CN216718295U - 电池模组及其母排与电芯极柱焊接质量的检测系统和结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供电池模组及其母排与电芯极柱焊接质量的检测系统和结构。所述检测体统包括多个贴片式传感器，每个所述贴片式传感器用于对应贴附于模组的每个电芯极柱与模组母排的焊接位置；以及信号处理装置，与所述多个贴片式传感器电连接，处理所述多个贴片式传感器采集的感测信号。所述检测系统的贴片式传感器反应灵敏，结合信号处理装置可快速准确的对焊接位置的质量进行检测，且易于安装，节约时间，提高检测效率。

Description

电池模组及其母排与电芯极柱焊接质量的检测系统和结构

技术领域

本申请涉及电池领域，尤其涉及电池模组及其母排与电芯极柱焊接质量的检测系统和结构。

背景技术

在能源日趋枯竭和环境恶化的双重压力的驱使下，新能源汽车的设计与推广成为汽车行业转型升级与节能减排的一项重要措施。目前，锂离子动力电池由于具有单体电压高、储存能量密度高、重量轻、绿色环保等优点而成为较有前景的电动汽车储能方案，因此，在搭建新能源汽车的能源系统时将锂离子动力电池作为首要选择。近年来纯电动、零污染、零排放的新能源锂电汽车正在逐步普及，年产量及市场占有率逐年提高。锂离子动力电池模组作为电动汽车整车的基本动力单元，其本身的稳定性及安全性直接影响着整车的性能表现。

一般锂电池模组由多个电芯连接而成，通过母排将多个电芯的极柱使用激光焊接连接起来。将电芯组合成模组的过程中，当激光焊接母排和电芯极柱时，可能存在虚焊等焊接不良现象，焊接不良现象会降低电池的性能甚至出现因虚焊引起脱落造成电池短路等危险事故。对于焊接不良现象还没有比较成熟的解决方案，对焊接位置进行检测可以及时获知锂电池模组母排的焊接不良现象，排除安全隐患。

目前用于检测锂电池模组焊接位置的方法主要包括：人工检测尺检测和超声波探测。使用检测尺检测焊接位置，检测结果受操作人员的技术水平和经验影响，导致检测结果的准确度低；超声波探测需要对反射波和正常波作出对比判断，同样受操作人员的经验影响，也存在检测结果准确度低的问题。可见传统方案不仅检测准确度低，同时需要专业富有经验的操作人员，人工成本较高，同时检测花费时间长，效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种模组母排与电芯极柱焊接质量的检测系统。

本实用新型的另一目的是提供一种模组母排与电芯极柱焊接质量的检测结构。

本实用新型的另一目的是提供一种电池模组。

根据本实用新型一方面的一种模组母排与电芯极柱焊接质量的检测系统，包括：多个贴片式传感器，每个所述贴片式传感器用于对应贴附于模组的每个电芯极柱与模组母排的焊接位置；以及信号处理装置，与所述多个贴片式传感器电连接，处理所述多个贴片式传感器采集的感测信号。

在所述的检测系统的一个或多个具体实施方式中，所述贴片式传感器包括霍尔传感器探头，所述信号处理装置包括电磁场测试仪。

在所述的检测系统的一个或多个具体实施方式中，所述贴片式传感器包括温度传感器。

在所述的检测系统的一个或多个具体实施方式中，所述信号处理装置包括数据采集单元以及数据处理单元，所述数据采集单元对应所述多个贴片式传感器电连接，以同时采集所述多个贴片式传感器的感测信号，所述数据处理单元处理所述数据采集单元采集的感测信号。

在所述的检测系统的一个或多个具体实施方式中，所述多个贴片式传感器与所述数据采集单元有线或者无线地电连接。

在所述的检测系统的一个或多个具体实施方式中，所述检测系统还包括显示元件，所述显示元件用于显示所述数据处理单元处理感测信号后输出的检测结果。

根据本实用新型另一方面的一种模组母排与电芯极柱焊接质量的检测结构，包括：待测模组，所述待测模组的母排与每个电芯的极柱焊接；以及如上所述的检测系统；其中，所述检测系统的多个贴片式传感器的每个贴片式传感器贴附于所述待测模组的母排与每个电芯的极柱焊接位置的相邻区域。

在所述的检测结构的一个或多个具体实施方式中，所述检测系统为如上所述的所述贴片式传感器包括霍尔传感器探头、所述信号处理装置包括电磁场测试仪，所述霍尔传感器探头贴附于所述待测模组的母排与每个电芯的极柱焊接位置的相邻区域。

在所述的检测结构的一个或多个具体实施方式中，所述检测系统为所述贴片式传感器包括温度传感器，所述温度传感器贴附于所述待测模组的母排与每个电芯的极柱焊接位置的相邻区域。

根据本实用新型另一方面的一种电池模组，包括多个电芯、母排、以及多个贴片式传感器，其中，所述母排与每个电芯的极柱焊接，所述多个贴片式传感器的每个贴片式传感器贴附于所述母排与每个电芯的极柱焊接位置的相邻区域。

本实用新型的有益效果包括但不限于：

1.本申请的检测系统的贴片式传感器反应灵敏，结合信号处理装置可快速准确的对焊接位置的质量进行检测，且易于安装，节约时间，提高检测效率。

2.本申请的检测结构十分简单，且易于操作，由于检测系统采用的是贴片式传感器，仅需贴附于母排上对应焊接位置的附近位置即可，无需其他工装，节约检测准备时间，提高检测效率。

3.本申请的电池模组可以应用在实际的电池结构中，诸如新能源汽车、电瓶车等的动力电池中，可以实时检测电芯与母排焊接的情况，从而及时地发现在电池运行中由于外界振动以及温度、湿度、压力环境变化导致的焊接结构可能松动设置失效，避免发生安全事故。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施方式的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制，其中：

图1为一实施方式的检测结构的结构示意图；

图2为一实施方式的检测系统的结构示意图；

图3为一实施方式的每个贴片式传感器均对应一个信号处理装置的检测结构的结构示意图；

图4为一实施方式的多个贴片式传感器对应一个信号处理装置的检测结构的示意图。

附图标记：

100-模组；

1-电芯，101-极柱；

2-母排；

3-贴片式传感器；

4-信号处理装置，401-数据采集单元，402-数据处理单元；

5-导线。

具体实施方式

现在将详细地参考本实用新型的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本实用新型将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本实用新型限制为那些示例性实施方案。相反，本实用新型旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施方式。如“一个实施方式”和/或“一实施方式”意指与本申请至少一个实施方式相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施方式”或“一个实施方式”并不一定是指同一实施方式。此外，本申请的一个或多个实施方式中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

需要解释的是，说明书中的“电连接”，指的是当第一个部件被称为“电连接”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触，例如通过电磁波无线地在第一部件与第二部件之间传递信号。

参考图1所示，作为电能存储单元的电芯1要为用电器提供足够强的动力，需要将多个甚至成百上千的电芯1组装成动力电池，即电芯1是动力电池的最小单位。电芯1并不是随意的放在动力电池的壳内，而是按照模组100有序的放置。电芯1具有极柱101，作为正负电极，输出电能，多个电芯1的极柱101通过母排2，亦称汇流排、busbar，连接在一起通过统一的边界与外部进行联系，即组成一个模组100。极柱101与母排2通过焊接固定连接。母排2通常由铜排、铝排制成，表面做绝缘处理。

参考图1结合图2所示，在一个实施方式中，模组母排2与电芯极柱101焊接质量的检测系统的具体结构的实例可以是，包括多个贴片式传感器3、信号处理装置4。每个贴片式传感器3用于对应贴附于模组100的每个电芯极柱101与模组母排2的焊接位置，贴片式传感器3与被感测对象的关系为贴附关系，结构一般为片状，此处的片状应作广义的理解，例如图1、图2中所示的，圆柱形的传感器探头的底面与母排2贴合，圆柱形可以理解为厚的片体，当然，也可以为薄片形状的传感器片，这种结构对于温度传感器而言较为常见。信号处理装置4与多个贴片式传感器3电连接，处理多个贴片式传感器3采集的感测信号。贴片式传感器反应灵敏，结合信号处理装置可快速准确的对焊接位置的质量进行检测，且易于安装，节约时间，提高检测效率。

参考图3所示，在一个实施方式中，模组母排2与电芯极柱101焊接质量的检测系统的具体结构的实例还可以是贴片式传感器3包括霍尔传感器探头，信号处理装置4包括电磁场测试仪。在焊接位置附近放置霍尔传感器探头对焊接位置附近磁场进行探测进而判断焊接位置是否出现焊接质量问题的原理在于，根据毕奥-萨伐尔定律：电流元在空间某点处产生的磁感应强度的大小与电流元的大小成正比，也就是说导体在有电流通过的情况下，当电流发生变化时，导体周围的磁场也会发生变化。将模组母排2外接电源，通电后，电芯1、母排2以及极柱101与母排2的焊接位置均有电流通过。在焊接质量合格时，通过焊接位置的电流为I，在焊接位置附近取一测量点，此处磁感应强度为B；在焊接质量不合格时，例如出现虚焊或漏焊的情况，那么通过焊接质量不合格位置的电流就会发生变化，同时同位置测量点的磁感应强度也会发生变化。由于极柱101、母排2以及焊接材料生产中可能略有差别，因此焊接质量合格时的磁感应强度B为多次测量确定的一个数值范围。电磁场测试仪又称为高斯仪，将霍尔传感器探头放置在待测位置上并与高斯仪连接，即可在高斯仪上显示所测位置的磁感应强度。

在一实施方式中，贴片式传感器3的具体结构的实例还可以是，包括温度传感器。在焊接位置附近放置温度传感器对焊接位置附近温度进行探测进而判断焊接位置是否出现焊接质量问题的原理在于，单个的极柱101与其对应连接的母排2若焊接质量不合格，将会导致该处电阻增大，在大电流通过时，将导致该处母排2温度上升高于其他焊接质量合格的位置，母排2的热量传递给温度传感器，通过温度传感器反馈的温度就能间接反映极柱101与其连接的母排2的焊接质量，从而进行有效的识别。

可以理解到，以上实施方式虽然分别介绍了贴片式传感器3为霍尔传感器，温度传感器，但并不意味着两者是互斥的。也可以是同一焊接位置同时设置霍尔传感器以及温度传感器，在对焊接位置附近的磁场大小进行检测的同时，对焊接位置附近的温度也进行测量，可使检测结果更为准确，降低因环境影响而导致误判的概率。或者也可以根据具体的情况，选取一部分的极柱101与母排2的焊接位置对应贴附霍尔传感器，另一部分的极柱101与母排2的焊接位置对应贴附温度传感器。

在一实施方式中，如图3所示，检测系统中每个贴片式传感器3均对应1个信号处理装置4，此种结构适用于待测目标不多可人工进行采集的情况。例如贴片式传感器3为霍尔传感器时，每个霍尔传感器均连接电磁场测试仪，检测人员读取每个电磁场测试仪的读数并进行比较，即可得到检测结果，又例如贴片式传感器3为温度传感器时，可以对应每个温度传感器连接输出数字显示模块，直接显示温度情况，检测人员读取每个温度传感器的读数并进行比较即可得到检测结果。

在另一实施方式中，如图4所示，检测系统中多个贴片式传感器3对应1个信号处理装置4，此种结构适用于进行自动化数据采集的情况，此种结构的检测系统的信号处理装置4包括数据采集单元401以及数据处理单元402，数据采集单元401对应多个贴片式传感器3电连接，以同时采集多个贴片式传感器3的感测信号，数据处理单元402处理数据采集单元采集的感测信号。数据采集单元401在此处为本领域的通常解释，即从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析、处理，数据处理单元402即为上述的上位机，例如中央处理器(CPU)。具体而言，在一实施方式中，数据采集单元401为板卡结构。本实施方式自动化程度高，可进行快速检测并输出结果，可以同时对应非常多的电芯进行同时检测，检测效率高，节省人工成本。

参考图4所示，在一实施方式中，多个贴片式传感器3与数据采集单元401有线的电连接，即通过导线5连接。在另一实施方式中，多个贴片式传感器3与数据采集单元401无线的电连接，例如WiFi、蓝牙、4G/5G等形式，此种连接方式更为安全，尤其是对于需要对焊接的焊缝的寿命进行监控检测试验，在长时间的运行过程中，电池有失火甚至爆炸的风险，采用无线连接的方式，信号处理装置4以及检测人员可以离开检测现场，减少安全隐患。

在一实施方式中，检测系统的具体结构的实例还可以是，包括显示元件，显示元件用于显示数据处理单元402处理感测信号后输出的检测结果，使得测试者简单直观的监控以及获知测试结果，显示元件可采用LED、OLED、LCD的屏幕等。

参考图1至图4所示，在一个实施方式中，模组母排2与电芯极柱101焊接质量的检测结构的具体结构的实例可以是，包括待测模组以及承上所述的检测系统。待测模组的母排2与每个电芯1的极柱101焊接，检测系统的多个贴片式传感器的每个贴片式传感器3贴附于待测模组的母排2与每个电芯1的极柱101焊接位置的相邻区域。具体的检测操作步骤如下：

步骤A.将待测模组放置于工作台1上；

步骤B.将母排2连接外部充电电源或负载，使待测模组处于通电的状态；

步骤C.将每个贴片式传感器3贴附于待测模组的母排2与每个电芯1的极柱101焊接位置的相邻区域；

步骤D.采用的检测系统若为承上所述的贴片式传感器3包括霍尔传感器探头、信号处理装置4包括电磁场测试仪，则此时各个霍尔探头测试的磁感应强度显示在电磁场测试仪上，如果显示为B，则认为焊接质量合格，若显示数值与B有差异，则证明焊接时出现了虚焊或漏焊等焊接质量不合格的情况，那么就对出现问题的焊接位置进行重点分析，进行下步处理。采用的检测系统若为承上所述的贴片式传感器包括温度传感器，信号处理装置4处理某处焊接位置感测到的温度信号高于其他位置，则证明该处焊接位置出现了焊接质量不合格的情况，对该处位置进行重点分析，进行下步处理。

本实施方式的检测结构十分简单，且易于操作，由于检测系统采用的是贴片式传感器，仅需贴附于母排上对应焊接位置的附近位置即可，无需其他工装，节约检测准备时间，提高检测效率。

继续参考图1至图4所示，在一个实施方式中，电池模组的具体结构的实例可以是，包括多个电芯1、母排2以及多个贴片式传感器3，其中，母排2与每个电芯1的极柱101焊接，多个贴片式传感器3的每个贴片式传感器3贴附于母排2与每个电芯1的极柱101焊接位置的相邻区域。本实施方式的电池模组可以应用在实际的电池结构中，诸如新能源汽车、电瓶车等的动力电池中，可以实时检测电芯与母排焊接的情况，从而及时地发现在电池运行中由于外界振动以及温度、湿度、压力环境变化导致的焊接结构可能松动设置失效，提高电池的可靠性，避免发生由于焊接结构失效引起的电池发热而引发安全事故。

综上所述，以上实施方式介绍的电池模组及其母排与电芯极柱焊接质量的检测系统和结构的有益效果包括但不限于以下之一或组合：

1.贴片式传感器反应灵敏，结合信号处理装置可快速准确的对焊接位置的质量进行检测，且易于安装，节约时间，提高检测效率。

2.本申请的检测结构十分简单，且易于操作，由于检测系统采用的是贴片式传感器，仅需贴附于母排上对应焊接位置的附近位置即可，无需其他工装，节约检测准备时间，提高检测效率。

3.本申请的电池模组可以应用在实际的电池结构中，诸如新能源汽车、电瓶车等的动力电池中，可以实时检测电芯与母排焊接的情况，从而及时地发现在电池运行中由于外界振动以及温度、湿度、压力环境变化导致的焊接结构可能松动设置失效，避免发生安全事故。

本实用新型虽然以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模组母排与电芯极柱焊接质量的检测系统，其特征在于，包括：

多个贴片式传感器，每个所述贴片式传感器用于对应贴附于模组的每个电芯极柱与模组母排的焊接位置；以及

信号处理装置，与所述多个贴片式传感器电连接，处理所述多个贴片式传感器采集的感测信号。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述贴片式传感器包括霍尔传感器探头，所述信号处理装置包括电磁场测试仪。

3.根据权利要求1或2所述的检测系统，其特征在于，所述贴片式传感器包括温度传感器。

4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述信号处理装置包括数据采集单元以及数据处理单元，所述数据采集单元对应所述多个贴片式传感器电连接，以同时采集所述多个贴片式传感器的感测信号，所述数据处理单元处理所述数据采集单元采集的感测信号。

5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述多个贴片式传感器与所述数据采集单元有线或者无线地电连接。

6.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括显示元件，所述显示元件用于显示所述数据处理单元处理感测信号后输出的检测结果。

7.一种模组母排与电芯极柱焊接质量的检测结构，其特征在于，包括：

待测模组，所述待测模组的母排与每个电芯的极柱焊接；以及

如权利要求1-6任意一项所述的检测系统；

其中，所述检测系统的多个贴片式传感器的每个贴片式传感器贴附于所述待测模组的母排与每个电芯的极柱焊接位置的相邻区域。

8.根据权利要求7所述的检测结构，其特征在于，所述检测系统为权利要求2所述的检测系统，所述霍尔传感器探头贴附于所述待测模组的母排与每个电芯的极柱焊接位置的相邻区域。

9.根据权利要求7所述的检测结构，其特征在于，所述检测系统为权利要求3所述的检测系统，所述温度传感器贴附于所述待测模组的母排与每个电芯的极柱焊接位置的相邻区域。

10.一种电池模组，其特征在于，包括多个电芯、母排、以及多个贴片式传感器，其中，所述母排与每个电芯的极柱焊接，所述多个贴片式传感器的每个贴片式传感器贴附于所述母排与每个电芯的极柱焊接位置的相邻区域。

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