CN212301842U - 一种圆柱锂电池探针位置检测工装及检测系统 - Google Patents

Abstract

一种圆柱锂电池探针位置检测工装及检测系统，所述检测工装包括：底板组件，表面设有定位槽和至少一组挡块；支撑板组件，设置于底板组件与顶板组件之间；以及顶板组件，安装于支撑板组件的上方；顶板组件的外表面设有可与探针接通的印刷电路板；所述检测系统包括设备本体、圆柱锂电池探针位置检测工装以及指示灯组件，设备本体的检测工位设有锂电池托盘抱紧机构，检测工位的顶部设有悬装检测探针组件，且检测探针组件的上针板面向检测工位；圆柱锂电池探针位置检测工装设置于检测工位上，印刷电路板的电路连接线通过外接线路与指示灯组件连接成指示电路。本实用新型的有益效果是：精确地检测探针位置。

Description

一种圆柱锂电池探针位置检测工装及检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种圆柱锂电池探针位置检测工装及检测系统，属于锂电池化成测试、分容测试和OCV测试等测试设备的技术领域。

背景技术

圆柱锂电池的测试工序中，化成测试、分容测试和OCV测试是十分重要的工序。化成是对锂电池进行小电流充电，用来激活电池内部活性物质且在电池负极材料表面形成SEI膜；分容是对已激活的电池进行充放电循环，用来淘汰有问题的电池且对电池按容量与内阻进行分组；OCV测试是为了获得电池的K值，以便挑选出电化学性能不合格的锂电池质。而在整个化成测试、分容测试和OCV测试中，托盘是承载圆柱锂电池的重要载体，而检测探针则是连接锂电池正负极与电压电流检测板的重要连接部件。在化成测试、分容测试和OCV测试的测试过程中，探针与锂电池正负极的良好接触直接影响着测试结果的精度与准确度。此外，检测探针的偏移会导致探针与电池外包装铝皮接触，而发生短路，进行存在电池爆炸的潜在风险，因此检测探针的位置需要精确定位。

在现有的电池测试技术中，锂电池测试针床不断更新升级，针

床校准工装也随之不断改进。在专利(专利号：CN201721587635.1)中提出一种针床校准工装，主要是为了克服现有针床中所测试的锂电池托盘因高度太低，需要的校准工装高度受限的问题。但是在针床的检测探针位置精度问题上，该针床校准工装没有解决。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种圆柱锂电池探针位置检测工装及检测系统，具有安装方便、结构简单，且可以十分精确地检测探针位置。

本实用新型所述的一种圆柱锂电池探针位置检测工装，其特征在于，包括：

底板组件，与托盘功能外形尺寸一致，表面设有定位槽和至少一组挡块，其中定位槽用于实现支撑板组件的定位，挡块与托盘功能外形所处位置相同，用于实现圆柱锂电池探针位置检测工装的定位；

支撑板组件，设置于底板组件与顶板组件之间，用于实现圆柱锂电池探针位置检测工装的定位；

以及顶板组件，安装于支撑板组件的上方，并保持顶板组件与底板组件平行；顶板组件的外表面设有可与探针接通的印刷电路板，通过印刷电路板是否与探针的导通来判断探针是否偏移。

所述底板组件包括底板、定位槽与至少一对挡块，所述底板的外形尺寸均与圆柱锂电池托盘功能外形尺寸相同，为方形结构；所述挡块设置与底板的上表面，与托盘功能外形所处位置相同，用于锂电池托盘抱紧机构的抱紧动作；底板的上表面周向设有一定位槽，用于实现支撑板组件在底板上的定位；挡块设置于定位槽外部，并且同一对的挡块正对设置于底板的正对的两边沿处，用于实现圆柱锂电池探针位置检测工装的定位。

所述底板的正对的两边沿各设有一块挡块，并保持两个挡块正对，定义底板设置挡块的边所在的方向为Y向，未设置挡块的边所在的方向为X向。

所述支撑板组件包括至少一个X方向支撑板和至少一个Y方向支撑板，所述X方向支撑板的底端、所述Y方向支撑板的底端均安装于底板的环形槽处，且X方向支撑板沿底板X向设置，Y方向支撑板沿底板Y向设置，分别用于为圆柱锂电池探针位置检测工装提供X向以及Y向支撑。

所述Y方向支撑板和/或X方向支撑板的上端面设有可与顶板组件的顶板定位销孔一一对应的支撑板定位销孔，用于实现顶板与X方向支撑板、顶板与Y方向支撑板之间的定位。

顶板组件包括顶板和印刷电路板，所述顶板的Y向边沿设有顶板定位销孔，所述顶板通过撑板组件支撑于底板组件的顶部，用于承载测试探针的压力；所述印刷电路板铺装于顶板的表面，且印刷电路板的表面设有可与探针接触连接的镀金铜片，通过印刷电路板的镀金铜片是否与探针接触以反映印刷电路板是否与探针的导通。

所述印刷电路板包括若干套探针导通检测电路与电路连接线，所述探针导通检测电路呈矩阵方式排布于印刷电路板上；所述电路连接线位于印刷电路板的一端，且探针导通检测电路的连接端共同连入电路连接线上，形成探针导通检测电路与外部电路相连的的电路连接线总集。

所述印刷电路板的精确定位原理为：当启动上检测探针板与下检测探针板闭合时，通过精确位置定位，上检测探针板的检测探针会压在镀金铜片上。如果电流电压检测探针都没有发生位置偏移，电流电压检测探针均导通，则电流电压检测探针的指示灯都亮；若电流或者电压探针其中一个检测探针发生位置偏移，则未发生偏移的检测探针的指示灯亮，另一指示灯不亮；如果电流或者电压探针都发生位置偏移，此时两个检测指示灯都不亮。通过镀金铜片的间距可以给出电流电压检测探针的位置偏移精度范围为0.68mm。

电流电压检测探针的位置偏移精度范围为0.68mm。

一种圆柱锂电池探针位置检测系统，其特征在于：包括设备本体、本实用新型所述的圆柱锂电池探针位置检测工装以及指示灯组件，所述设备本体的检测工位设有锂电池托盘抱紧机构，检测工位的顶部设有悬装检测探针组件，且检测探针组件的上针板面向检测工位；圆柱锂电池探针位置检测工装设置于检测工位上，并且所述印刷电路板的电路连接线通过外接线路与指示灯组件连接成指示电路，用于将电信号转换成人眼可识别光信号，并通过光信号来判断测试探针位置的偏移情况。

所述指示灯组件包括3个指示灯，3个指示灯通过外接线路串联成独立的回路，若信号灯全亮，则检测探针位置良好；如果有信号指示灯不亮，说明探针位置发生偏移。

利用本实用新型所述的一种圆柱锂电池探针位置检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)启动设备本体，在测试锂电池性能之前，先对检测探针位置进行检测；

2)将圆柱锂电池探针位置检测工装放入原始托盘放置的库位之中，由于圆柱锂电池探针位置检测工装外形尺寸与托盘功能外形尺寸完成相同，替代托盘后托盘抱紧机构对其进行抱紧；

3)启动测试，检测探针组件的上针板缓缓下降，当上针板的探针接触到探针位置检测工装的印刷电路板表面的镀金铜片时，上针板停止下降；

4)观察圆柱锂电池探针位置检测工装的输出信号指示灯，如果信号灯全亮，则检测探针位置良好，如果有信号指示灯不亮，则需要检查探针位置偏移的原因；

5)当检测探针位置都未发生偏移时，取出圆柱锂电池探针位置检测工装，放入装满电池的托盘，开始启动设备对圆柱锂电池的正常测试。

本实用新型的有益效果体现在：该圆柱锂电池探针位置检测工装具有结构简单、安装方便、重量轻的优点，还具有可以精确地检测探针位置，其检测探针位置偏移精度可以做到0.68mm，这对于圆柱型锂电池的正极检测探针接触区域小来说，是非常有利。

附图说明

图1探针位置检测工装的结构图；

图2a探针位置检测工装的主视图；

图2b探针位置检测工装的左视图；

图2c探针位置检测工装的右视图；

图2d探针位置检测工装的前视图；

图2e探针位置检测工装的后视图；

图2f探针位置检测工装的俯视图；

图3a探针位置检测工装的底板的主视图；

图3b是挡块的结构图；

图4a探针位置检测工装的X方向支撑板的结构图；

图4b探针位置检测工装的Y方向支撑板的结构图；

图4c探针位置检测工装的支撑板定位销孔结构图；

图5探针位置检测工装的顶板的主视图；

图6a探针位置检测工装的印刷电路板的主视图；

图6b是图6a的A处放大图(V代表电压，I代表电流，V_1A、V_1B代表电压针两端检测，I_1A、I_1B代表电流针两端检测)；

图7探针位置检测工装的印刷电路板的工作原理图；

图8探针位置检测工装的抱紧状态图；

图9探针位置检测工装的检测状态图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型。

参照附图：

实施例1本实用新型所述的一种圆柱锂电池探针位置检测工装6，包括：

底板组件1，与托盘功能外形尺寸一致，表面设有定位槽和至少一组挡块，其中定位槽用于实现支撑板组件的定位，挡块与托盘功能外形所处位置相同，用于实现圆柱锂电池探针位置检测工装的定位；

支撑板组件2，设置于底板组件与顶板组件之间，用于实现圆柱锂电池探针位置检测工装的定位；

以及顶板组件3，安装于支撑板组件的上方，并保持顶板组件与底板组件平行；顶板组件的外表面设有可与探针接通的印刷电路板，通过印刷电路板是否与探针的导通来判断探针是否偏移。

所述底板组件1包括底板11、定位槽13与至少一对挡块12，所述底板11的外形尺寸均与圆柱锂电池托盘功能外形尺寸相同，为方形结构；所述挡块12设置与底板11的上表面，与托盘功能外形所处位置相同，用于锂电池托盘抱紧机构的抱紧动作；底板11的上表面周向设有一定位槽13，用于实现支撑板组件2在底板11上的定位；挡块12设置于定位槽13外部，并且同一对的挡块12正对设置于底板的正对的两边沿处，用于实现圆柱锂电池探针位置检测工装的定位。

所述底板11的正对的两边沿各设有一块挡块12，并保持两个挡块12正对，定义底板设置挡块的边所在的方向为Y向，未设置挡块的边所在的方向为X向。

所述支撑板组件2包括至少一个X方向支撑板21和至少一个Y方向支撑板22，所述X方向支撑板21的底端、所述Y方向支撑板22的底端均安装于底板11的环形槽处，且X方向支撑板21沿底板X向设置，Y方向支撑板22沿底板Y向设置，分别用于为圆柱锂电池探针位置检测工装提供X向以及Y向支撑。

所述Y方向支撑板和/或X方向支撑板的上端面设有可与顶板组件的顶板定位销孔一一对应的支撑板定位销孔23，用于实现顶板与X方向支撑板、顶板与Y方向支撑板之间的定位。

顶板组件3包括顶板31和印刷电路板32，所述顶板31的Y向边沿设有顶板定位销孔33，所述顶板31通过撑板组件2支撑于底板组件1的顶部，用于承载测试探针4的压力；所述印刷电路板32铺装于顶板31的表面，且印刷电路板32的表面设有可与探针接触连接的镀金铜片323，通过印刷电路板32的镀金铜片是否与探针接触以反映印刷电路板是否与探针的导通。

所述印刷电路板32包括若干套探针导通检测电路321与电路连接线322，所述探针导通检测电路321呈矩阵方式排布于印刷电路板32上；所述电路连接线322位于印刷电路板32的一端，且探针导通检测电路321的连接端共同连入电路连接线322上，形成探针导通检测电路与外部电路相连的的电路连接线总集。

镀金铜片323的间距为0.68mm,可以实现检测探针的位置偏移精度范围在0.68mm内。

实施例2一种圆柱锂电池探针位置检测系统，包括设备本体4、本实用新型所述的圆柱锂电池探针位置检测工装6以及指示灯组件，所述设备本体4的检测工位设有锂电池托盘抱紧机构5，检测工位的顶部设有悬装检测探针组件7，且检测探针组件7的上针板面向检测工位；圆柱锂电池探针位置检测工装6设置于检测工位上，并且所述印刷电路板32的电路连接线322通过外接线路与指示灯组件连接成指示电路，用于将电信号转换成人眼可识别光信号，并通过光信号来判断测试探针位置的偏移情况。

所述指示灯组件包括3个指示灯，3个指示灯通过外接线路串联成独立的回路，分别为指示灯L1、指示灯L2和指示灯L3，通过指示灯L1的亮与否来判断探针偏移情况，通过L2指示灯的亮与否来判断探针71偏移情况；当电压探针发生前后偏移时，通过L3指示灯的亮与否来判断探针偏移情况。

实施例3本实用新型所述的圆柱锂电池探针位置检测工装，包括：

顶板组件1，位于最底层，与托盘外形尺寸一样，为圆柱锂电池探针位置检测工装提供第一次定位。

支撑板组件2，设置于顶板组件3与顶板组件1之间，其上、下端分别与顶板组件3与顶板组件1固接，为圆柱锂电池探针位置检测工装提供X向与Y向定位。

以及顶板组件3，位于最上层，并保持顶板组件3与顶板组件1平行，用来精确检测测试探针的相对位置，并通过外接线路将电信号转换成人眼可识别光信号，并通过光信号来判断测试探针位置的偏移情况。

所述顶板组件1包括顶板11、挡块12与环形的定位槽。所述顶板11外形尺寸与圆柱锂电池托盘外形尺寸相同，为方形结构，可通过锂电池托盘抱紧机构5对其进行抱紧，以对圆柱锂电池探针位置检测工装精确定位从而检测探针组件是否发生偏移；所述定位槽13为一沿顶板边沿周向设置的环形槽，用于X方向支撑板21和Y方向支撑板22在顶板11上的定位，为支撑组件2提供第一次定位；所述挡块12与托盘功能外形位置相同，所述挡块12有两个，且挡块落于环形槽外，位于顶板11的Y向的两边，并通过内六角螺钉安装固定在顶板11上，用于锂电池托盘抱紧机构的X轴夹紧凸轮的卡紧位置。

所述支撑板组件2包括X方向支撑板21、Y方向支撑板22和定位销孔23。所述X方向支撑板21，有两个，底端插入定位槽13内，并沿X向布置，分别与顶板31和顶板11用沉头螺钉相连，为圆柱锂电池探针位置检测工装提供X方向支撑；所述X方向支撑板21，材质是铝型材，形状为方体，方体有两个挖空方形结构，目的是为了减轻整个机构的重量；所述Y方向支撑板22，有两个，底端插入定位槽13内，并沿Y向布置，也分别与顶板31和顶板11用沉头螺钉相连，为圆柱锂电池探针位置检测工装提供Y方向支撑；所述Y方向支撑板22，材质是铝型材，形状为方体，方体有四个挖空方形结构，目的也是为了减轻整个机构的重量。顶板31与X方向支撑板21之间、顶板31与与Y方向支撑板22之间夹设所述定位销孔23，并且顶板的定位孔、定位销孔的定位销孔以及X方向支撑板21或者Y方向支撑板22上的安装孔一一对应，用于实现顶板31与X方向支撑板21、顶板和Y方向支撑板22之间的定位。

所述顶板组件3包括顶板31与印刷电路板32。所述顶板31安装在印刷电路板32下方，用于承载测试探针的压力。所述印刷电路板32用来精确检测测试探针的相对位置，并通过外接线将电信号转换成人眼可识别光信号，通过光信号来判断测试探针位置的偏移情况。所述顶板31与X方向支撑板21和Y方向支撑板22，先通过定位销孔23的定位，然后通过沉头螺钉连接；所述印刷电路板32，与顶板31采用螺钉相连接；所述定位销孔23，位于顶板31与支撑板组件2上，用于对顶板31与X方向支撑板21和Y方向支撑板22的定位。

所述印刷电路板32，包括探针导通检测电路321与电路连接线322部分。所述印刷电路板32有256个探针导通检测电路321，横向与纵向各16组；所述电路连接线322位于印刷电路板32的一边，并且电路连接线322的连接端分别与探针导通检测电路321、外部电路相连，是探针导通检测电路321的电路连接线总集。

实施例4本实施例与实施例3的区别之处在于：从图1-3看出，本实用新型所述的圆柱锂电池探针位置检测工装，包括一个顶板组件1、两个X方向支撑板21、两个Y方向支撑板22、四块定位销孔23与顶板组件3组成。顶板组件1上有挡块12，用于托盘抱紧机构5对圆柱锂电池探针位置检测工装6进行抱紧定位。顶板11上有定位槽13，用于对两个X方向支撑板21、两个Y方向支撑板22的定位。

从图4看出，所述X方向支撑板21，为圆柱锂电池探针位置检测工装6提供X方向支撑，形状为方体，方体有两个挖空方形结构，目的是为了减轻整个机构的重量；所述Y方向支撑板22，为工装提供Y方向支撑，形状为方体，方体有两个挖空方形结构，目的也是为了减轻整个机构的重量。

从图5看出，所述顶板组件3包括顶板31、印刷电路板32。所述顶板31与X方向支撑板21和Y方向支撑板22，先通过定位销孔23的定位，然后通过沉头螺钉连接；所述印刷电路板32，与顶板31采用螺钉相连接；所述定位销孔23，位于顶板31与支撑板组件2上，用于对顶板31与X方向支撑板21和Y方向支撑板22的定位。

从图6看出，所述印刷电路板32，为方形结构，包括探针导通检测电路321与电路连接线322两部分。其中印刷电路板32设有256个探针导通检测电路321，横向与纵向各16组，呈矩阵排布；而电路连接线322位于印刷电路板32的上端。

实施例5结合本实用新型，对圆柱锂电池探针位置检测工装的位置检测原理进行说明，参照图6与7，工作原理：

当闭合上检测探针板与下检测探针板时，通过精准位置定位，上检测探针板的检测探针会压在镀金铜片上。如果电流电压检测探针都没有发生位置偏移，电流电压检测探针均导通，则电流电压检测探针的指示灯都亮；若电流或者电压探针其中一个检测探针发生位置偏移，则未发生偏移的检测探针的指示灯亮，另一指示灯不亮；如果电流或者电压探针都发生位置偏移，此时两个检测指示灯都不亮。最后通过镀金铜片的间距为0.68mm,可以确定电流电压检测探针的位置偏移精度范围为0.68mm。

具体的，当电流或者电压探针发生左右偏移时，通过指示灯L1的亮与否来判断探针偏移情况；当电流探针发生前后偏移时，通过指示灯L2的亮与否来判断探针偏移情况；当电压探针发生前后偏移时，通过指示灯L3的亮与否来判断探针偏移情况。

实施例6利用本实用新型所述的圆柱锂电池探针位置检测系统对检测探针位置进行检测，参照图8与图9：

1)启动设备本体4，在测试锂电池性能之前，先对探针位置进行检测；

2)探针位置检测工装6(外形尺寸与托盘外形尺寸完成相同)放入原始托盘放置的库位之中，然后托盘抱紧机构5对其进行抱紧；

3)启动测试，上针板缓缓下降，当检测探针7接触到探针位置检测工装6的印刷电路板时，上针板停止下降；

4)观察圆柱锂电池探针位置检测工装6输出信号指示灯，如果信号灯全亮，则检测探针位置良好，如果有信号指示灯不亮，则需要检查探针位置偏移的原因。

5)当检测探针位置都未发生偏移时，取出探针位置检测工装6，放入装满电池的托盘，开始启动设备本体4对圆柱锂电池的正常测试。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.一种圆柱锂电池探针位置检测工装，其特征在于，包括：

底板组件，与托盘功能外形尺寸一致，表面设有定位槽和至少一组挡块，其中定位槽用于实现支撑板组件的定位，挡块与托盘功能外形所处位置相同，用于实现圆柱锂电池探针位置检测工装的定位；

支撑板组件，设置于底板组件与顶板组件之间，用于实现圆柱锂电池探针位置检测工装的定位；

以及顶板组件，安装于支撑板组件的上方，并保持顶板组件与底板组件平行；顶板组件的外表面设有可与探针接通的印刷电路板，通过印刷电路板是否与探针的导通来判断探针是否偏移。

2.如权利要求1所述的一种圆柱锂电池探针位置检测工装，其特征在于：所述底板组件包括底板、定位槽与至少一对挡块，所述底板的外形尺寸均与圆柱锂电池托盘功能外形尺寸相同，为方形结构；所述挡块设置与底板的上表面，与托盘功能外形所处位置相同，用于锂电池托盘抱紧机构的抱紧动作；底板的上表面周向设有一定位槽，用于实现支撑板组件在底板上的定位；挡块设置于定位槽外部，并且同一对的挡块正对设置于底板的正对的两边沿处，用于实现圆柱锂电池探针位置检测工装的定位。

3.如权利要求2所述的一种圆柱锂电池探针位置检测工装，其特征在于：所述底板的正对的两边沿各设有一块挡块，并保持两个挡块正对，定义底板设置挡块的边所在的方向为Y向，未设置挡块的边所在的方向为X向。

4.如权利要求1所述的一种圆柱锂电池探针位置检测工装，其特征在于：所述支撑板组件包括至少一个X方向支撑板和至少一个Y方向支撑板和，所述X方向支撑板的底端、所述Y方向支撑板的底端均安装于底板的环形槽处，且X方向支撑板沿底板X向设置，Y方向支撑板沿底板Y向设置，分别用于为圆柱锂电池探针位置检测工装提供X向以及Y向支撑。

5.如权利要求4所述的一种圆柱锂电池探针位置检测工装，其特征在于：所述Y方向支撑板和/或X方向支撑板的上端面设有可与顶板组件的顶板定位销孔一一对应的支撑板定位销孔，用于实现顶板与X方向支撑板、顶板与Y方向支撑板之间的定位。

6.如权利要求5所述的一种圆柱锂电池探针位置检测工装，其特征在于：顶板组件包括顶板和印刷电路板，所述顶板的Y向边沿设有顶板定位销孔，所述顶板通过撑板组件支撑于底板组件的顶部，用于承载测试探针的压力；所述印刷电路板铺装于顶板的表面，且印刷电路板的表面设有可与探针接触连接的镀金铜片，通过印刷电路板的镀金铜片是否与探针接触以反映印刷电路板是否与探针的导通。

7.如权利要求6所述的一种圆柱锂电池探针位置检测工装，其特征在于：所述印刷电路板包括若干套探针导通检测电路与电路连接线，所述探针导通检测电路呈矩阵方式排布于印刷电路板上；所述电路连接线位于印刷电路板的一端，且探针导通检测电路的连接端共同连入电路连接线上，形成探针导通检测电路与外部电路相连的电路连接线总集。

8.一种圆柱锂电池探针位置检测系统，其特征在于：包括设备本体、权利要求1～7任意一项所述的圆柱锂电池探针位置检测工装以及指示灯组件，所述设备本体的检测工位设有锂电池托盘抱紧机构，检测工位的顶部设有悬装检测探针组件，且检测探针组件的上针板面向检测工位；圆柱锂电池探针位置检测工装设置于检测工位上，并且所述印刷电路板的电路连接线通过外接线路与指示灯组件连接成指示电路，用于将电信号转换成人眼可识别光信号，并通过光信号来判断测试探针位置的偏移情况。

9.如权利要求8所述的一种圆柱锂电池探针位置检测系统，其特征在于：所述指示灯组件包括3个指示灯，3个指示灯通过外接线路串联成独立的回路，若信号灯全亮，则检测探针位置良好；如果有信号指示灯不亮，说明探针位置发生偏移。

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