CN117269793A - 电池性能数据测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电池性能数据测量装置，包括磁屏蔽装置、磁场采集设备、载料台、电压采集设备和电池放电设备，所述载料台和磁场采集设备设于所述磁屏蔽装置中，且所述磁场采集设备位于所述载料台上方，所述电压采集设备和电池放电设备设于所述磁屏蔽装置外并分别电连接所述载料台上的待检测电池。本电池性能数据测量装置可通过磁场采集设备和电压采集设备分别采集电池在放电之后的磁场弛豫数据和电压弛豫数据，以便于测试人员对采集到的数据进行分析并建立分类模型后利用分类模型判断电池是否存在缺陷。对人工要求低，利于降低人工成本，对装置本身及检测过程的精密度要求较低，检测准确率高，无需令电池长时间静置，检测效率高，利于加快生产进程。

Description

电池性能数据测量装置

技术领域

本发明涉及电池检测技术领域，尤其涉及电池性能数据测量装置。

背景技术

常见的锂离子电池故障主要包括电池内故障和电池外故障。电池内故障主要是指短路、过充和过放等故障，电池外故障包括传感器故障和连接故障，该类故障发生时极易被误诊断为其他故障或被认为是电池不一致性的表现而被忽视，进而导致热失控的发生。不论哪种类型的故障发生时，都会严重破坏到锂离子电池的安全性能。传统的检测方法主要有以下几种：1.通过肉眼观察电池表面，确定电池表面是否存在缺陷；2.通过外加电路，测量电池内阻的变化情况，根据内阻的变化确定电池是否存在缺陷；3.通过将电池静置一段时间，测量电池静置前后的电压差，从而判断漏电情况。在传统的检测方法中，观察外观的方法只能检测电池表面的缺陷，且对工人的要求高，误检、漏检率高，检测效率低。测量电池内阻的方法对精密度要求非常高，不符合实际应用。常用的方法是静置电池测量电压差的方法，这种方法的缺点是大量的电池需要存放在仓库中静置2周，速度太慢，对工业化生产极为不便。

K值是描述自放电速率的物理量，是指单位时间内的电池电压降。其测试流程依次是分容，老化(一定条件静置，去极化)，开路电压测试(OCV1)，老化(一定条件静置△t时间，几周或几个月)，开路电压测试(OCV2)，然后进行K值计算，两次测试的开路电压之差除以两次测量的时间间隔即为K值。从上述流程即可看出，传统的K值检测筛选方法会花费几周甚至几个月，时间成本和仓储成本非常高，而且这只是一次自放电的测量，如果评估不同条件下的自放电特性，需要重新改进电池设计，再次进行测试，这极大的影响了产品的生产和上市进度。基于以上的检测方法的弊端，目前采用K值进行检测时，通常对电池的放电后磁场驰豫数据和电压驰豫数据进行测量，而当前市场上对于上述两项数据的测量设备比较欠缺，亟需设计一款相应的设备以解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种电池性能数据测量装置，能够同时对电池的放电后磁场驰豫数据和电压驰豫数据进行测量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：电池性能数据测量装置，包括磁屏蔽装置、磁场采集设备、载料台、电压采集设备和电池放电设备，所述载料台和磁场采集设备设于所述磁屏蔽装置中，且所述磁场采集设备位于所述载料台上方，所述载料台用于承载待检测电池，所述电压采集设备和电池放电设备设于所述磁屏蔽装置外并分别电连接所述载料台上的待检测电池。

本发明的有益效果在于：本电池性能数据测量装置可通过磁场采集设备和电压采集设备分别采集电池在放电之后的磁场弛豫数据和电压弛豫数据，以便于测试人员对采集到的数据进行分析并建立分类模型后利用分类模型判断电池是否存在缺陷。对人工要求低，利于降低人工成本，对装置本身及检测过程的精密度要求较低，检测准确率高，且无需令电池长时间静置，检测效率高，利于加快生产进程。

附图说明

图1为本发明实施例一的电池性能数据测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一的电池性能数据测量装置的剖视图；

图3为本发明实施例一的电池性能数据测量装置中载料台的结构示意图；

图4为本发明实施例一的电池性能数据测量装置中各部件的电连接关系示意图；

图5为本发明实施例二的电池性能数据测量装置的结构示意图。

标号说明：

1、磁屏蔽装置；11、磁屏蔽筒；111、穿孔；

2、磁场采集设备；

3、载料台；31、基座；311、滑槽；32、放料盒；321、放料腔；322、凸块；33、定位销；34、挡块；35、平移驱动机构；

4、位置调整机构；

5、机架；51、底板；52、支架。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图5，电池性能数据测量装置，包括磁屏蔽装置1、磁场采集设备2、载料台3、电压采集设备和电池放电设备，所述载料台3和磁场采集设备2设于所述磁屏蔽装置1中，且所述磁场采集设备2位于所述载料台3上方，所述载料台3用于承载待检测电池，所述电压采集设备和电池放电设备设于所述磁屏蔽装置1外并分别电连接所述载料台3上的待检测电池。

本发明的工作原理简述如下：通过电池放电设备分两次令载料台3上的电池进行放电，两次放电的持续时间相同，并在两次放电过程之后分别通过磁场采集设备2和电压采集设备采集电池的磁场弛豫数据和电压弛豫数据，通过对磁场弛豫数据和电压弛豫数据进行数据分析建立分类模型，即可利用分类模型判断电池是否存在缺陷。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本电池性能数据对人工要求低，利于降低人工成本，对装置本身及检测过程的精密度要求较低，检测准确率高，且无需令电池长时间静置，检测效率高，利于加快生产进程。

进一步的，所述磁屏蔽装置1包括多个磁屏蔽筒11，多个所述磁屏蔽筒11层层套设，所述载料台3和磁场采集设备2设于最内层的所述磁屏蔽筒11中。

由上述描述可知，设置多个磁屏蔽筒11能够进一步减小外界因素对电池引起的磁场的干扰，有利于提高磁场采集设备2的数据采集准确率。

进一步的，所述载料台3包括基座31和放料盒32，所述基座31固定安装于所述磁屏蔽筒11内，所述放料盒32安装于所述基座31上，且所述放料盒32相对于所述基座31可水平滑动，所述放料盒32的顶面内凹形成放料腔321。

由上述描述可知，载料台3的结构简单，便于生产制造；将待检测电池放置于放料腔321中，滑动放料盒32，即可调整待检测电池与磁场采集设备2的相对位置。

进一步的，所述放料盒32的侧壁上设有定位销33。

由上述描述可知，定位销33用于抵持放料盒32中的待检测电池，从而限位待检测电池在放料盒32中的位置。

进一步的，所述放料盒32的侧壁上设有螺纹通孔，所述定位销33上设有与所述螺纹通孔配合的外螺纹部。

由上述描述可知，定位销33与放料盒32通过螺纹连接，能够方便对定位销33的位置进行调节，只需转动定位销33，即可使其靠近或远离待检测电池。

进一步的，所述基座31和所述放料盒32的接触面上设有滑槽311以及与所述滑槽311配合的凸块322。

由上述描述可知，基座31与放料盒32的滑动连接方式简单，便于生产制造。

进一步的，还包括平移驱动机构35，所述平移驱动机构35用于驱使所述放料盒32沿着所述基座31滑动。

进一步的，还包括位置调整机构4，所述位置调整机构4与所述磁场采集设备2驱动连接以驱使所述磁场采集设备2沿垂直于所述滑槽311的方向移动。

由上述描述可知，使用者可通过平移驱动机构35和位置调整机构4调整磁场采集设备2与待检测电池的相对位置，从而使磁场采集设备2能够更稳定清楚地采集到磁场数据。

进一步的，所述磁屏蔽装置1的周壁上设有供所述平移驱动机构35和位置调整机构4穿过的穿孔111。

由上述描述可知，穿孔111能够使平移驱动机构35和位置调整机构4的主体设置于磁屏蔽装置1外侧，以缩小磁屏蔽装置1的尺寸大小，降低磁屏蔽装置1的生产成本。

进一步的，还包括支架52，所述支架52跨设于所述磁屏蔽装置1上方，所述位置调整机构4安装于所述支架52上。

由上述描述可知，支架52能够使位置调整机构4安装于磁屏蔽装置1上方，从而方便位置调整机构1驱使磁场采集设备2进行升降。

实施例一

请参照图1至图4，本发明的实施例一为：电池性能数据测量装置，包括机架5以及设于所述机架5上的磁屏蔽装置1、磁场采集设备2、载料台3、电压采集设备和电池放电设备，所述载料台3和磁场采集设备2设于所述磁屏蔽装置1中，且所述磁场采集设备2位于所述载料台3上方，所述载料台3用于承载待检测电池，所述电压采集设备和电池放电设备设于所述磁屏蔽装置1外并分别通过继电器电连接所述载料台3上的待检测电池。具体的，电池性能数据测量装置还包括上位机和数据储存模块，上位机分别电连接磁场采集设备2、数据储存模块、待检测电池、电池放电设备和电压采集设备，数据储存模块用于储存磁场采集设备2和电压采集设备测得的数据。机架5包括底板51，磁屏蔽装置1固定安装于底板51上。本实施例中，磁场采集设备2优选为原子磁力计。被测电池为锂离子电池。

优选的，如图2所示，所述磁屏蔽装置1包括多个磁屏蔽筒11，多个所述磁屏蔽筒11层层套设，所述载料台3和磁场采集设备2设于最内层的所述磁屏蔽筒11中。具体的，磁屏蔽筒11包括圆筒状的筒体和设于筒体两端的筒盖。磁屏蔽筒11上开设有供连杆或电线伸入内腔的通孔。本实施例中，磁屏蔽筒11的数量为七个，在其它实施例中，磁屏蔽筒11的数量可为两个、三个或更多个；磁屏蔽筒11可设为矩形壳体状。

优选的，如图3所示，所述载料台3包括基座31和放料盒32，所述基座31固定安装于所述磁屏蔽筒11内，所述放料盒32安装于所述基座31上，且所述放料盒32相对于所述基座31可水平滑动，所述放料盒32的顶面内凹形成放料腔321。具体的，放料盒32呈顶面开放设置的矩形壳体状。

优选的，如图3所示，所述基座31和所述放料盒32的接触面上设有滑槽311以及与所述滑槽311配合的凸块322。本实施例中，基座31的顶面开设有多个平行排列的T型滑槽311，滑槽311的长度方向平行于磁屏蔽筒11的长度方向，放料盒32底面上设有多个与滑槽311配合的凸块322。基座31的顶面设有用于限位放料盒32的挡块34。在其它实施例中，可设为放料盒32的底面并排地设有多个滑槽311，基座31的顶面设有多个与滑槽311配合的滑块322；滑块322可设置为L字形或燕尾形，滑槽311对应滑块322设为相应的形状。

优选的，如图1和图2所示，为了便于实时调整放料盒32与基座31的相对位置，所述电池性能数据测量装置还包括平移驱动机构35，所述平移驱动机构35用于驱使所述放料盒32沿着所述基座31滑动。本实施例中，平移驱动机构35优选为电机丝杠模组，包括第一安装座、第一电机、第一丝杆、第一滑块、第一滑轨和第一推拉杆，第一安装座固定安装于底板51上，第一安装座靠近磁屏蔽筒11的端部设置，第一电机和第一滑轨安装于第一安装座上，且第一电机位于第一滑轨远离磁屏蔽筒11的一端，第一丝杠与第一电机驱动连接，第一滑块与第一滑轨滑动配合，且第一滑块穿设于第一丝杆上，第一推拉杆和第一丝杠的轴向平行于滑槽311的长度方向，第一推拉杆的两端分别固定连接第一滑块和放料盒32。磁屏蔽筒11的端盖上开设有供第一推拉杆穿过的穿孔111。在其它实施例中，平移驱动机构可设置为直线气缸或齿轮齿条模组。

如图1和图2所示，为了便于进一步调节磁场采集设备2和放料盒32的相对位置，所述电池性能数据测量装置还包括位置调整机构4，磁场采集设备2通过位置调整机构4悬空地设置于载料台3上方，所述位置调整机构4与所述磁场采集设备2驱动连接以驱使所述磁场采集设备2沿垂直于所述滑槽311的方向移动。本实施例中，位置调整机构4优选为电机丝杠模组，包括第二安装座、第二电机、第二丝杆、第二滑块、第二滑轨和第二推拉杆，第二电机和第二滑轨安装于第二安装座上，且第二电机位于第二滑轨的一端，第二丝杠与第二电机驱动连接，第二滑块与第二滑轨滑动配合，且第二滑块穿设于第二丝杠上，第二推拉杆的一端与第二滑块固定连接，另一端通过夹具与磁场采集设备2固定连接。机架5还包括支架52，支架52跨设于磁屏蔽装置1上方，支架52包括一矩形的支撑板以及分别安装于支撑板底面四个角部的四个支脚，四个支脚优选由型材支撑。所述位置调整机构4的第二安装座安装于所述支架52的支撑板上方，第二推拉杆和第二丝杆竖直设置。多个磁屏蔽筒11的顶部开设有穿孔111，穿孔111用于供位置调整机构4的第二推拉杆穿过。位置调整机构4可通过第二推拉杆驱使磁场采集设备2竖直升降。

优选的，如图3所示，所述放料盒32的侧壁上设有定位销33。具体的，所述放料盒32的侧壁上设有螺纹通孔，所述定位销33上设有与所述螺纹通孔配合的外螺纹部。本实施例中，定位销33优选为螺钉，定位销33的长度方向垂直于磁屏蔽筒11的长度方向。容易理解的，旋转定位销33，即可使定位销33伸入放料腔321中以抵触待检测电池或卡入待检测电池壁面上的定位孔，从而限制待检测电池的位置。

实时例二

请参照图5，本发明的实施例二是在实施例一的基础上对位置调整机构4做出的进一步改进，与实施例一的不同之处在于：位置调整机构4优选为电机丝杠模组，包括第三安装座、第三电机、第三丝杆、第三滑块、第三滑轨和第三推拉杆，第三电机和第三滑轨安装于第三安装座上，且第三电机位于第三滑轨的一端，第三丝杠与第三电机驱动连接，第三滑块与第三滑轨滑动配合，且第三滑块穿设于第三丝杠上，第三推拉杆的一端与第三滑块固定连接，另一端通过夹具与磁场采集设备2固定连接。所述位置调整机构4的第三安装座安装于所述底板51上，第三推拉杆和第三丝杆水平设置，且第三推拉杆和第三丝杆的轴向垂直于滑槽311的长度方向。多个磁屏蔽筒11的侧部开设有穿孔111，穿孔111用于供位置调整机构4的第三推拉杆穿过。位置调整机构4可通过第三推拉杆驱使磁场采集设备2沿垂直于滑槽311长度方向的水平方向移动。

综上所述，本发明提供的电池性能数据测量装置可通过磁场采集设备和电压采集设备分别采集电池在放电之后的磁场弛豫数据和电压弛豫数据，以便于测试人员对采集到的数据进行分析并建立分类模型后利用分类模型判断电池是否存在缺陷。对人工要求低，利于降低人工成本，对装置本身及检测过程的精密度要求较低，检测准确率高，且无需令电池长时间静置，检测效率高，利于加快生产进程。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.电池性能数据测量装置，其特征在于：包括磁屏蔽装置、磁场采集设备、载料台、电压采集设备和电池放电设备，所述载料台和磁场采集设备设于所述磁屏蔽装置中，且所述磁场采集设备位于载料台上方，所述载料台用于承载待检测电池，所述电压采集设备和电池放电设备设于所述磁屏蔽装置外并分别电连接所述载料台上的待检测电池。

2.根据权利要求1所述的电池性能数据测量装置，其特征在于：所述磁屏蔽装置包括多个磁屏蔽筒，多个所述磁屏蔽筒层层套设，所述载料台和磁场采集设备设于最内层的所述磁屏蔽筒中。

3.根据权利要求2所述的电池性能数据测量装置，其特征在于：所述载料台包括基座和放料盒，所述基座固定安装于所述磁屏蔽筒内，所述放料盒安装于所述基座上，且所述放料盒相对于所述基座可水平滑动，所述放料盒的顶面内凹形成放料腔。

4.根据权利要求3所述的电池性能数据测量装置，其特征在于：所述放料盒的侧壁上设有定位销。

5.根据权利要求4所述的电池性能数据测量装置，其特征在于：所述放料盒的侧壁上设有螺纹通孔，所述定位销上设有与所述螺纹通孔配合的外螺纹部。

6.根据权利要求3所述的电池性能数据测量装置，其特征在于：所述基座和所述放料盒的接触面上设有滑槽以及与所述滑槽配合的凸块。

7.根据权利要求6所述的电池性能数据测量装置，其特征在于：还包括平移驱动机构，所述平移驱动机构用于驱使所述放料盒沿着所述基座滑动。

8.根据权利要求7所述的电池性能数据测量装置，其特征在于：还包括位置调整机构，所述位置调整机构与所述磁场采集设备驱动连接以驱使所述磁场采集设备沿垂直于所述滑槽的方向移动。

9.根据权利要求8所述的电池性能数据测量装置，其特征在于：所述磁屏蔽装置的周壁上设有供所述平移驱动机构和位置调整机构穿过的穿孔。

10.根据权利要求8所述的电池性能数据测量装置，其特征在于：还包括支架，所述支架跨设于所述磁屏蔽装置上方，所述位置调整机构安装于所述支架上。