成预测，以固定的时间间隔输出综合安全系数的预测值，监测后续综合安全系数的预测值，当预测值的数量存在二分之一超过警戒阈值时，向外部发出预警。
本实施例中，具体需要说明的是电池方阻健康状态判断模块，所述电池方阻健康状态判断模块将计算数据通过电信连接的方式返回工控机中，通过对计算数据进行读取，判断电池方阻的健康状态，电池健康状态通过高斯混合模型的重叠部分计算得出，具体计算公式如下：
；
其中，是高斯混合模型密度函数，当两个分部充分重合，则J接近于0，基于电池的健康状态，将随着电池片方阻的升高，绘制出电池片方阻变化的曲线，更为直观的让维修人员和客户理解电池片的健康状况。
进一步的，曲线图记录了当前检测电池片的阻值变化，鼠标移动到对应的点位，能够查看到该点位的具体数据。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征）。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种电池片在线方阻检测系统，包括：
第一状态值计算模块：在皮带处于运动状态下，对承载皮带上的电池片进行交变压信号的采集，对电池片的光敏电阻的阻值进行计算，将计算的光敏电阻的阻值结果返回至工控机中，当皮带处于运动状态时，对皮带的运动状态进行检测，获取皮带的运动速度，当运动速度超过预设的阈值，启动驱动器，驱动器提供高频激光照射在电池上，高频激光信号打在电池片上产生交变光电压，采集板进行信号采集，计算电池片的光敏电阻的阻值，光敏电阻阻值的具体计算方法如下：
其中，R表示光敏电阻的阻值，RO表示光敏电阻的基准阻值，K是个常数，用来表示光敏电阻阻值变化的程度，I表示施加的光强，IO是一个参考光强值，n表示光强度的指数值，进一步的，光强度的具体计算方法如下：
其中，I表示施加的光强，E表示光波的光能量，S表示光敏电阻接受光能量的面积，将计算的光敏电阻的阻值结果返回至工控机中；
第二状态值计算模块：通过传感器得到电池片的导电栅格图像，在电池片中，导电片层的厚度是均匀的，导线具有相同的厚度，在导线厚度相同的情况下，对导线电阻进行计算，导线电阻的具体计算方式如下：
其中，表示在同一层上所有导线都有相同的电阻率和相同的厚度，len表示电池片的长度，k表示电池片的宽度；
安全系数模块：将第一状态值与第二状态值进行关联，得到综合安全系数；
电池方阻健康状态判断模块：将计算数据通过电信连接的方式返回工控机中，通过对计算数据进行读取，判断电池方阻的健康状态，电池健康状态通过高斯混合模型的重叠部分计算得出。
2.根据权利要求1所述的一种电池片在线方阻检测系统，其特征在于：安全系数模块将第一状态值计算模块得出的状态值记为，将第二状态值计算模块得出的状态值记为/>，在两个状态值至少一个超出阈值时，向外部发出警告，在两者均未超出阈值时，将二者进行关联得到综合安全系数/>，综合安全系数/>的具体计算方式如下：
；
其中，为权重，其具体值可由用户调整设置；
；
其中，为第一状态值/>的预期中间值，/>为第二状态值/>的预期中间值，n为获取第一状态值/>与第二状态值的/>的次数，获取综合安全系数的变化形成预测，以固定的时间间隔输出综合安全系数的预测值，监测后续综合安全系数的预测值，当预测值的数量存在二分之一超过警戒阈值时，向外部发出预警。
3.根据权利要求1所述的一种电池片在线方阻检测系统，其特征在于：电池方阻健康状态判断模块将计算数据通过电信连接的方式返回工控机中，通过对计算数据进行读取，判断电池方阻的健康状态，电池健康状态通过高斯混合模型的重叠部分计算得出，具体计算公式如下：
；
其中，是高斯混合模型密度函数，当两个分部充分重合，则J接近于0，基于电池的健康状态，将随着电池片方阻的升高，绘制出电池片方阻变化的曲线。
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