ES2966778T3 - Dispositivo y procedimientos de prueba de fugas de batería - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y procedimientos de prueba de fugas de batería

CAMPO TÉCNICO

Esta divulgación se relaciona generalmente con el campo de los dispositivos y procedimientos de prueba de baterías. La invención tiene un uso particular, y no exclusivo, con baterías que tienen una capa exterior conductora.

ANTECEDENTES

Las baterías automotrices típicas de 12 voltios (V) tienen carcasas de plástico. Las carcasas de plástico se prueban para detectar fugas utilizando electrodos de alta tensión dentro de la carcasa de plástico y electrodos de tierra fuera de la carcasa de plástico.

Un nuevo desafío se presenta en el caso de la electrónica portátil, como por ejemplo los teléfonos móviles. Las baterías utilizadas en electrónica portátil están cubiertas con una película conductora en la superficie exterior. La película conductora conduce electricidad y puede tener propiedades antiestáticas.

Los procedimientos típicos de prueba de fugas, por ejemplo, el uso de carga de gas trazador, la detección de compuestos orgánicos volátiles o el cambio de presión del aire, tienen limitaciones. Por ejemplo, dado que la batería está completamente sellada y no hay espacio vacío en su interior, una fuga no puede crear un cambio de presión y el componente no absorbe gas trazador a través de la fuga. Además, cualquier fluido que se haya escapado se secaría y sellaría el orificio, por lo que la fuga pasaría desapercibida. Además, los fluidos del interior de la batería no rechazan una cantidad significativa de compuestos orgánicos volátiles. Los procedimientos típicos de prueba de fugas con electricidad de alta tensión se ven desafiados por la naturaleza conductora de la película antiestática en la superficie exterior de la batería. Por ejemplo, incluso una batería sin defectos pierde tanta electricidad a través de la película antiestática que es imposible diferenciar una batería con un defecto de una batería sin defectos.

La técnica anterior relevante se divulga en los documentos US 2018/026313 A1, DE 10 2012 214738 A1, US 2014/239962 A1 y DE 102014205918 A1.

SUMARIO

Según la invención, se proporciona un instrumento de prueba de fugas como se define en la reivindicación independiente 1 y un procedimiento de prueba de fugas como se define en la reivindicación independiente 12. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones adicionales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La invención se comprende mejor a partir de la siguiente descripción detallada cuando se lee junto con los dibujos adjuntos. Se destaca que, según la práctica común, las distintas características de los dibujos no están a escala. Por el contrario, las dimensiones de las distintas características se amplían o reducen arbitrariamente para mayor claridad. La figura 1 es un diagrama de un ejemplo de una prueba de fugas utilizando alta tensión.

La figura 2 es un diagrama de un ejemplo de una batería típica para usar con un dispositivo electrónico portátil. La figura 3 es un diagrama de un ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 4 es un diagrama de otro ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 5 es un diagrama de un ejemplo de un sistema de prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 6 es un diagrama de un ejemplo de un procedimiento para realizar una prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 7 es un diagrama de otro ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 8 es un diagrama de otro ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 9 es un diagrama de otro ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 10 es un diagrama de otro ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 11 es un diagrama de otro ejemplo de un sistema de prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 12 es un diagrama de otro ejemplo de un sistema de prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 13 es un gráfico que muestra ejemplos de picos de ionización durante una prueba de fuga de acuerdo con una realización de esta divulgación.

Las figuras 14A y 14B son diagramas de una prueba típica de fuga de aire ionizado.

Las figuras 14C y 14D son diagramas de pruebas comparativas de fuga de aire ionizado de acuerdo con realizaciones de esta divulgación.

La figura 15 es un diagrama de otro ejemplo de un sistema de prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación.

La figura 16 es un diagrama de otro ejemplo de un sistema de prueba de fugas de acuerdo con una realización.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En el presente documento se divulga un dispositivo de prueba y un procedimiento para mejorar la detección de fugas en baterías utilizadas en dispositivos electrónicos portátiles. En un aspecto, un dispositivo de prueba de fugas puede incluir una cámara configurada para contener un dispositivo bajo prueba. La cámara puede incluir un elemento conductortal como una espuma conductora, un líquido conductor, una escobilla suave de fibra de carbono o cualquier material conductor adecuado. El elemento conductor puede configurarse para sujetar el dispositivo bajo prueba. El material no conductor puede rodear el elemento conductor y puede usarse para prevenir o reducir la ionización del aire bajo alta tensión. En algunos ejemplos, un material conductor puede rodear el elemento conductor y puede usarse para prevenir o reducir la ionización del aire bajo alta tensión. Por ejemplo, se puede acoplar una capa conductora al elemento conductor. La capa conductora puede configurarse para hacer contacto con el dispositivo bajo prueba. La capa conductora puede ser un material conductor flexible. La capa conductora puede ser, por ejemplo, una lámina de aluminio o una malla conductora. En algunas realizaciones, el elemento conductor y la capa conductora pueden reemplazarse con una bolsa llena de líquido o gel donde el líquido o gel y la bolsa están hechos de materiales conductores.

El dispositivo de prueba de fugas puede incluir una primera porción de alta tensión acoplada al elemento conductor a través de un primer contacto metálico. La primera porción de alta tensión puede ser energizada a una alta tensión de prueba. La alta tensión de prueba puede ser de 1000 voltios o menos si hay un contacto plano, o la alta tensión de prueba puede ser de 1000 voltios o más si hay un contacto no plano o sin contacto. Una segunda porción de alta tensión puede estar acoplada al elemento conductor. La segunda porción de alta tensión puede tener una fuente diferente que la primera porción de alta tensión. En algunas implementaciones, el dispositivo de prueba de fugas puede incluir una resistencia configurada para limitar la corriente en la primera porción de alta tensión, la segunda porción de alta tensión, o ambas, para proteger el elemento conductor y mantener suficiente corriente para detectar fugas. La resistencia se puede ajustar según la aplicación de prueba. El dispositivo bajo prueba puede ser una batería que tenga una capa exterior conductora. El dispositivo bajo prueba puede ser un dispositivo de almacenamiento eléctrico, que incluye, por ejemplo, un condensador.

Una porción aislante puede estar configurada para permitir que un cable o electrodo del dispositivo bajo prueba pase a través mientras se sella la cámara. La porción aislante está compuesta de caucho o cualquier otro material aislante adecuado. En condiciones de prueba, se puede configurar un segundo contacto metálico para acoplarse eléctricamente al cable o electrodo y a tierra.

En un aspecto, un instrumento de prueba de fugas puede incluir un regulador de presión, un regulador de vacío, una bomba de vacío, una fuente de energía, una o más válvulas y un sensor de presión. El regulador de presión puede configurarse para aplicar una presión positiva a una cámara de prueba con un gas inerte antes de una secuencia de prueba. El regulador de vacío y la bomba de vacío pueden configurarse para aplicar vacío a la cámara de prueba durante la secuencia de prueba. La fuente de energía puede configurarse para aplicar una tensión a uno o más electrodos de la cámara de prueba.

Un procedimiento para probar una fuga en una batería puede incluir aplicar presión de aire a una cámara de prueba antes de una secuencia de prueba. El procedimiento puede incluir la aplicación de vacío a la cámara de prueba durante la secuencia de prueba. El procedimiento puede incluir aplicar una primera tensión a un primer electrodo. El procedimiento puede incluir aplicar una segunda tensión a un segundo electrodo. El procedimiento puede incluir medir una corriente en el primer electrodo. El procedimiento puede incluir medir una corriente en el segundo electrodo. El procedimiento puede incluir determinar un resultado de fuga basándose en la primera medición y la segunda medición.

En uno o más aspectos, un instrumento de prueba de fugas puede incluir un electrodo de baja tensión, un limitador de corriente y un microprocesador. El microprocesador puede configurarse para controlar una lámpara ultravioleta (UV) para la ionización del aire. En uno o más aspectos, un procedimiento para detectar una fuga puede incluir ionizar el aire ambiente en una cámara de prueba ionizando el oxígeno en el aire con tensión y luz ultravioleta. En uno o más aspectos, un procedimiento para detectar una fuga puede incluir ionizar aire ambiente en una cámara de prueba ionizando oxígeno usando luz ultravioleta y leyendo, con una tensión baja, una corriente eléctrica que fluye a través del aire ionizado para detectar una fuga. En uno o más aspectos, al menos un electrodo puede estar en contacto con el dispositivo bajo prueba mediante una espuma conductora donde no se necesitan vacío, UV o ambos. En uno o más aspectos, los electrodos pueden no estar en contacto. En uno o más aspectos, se pueden usar vacío, UV o ambos para limitar la tensión de prueba utilizada. En uno o más aspectos, aplicar una fuerza mediante un elemento conductor elástico puede proporcionar un contacto eléctrico adecuado y, para una batería, extraer electrolito de un defecto.

La figura 1 es un diagrama de un ejemplo de una prueba de fugas 100 realizada en la batería 110. Como se muestra en la figura 1, la superficie exterior de la batería 110 está revestida por una película conductora 120. La película conductora 120 puede denominarse capa exterior conductora. La batería 110 incluye un electrodo 130 que está acoplado a tierra. El electrodo 130 está acoplado a un detector (no mostrado) que está configurado para medir fugas de energía en forma de movimiento de electrones no deseado 140 en la superficie de una batería sin defectos, y una corriente a través de la batería si la batería tiene una fuga. En este ejemplo, se usa una sonda 150 para probar la superficie de la batería 110 en busca de fugas de energía ionizando el aire sobre la superficie de la batería 110. Un usuario puede colocar la sonda 150 sobre la superficie de la batería 110 y medir el movimiento de electrones no deseado 140 a través del detector (no mostrado). Se puede escaneartoda la superficie de la batería 110 usando la sonda 150 para detectar fugas de energía. En algunos ejemplos, la sonda puede incluir una funda 160. La funda 160 puede estar hecha de plástico o cualquier material no conductor adecuado y configurada para evitar que la sonda entre en contacto o dañe la película conductora 120. La funda 160 también se puede usar para hacer contacto con la superficie de la batería 110 para mantener una altura uniforme sobre la superficie de la batería 110 mientras se escanea. La sonda 150 puede ser una sonda de aguja de alta tensión. En algunos ejemplos, la sonda 150 puede energizarse a 6 kilovoltios.

La figura 2 es un diagrama de un ejemplo de una celda de batería típica 200 para usar con un dispositivo electrónico portátil. Como se muestra en la figura 2, una batería 210 está encerrada en una película conductora 220. La batería 210 se muestra en líneas discontinuas porque no es visible cuando está encerrada en la película conductora 220. La batería 210 incluye un contacto positivo 230A y un contacto negativo 230B. El contacto positivo 230A y el contacto negativo 230B pueden denominarse colectivamente contactos 230. La batería 210 incluye una capa aislante 240 que se muestra punteada. La capa aislante 240 puede tener la forma de una lámina que está en contacto con los contactos 230.

Una prueba típica de alta tensión se centra en el aislamiento eléctrico del electrodo de alta tensión para evitar que el electrodo de alta tensión tenga fugas de corriente eléctrica a tierra. Haciendo referencia a la figura 2, la distancia entre la parte expuesta de los contactos 230 y la película conductora 220 es muy corta. La separación de corta distancia hace que el aire se vuelva conductor a alta tensión ya que la prueba requiere que el contacto positivo 230A o el contacto negativo 230B estén conectados a tierra.

Para evitar la preocupación por fugas de corriente a través de la película conductora 220 de una batería 210 que no tiene ningún defecto, sería deseable tener un dispositivo de prueba que no permita que la corriente se escape de la película conductora 220 durante la prueba. También sería deseable tener un dispositivo de prueba que permita que la película conductora 220 se cargue con una alta tensión durante la prueba sin permitir que se descargue a tierra y se cree una corriente.

La figura 3 es un diagrama de un ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas 300 de acuerdo con una realización de esta divulgación. El dispositivo de prueba de fugas 300 está configurado para probar un dispositivo a una tensión que no conduce una cantidad significativa de electricidad a través del espacio, por ejemplo, una tensión inferior a 3000 voltios.

El dispositivo de prueba de fugas 300 incluye una base 310 y una tapa 320 conectadas por una bisagra 330. Cuando la tapa 320 está cerrada, forma una cámara interior 340 que está configurada para contener un dispositivo bajo prueba, por ejemplo, una batería de dispositivo móvil 345. La base 310 y la tapa 320 están construidas de un material no conductor y pueden estar construidas, por ejemplo, de plástico. La base 310 y la tapa 320 incluyen cada una una porción de caucho aislante 347, que se muestra rayada, que está configurada para sellar la cámara interior 340 cuando la tapa 320 está cerrada. La tapa 320 puede cerrarse mediante una abrazadera o un peso. La cámara interior 340 está revestida con un elemento conductor 350, mostrado punteado, que está configurado para sujetar el dispositivo bajo prueba de manera que el elemento conductor 350 esté en contacto con todas las superficies del dispositivo bajo prueba. El elemento conductor 350 puede ser una espuma conductora o equivalente. En algunos ejemplos, el elemento conductor 350 puede reemplazarse con un líquido conductor. En un ejemplo, se puede aplicar una presión de aproximadamente 12 kg a la espuma conductora o equivalente.

La batería 345 que tiene un cable de batería plano 357. En condiciones de prueba, la batería 345 se coloca en la cámara interior 340 de manera que el cable plano 357 de la batería se extienda fuera de la cámara interior 340 a través de la porción de goma aislante 347 y esté en contacto con un contacto metálico 359.

El dispositivo de prueba de fugas 300 incluye una primera porción de alta tensión 360 y una segunda porción de alta tensión 370. La primera porción de alta tensión 360 es la alta tensión de prueba y se usa para energizar el elemento conductor 350 a través de un par de contactos metálicos 380. La alta tensión de prueba puede ser cualquier tensión inferior a 3000 voltios. La segunda porción de alta tensión 370 tiene una fuente diferente que la primera porción de alta tensión 360. La segunda porción de alta tensión 370 se usa para energizar un alambre de tungsteno 390. El alambre de tungsteno 390 puede no estar en contacto con el elemento conductor 350 y la porción de caucho aislante 347. En algunas implementaciones, el alambre de tungsteno 390 puede estar en contacto con la base 310, la tapa 320 o ambas. La segunda porción de alta tensión 370 tiene la misma cantidad de tensión que la primera porción de alta tensión 360. La segunda porción de alta tensión 370 está configurada para evitar que cualquier electrón viaje desde el elemento conductor 350 a tierra 395 a través del aire. Como se muestra en la figura 3, la tierra 395 está conectada al contacto metálico 359.

En algunas implementaciones, se pueden usar una o más resistencias para controlar o limitar la corriente en la primera porción 360 de alta tensión, la segunda porción 370 de alta tensión, o ambas, para proteger el elemento conductor 350, y aún tener suficiente corriente para detectar fugas. La reducción actual se puede utilizar para la seguridad del operador si es necesario, proteger el dispositivo de prueba y puede evitar la generación excesiva de ozono. En condiciones de prueba, la tierra 395 está acoplada a un detector (no mostrado). Una lectura de corriente alta desde la primera porción de alta tensión 360 a tierra 395 indica la presencia de una fuga en la batería 345. Una lectura de corriente baja desde la primera porción de alta tensión 360 a tierra 395 indica que no hay ninguna fuga presente en la batería 345.

La figura 4 es un diagrama de otro ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas 400 de acuerdo con una realización de esta divulgación. Una ventaja de este ejemplo es que se puede utilizar alta tensión para ionizar el aire y no hay necesidad de una espuma conductora que pueda desgastarse después de realizar múltiples pruebas. El dispositivo de prueba de fugas 400 incluye una carcasa exterior 410, primeros electrodos de alta tensión 420, segundos electrodos de alta tensión 430 y una porción de caucho aislante 440. En este ejemplo, los primeros electrodos 420 de alta tensión incluyen picos 450 de ionización donde se toman mediciones de la corriente de fuga. Los segundos electrodos de alta tensión 430 tienen la misma tensión que los primeros electrodos de alta tensión 420 y no están en el circuito de medición. La carcasa exterior 410 puede estar hecha de cualquier material adecuado tal como plástico, teflón o una combinación de los mismos, y puede ser de cualquier color, por ejemplo, blanco.

El dispositivo de prueba de fugas 400 está configurado para contener una batería 460. La batería 460 puede tener una superficie conductora. En condiciones de prueba, un electrodo negativo 470 de la batería 460 se extiende a través de la porción de caucho aislante 440 a través del segundo electrodo de alta tensión 430. El electrodo negativo 470 puede estar conectado a una tierra 480. La tierra 480 está conectada a un detector (no mostrado).

Los segundos electrodos de alta tensión 430 pueden tener aproximadamente la forma del electrodo positivo y del electrodo negativo 470 de la batería 460. Los segundos electrodos de alta tensión 430 pueden ubicarse en el espacio entre los electrodos positivo y negativo de la batería 460 y la capa exterior conductora de la batería 460. En condiciones de prueba, los segundos electrodos de alta tensión 430 se alimentan con la misma tensión que los primeros electrodos de alta tensión 420 y no forman parte del circuito de prueba. Dado que los electrones necesitan una diferencia de potencial para moverse, y si la proximidad de los electrodos de la batería ya está al tensión de prueba, ningún electrón puede fluir entre la capa exterior conductora de la batería y los electrodos de la batería y tierra. En consecuencia, los segundos electrodos de alta tensión 430 actúan como una barrera entre los primeros electrodos de alta tensión 420 y la tierra. Los segundos electrodos de alta tensión 430 filtrarán electricidad al suelo, sin embargo, esta fuga no se medirá.

La figura 5 es un diagrama de un ejemplo de un sistema de prueba de fugas 500 de acuerdo con una realización de esta divulgación. En este ejemplo, el sistema de prueba de fugas 500 incluye un detector 510 y una sonda 520. El detector 510 puede ser un instrumento ATEQ Ioniq o cualquier otro dispositivo adecuado. La sonda 520 puede incluir una funda para proteger la superficie del dispositivo bajo prueba contra daños. El dispositivo bajo prueba puede ser una batería 530.

Como se muestra en la figura 5, en condiciones de prueba, la batería 530 está acoplada a tierra 540. Se usa un material eléctricamente aislante 550 para cubrir los contactos positivos y negativos de la batería 530 para aislar aún más los contactos de la capa conductora que envuelve la batería 530. El material eléctricamente aislante puede ser cualquier material adecuado que sea más aislante que el aire solo. Por ejemplo, cuando los contactos están cubiertos con una masilla no conductora, la prueba de alta tensión es posible ya que toda la capa exterior de la batería 530 puede alcanzar una alta tensión sin que fluya corriente eléctrica a tierra 540. En algunas realizaciones, la batería 530 puede colocarse sobre una espuma aislante durante las condiciones de prueba. La espuma aislante puede ser una espuma plástica o cualquier otro material adecuado.

La figura 6 es un diagrama de un ejemplo de un procedimiento 600 para realizar una prueba de fugas de acuerdo con una realización de esta divulgación. Un dispositivo bajo prueba se coloca en el aparato de prueba. El dispositivo bajo prueba puede ser una batería que tenga una capa conductora exterior. Cuando se coloca dentro del dispositivo de prueba, un contacto de la batería se extiende fuera del aparato de prueba y está conectado a tierra. La tierra está acoplada eléctricamente a un detector para medir el tensión y determinar si hay una fuga.

El procedimiento 600 incluye energizar 610 una primera porción de alta tensión usando una primera fuente. El procedimiento 600 también incluye energizar 620 una segunda porción de alta tensión usando una segunda fuente. La segunda fuente es diferente a la primera fuente y proporciona la misma tensión y cantidad que la primera fuente.

El procedimiento 600 incluye medir 630 una corriente desde una fuente de alta tensión a tierra. Con la condición de que la corriente medida sea alta, el aparato de prueba determina 640 que hay una fuga presente. Con la condición de que la corriente medida sea baja, el aparato de prueba determina 650 que no hay ninguna fuga presente.

La figura 7 es un diagrama de otro ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas 700 de acuerdo con una realización de esta divulgación. El dispositivo de prueba de fugas 700 está configurado para probar un dispositivo a una tensión que no conduce una cantidad significativa de electricidad a través del espacio, por ejemplo, una tensión inferior a 3000 voltios.

El dispositivo de prueba de fugas 700 incluye una base 710 y una tapa 720 conectadas por una bisagra 730. Cuando la tapa 720 está cerrada, forma una cámara interior 740 que está configurada para contener un dispositivo bajo prueba, por ejemplo, una batería de dispositivo móvil 745. La base 710 y la tapa 720 están construidas de un material no conductor y pueden estar construidas, por ejemplo, de plástico. La base 710 y la tapa 720 incluyen cada una una porción de caucho aislante 747, que se muestra rayada, que está configurada para sellar la cámara interior 740 cuando la tapa 720 está cerrada. La tapa 720 puede cerrarse mediante una abrazadera o un peso. La cámara interior 740 está revestida con un elemento conductor 750, mostrado punteado, que está configurado para sujetar el dispositivo bajo prueba. El elemento conductor 750 puede ser una espuma conductora o equivalente. En un ejemplo, se pueden aplicar aproximadamente 12 kg de presión a la espuma conductora o equivalente. En algunos ejemplos, el elemento conductor 750 puede reemplazarse con un líquido conductor. En este ejemplo, el elemento conductor 750 incluye una capa conductora 755 que está en contacto con todas las superficies del dispositivo bajo prueba. La capa conductora 755 puede configurarse para conducir electricidad para la prueba y proteger el elemento conductor 750. La capa conductora 755 puede configurarse para evitar el contacto del elemento conductor 750 con el aire y proteger el elemento conductor 750 contra el desgaste. Además, la capa conductora 755 puede configurarse para proteger el elemento conductor 750 contra fugas de líquido de la batería. La capa conductora 755 puede estar hecha de cualquier material conductor flexible adecuado, por ejemplo, papel de aluminio, papel de estaño o similar.

La batería 745 que tiene un cable de batería plano 757. En condiciones de prueba, la batería 745 se coloca en la cámara interior 740 de manera que el cable plano 757 de la batería se extienda fuera de la cámara interior 740 a través de la porción de goma aislante 747 y esté en contacto con un contacto metálico 759.

El dispositivo de prueba de fugas 700 incluye una primera porción de alta tensión 760 y una segunda porción de alta tensión 770. La primera porción de alta tensión 760 es la alta tensión de prueba y se usa para energizar el elemento conductor 750 a través de un par de contactos metálicos 380. Como se muestra en la figura 7, la capa conductora 755 está en contacto con los contactos metálicos 780. La alta tensión de prueba puede ser cualquier tensión inferior a 3000 voltios. La segunda porción de alta tensión 770 tiene una fuente diferente que la primera porción de alta tensión 760. La segunda porción de alta tensión 770 se usa para energizar un alambre de tungsteno 790. El alambre de tungsteno 790 puede no estar en contacto con el elemento conductor 750 y la porción de caucho aislante 747. En algunas implementaciones, el alambre de tungsteno 790 puede estar en contacto con la base 710, la tapa 720 o ambas. La segunda porción de alta tensión 770 tiene la misma cantidad de tensión que la primera porción de alta tensión 760. La segunda porción de alta tensión 770 está configurada para evitar que cualquier electrón viaje desde el elemento conductor 750 a tierra 795 a través del aire. Como se muestra en la figura 7, la tierra 795 está conectada al contacto metálico 759.

En algunas implementaciones, se pueden usar una o más resistencias para controlar o limitar la corriente en la primera porción de alta tensión 760, la segunda porción de alta tensión 770, o ambas, para proteger el elemento conductor 750, y aún tener suficiente corriente para detectar fugas. En condiciones de prueba, la tierra 795 está acoplada a un detector (no mostrado). Una lectura de corriente alta desde la primera porción de alta tensión 760 a tierra 795 indica la presencia de una fuga en la batería 745. Una lectura de corriente baja desde la primera porción de alta tensión 760 a tierra 795 indica que no hay ninguna fuga presente en la batería 745.

El uso de un vacío en condiciones de prueba puede aumentar el rango de detección. Por ejemplo, una cámara de vacío que proporciona un vacío parcial puede permitir una distancia de recorrido más larga para los iones de oxígeno con la misma tensión. En un ejemplo, se puede usar un vacío de 90 kPa para un electrodo de contacto y se puede usar un vacío de 1,5 kPa para un electrodo sin contacto. En un ejemplo, una capa protectora de una batería puede no ser conductora a baja tensión y puede volverse conductora en la superficie cuando se somete a una alta tensión. En algunos escenarios de prueba, es posible que un defecto parcial en la batería no genere una fuga durante la prueba y puede generar una fuga debido a la corrosión en el futuro. El uso de alta tensión puede atravesar el defecto parcial; sin embargo, en algunos casos, una costura de pegamento en los pliegues de la cubierta protectora puede ocultar el defecto. En un ejemplo, se pueden aplicar 200 V directamente sobre la superficie de una batería a través de una espuma conductora y se pueden aplicar 400 V con una serie de agujas (es decir, electrodos sin contacto). La serie de agujas puede estar aproximadamente a 0,5 mm de la superficie de la batería. Las realizaciones aquí descritas pueden usarse para detectar un defecto parcial cuando está oculto por la costura de pegamento.

A medida que aumenta la densidad del aire (es decir, la presión) en la cámara de prueba, más corto es el recorrido libre medio:

k = k- T2/(j2ndl)/P<Ecuación 1>

A medida que aumenta el camino libre medio en el vacío, las moléculas de oxígeno ionizado pueden fluir más fácilmente. En consecuencia, las fugas pueden detectarse más fácilmente.

En algunos escenarios de prueba, el propio dispositivo bajo prueba puede resultar dañado por demasiado vacío. En consecuencia, se puede determinar una presión óptima basándose en el dispositivo bajo prueba. Por ejemplo, un dispositivo bajo prueba que tiene poco electrolito líquido puede tener una presión óptima que difiere de una presión óptima para un dispositivo bajo prueba que no contiene electrolito líquido. En un ejemplo, se puede usar un vacío para bombear electrolito nuevo a la ruta de la fuga, haciéndolo más conductivo y más fácil de detectar una fuga. Por ejemplo, el vacío puede extraer electrolito de un defecto en la batería para ayudar al movimiento de las moléculas de oxígeno ionizado.

La figura 8 es un diagrama de otro ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas 800 de acuerdo con una realización de esta divulgación. El dispositivo de prueba de fugas 300 está configurado para probar un dispositivo a una tensión que no conduce una cantidad significativa de electricidad, por ejemplo, una tensión superior a 1000 voltios.

El dispositivo de prueba de fugas 800 incluye una base 810 y una tapa 820. Cuando la tapa 820 está cerrada, forma una cámara interior 840, que se muestra punteada, que está configurada para contener un dispositivo bajo prueba, por ejemplo, una batería de dispositivo móvil 845. La batería 845 puede incluir una cubierta protectora. La cubierta protectora puede ser una película o una bolsa y puede incluir uno o más pliegues. Un pliegue de la cubierta protectora puede quedar obstruido por una costura de pegamento. Es posible que los dispositivos de prueba de fugas típicos no estén configurados para detectar una fuga en un pliegue de la cubierta protectora de la batería 845, o una fuga que esté obstruida por una costura de pegamento. El dispositivo de prueba de fugas 800 está configurado para detectar fugas en un pliegue de la cubierta protectora de la batería 845, o una fuga que está obstruida por una costura de pegamento.

La base 810 y la tapa 820 están construidas de un material no conductor y pueden estar construidas, por ejemplo, de plástico. La base 810 y la tapa 820 incluyen cada una un amortiguador 830, mostrado rayado, que está configurado para sellar la cámara interior 840 cuando la tapa 820 está cerrada. El amortiguador 830 puede ser un material elastómero. La tapa 820 puede cerrarse mediante una abrazadera o un peso. Una fuente de vacío 835 puede crear un vacío en la cámara interior 840. El vacío puede ser un vacío parcial, por ejemplo, de hasta aproximadamente 10 kPa. El dispositivo de prueba de fugas 800 incluye escobillas 850 que están acopladas eléctricamente a una fuente de alta tensión 860 que está configurada para generar una primera alta tensión 865. Las escobillas 850 pueden ser escobillas de fibra de carbono y pueden estar cerca o en contacto con uno o más pliegues en la cubierta protectora de la batería 845. Las escobillas 850 pueden ser suaves y estar configuradas para ionizar el oxígeno que está muy cerca del área potencial de defecto sin dañar la batería 845. Las escobillas 850 pueden mejorar la detección de fugas proporcionando una distancia más corta entre la alta tensión y el suelo. En algunos escenarios de prueba, puede existir una fuga en el costado de la batería 845 en los pliegues de la cubierta protectora, lo que dificulta la detección de la fuga. Las escobillas 850 pueden usarse para detectar una fuga que esté presente en los pliegues de la cubierta protectora de la batería 845 que de otro modo sería indetectable. Un vacío parcial puede ayudara que los iones viajen más libremente para alcanzar el defecto. En algunos escenarios de prueba, una alta tensión puede ser suficiente para perforar un orificio en la costura de pegamento si oculta un defecto.

La batería 845 puede tener un cable de batería plano 857. En condiciones de prueba, la batería 845 se coloca en la cámara interior 840 de manera que el cable plano 857 de la batería se extienda fuera de la cámara interior 840 y esté conectado a tierra (no mostrado).

El dispositivo de prueba de fugas 800 incluye una primera porción de alta tensión 865 y una segunda porción de alta tensión 870. La primera porción de alta tensión 865 es la alta tensión de prueba y se usa para energizar las escobillas 850. La alta tensión de prueba puede ser cualquier tensión inferior a 3000 voltios. La segunda porción de alta tensión 870 puede tener una fuente diferente que la primera porción de alta tensión 865. La segunda porción de alta tensión 870 se usa para energizar la base 810 y la tapa 820. En un ejemplo, la segunda porción de alta tensión 870 puede tener la misma cantidad de tensión que la primera porción de alta tensión 865. La segunda porción de alta tensión 870 está configurada para evitar que cualquier electrón viaje desde las escobillas 850 a tierra (no mostrada) a través del aire. La segunda porción de alta tensión 870 puede no estar en el circuito de medición.

En algunas implementaciones, se pueden usar una o más resistencias para controlar o limitar la corriente en la primera porción de alta tensión 865, la segunda porción de alta tensión 870, o ambas, para proteger las escobillas 850, y aún tener suficiente corriente para detectar fugas. En condiciones de prueba, la tierra está acoplada a un detector (no mostrado). Una lectura de corriente alta desde la primera porción de alta tensión 865 a tierra indica la presencia de una fuga en la batería 845. Una lectura de corriente baja desde la primera porción de alta tensión 865 a tierra indica que no hay ninguna fuga presente en la batería 845.

La figura 9 es un diagrama de un ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas 900 de acuerdo con una realización de esta divulgación. El dispositivo de prueba de fugas 900 está configurado para probar un dispositivo a una tensión que no conduce una cantidad significativa de electricidad, por ejemplo, una tensión superior a 1000 voltios.

El dispositivo de prueba de fugas 900 incluye una base 910 y una tapa 920 conectadas por una bisagra 930. Cuando la tapa 920 está cerrada, forma una cámara interior 940 que está configurada para contener un dispositivo bajo prueba, por ejemplo, una batería de dispositivo móvil 945. En este ejemplo, la batería 945 puede ser una batería que tiene pocos o ningún electrolito. La base 910 y la tapa 920 están construidas de un material no conductor y pueden estar construidas, por ejemplo, de plástico. La base 910 y la tapa 920 incluyen cada una una porción de caucho aislante 947, que se muestra rayada, que está configurada para sellar la cámara interior 940 cuando la tapa 920 está cerrada. La tapa 920 puede cerrarse mediante una abrazadera o un peso. Una fuente de vacío 935 puede crear un vacío en la cámara interior 940. El vacío puede ser un vacío parcial, por ejemplo, de hasta aproximadamente 10 kPa. El dispositivo de prueba de fugas 900 incluye una capa de malla de alambre 955 que está acoplada eléctricamente a una fuente de alta tensión 960 que está configurada para generar una primera alta tensión 965. En un ejemplo, la capa de malla de alambre 955 se puede usar para probar una batería que tiene poco electrolito o no tiene electrolito. Los alambres de la capa de malla de alambre 955 pueden crear bordes afilados que proporcionan una ionización de "corona" (por ejemplo, ionización de aire) en comparación con un material conductor plano. La capa de malla metálica puede ser flexible para proporcionar contacto con la superficie de la batería.

La cámara interior 940 está revestida con un elemento conductor 950, mostrado punteado, que está configurado para sujetar el dispositivo bajo prueba de manera que el elemento conductor 950 esté en contacto con todas las superficies del dispositivo bajo prueba. El elemento conductor 950 puede ser una espuma conductora o equivalente. En un ejemplo, se pueden aplicar aproximadamente 12 kg de presión a la espuma conductora o equivalente. En algunos ejemplos, el elemento conductor 950 puede reemplazarse con un líquido conductor. El dispositivo de prueba de fugas 900 puede incluir una capa de malla de alambre 955 que está en contacto con el elemento conductor 950 y la batería 945. La capa de malla de alambre 955 incluye elementos de malla que están configurados para ionizar el aire. Un vacío parcial puede ayudar a que los iones viajen más libremente para alcanzar el defecto en la batería 945.

La batería 945 tiene un cable de batería plano 957. En condiciones de prueba, la batería 945 se coloca en la cámara interior 940 de manera que el cable plano 957 de la batería se extienda fuera de la cámara interior 940 a través de la porción de goma aislante 947 y esté en contacto con un contacto metálico 959.

El dispositivo de prueba de fugas 900 incluye una primera porción de alta tensión 965 y una segunda porción de alta tensión 970. La primera porción de alta tensión 965 es la alta tensión de prueba y se usa para energizar la capa de malla de alambre 955 a través de un par de contactos metálicos 980. La alta tensión de prueba puede ser de 1000 voltios o más. La segunda porción de alta tensión 970 puede tener una fuente diferente que la primera porción de alta tensión 965. La segunda porción de alta tensión 970 se usa para energizar un alambre de tungsteno 990. En un ejemplo, el alambre de tungsteno 990 puede no estar en contacto con la capa de malla de alambre 955, la porción de caucho aislante 947 o ambas. En algunas implementaciones, el alambre de tungsteno 990 puede estar en contacto con la base 910, la tapa 920 o ambas. La segunda porción de alta tensión 970 tiene la misma cantidad de tensión que la primera porción de alta tensión 965. La segunda porción de alta tensión 970 está configurada para evitar que cualquier electrón se desplace desde la capa de malla de alambre 955 hasta una tierra 995 a través del aire. Como se muestra en la figura 9, la tierra 995 está conectada al contacto metálico 959.

En algunas implementaciones, se pueden usar una o más resistencias para controlar o limitar la corriente en la primera porción de alta tensión 965, la segunda porción de alta tensión 970, o ambas, para proteger el elemento conductor 950, y aún tener suficiente corriente para detectar fugas. En condiciones de prueba, la tierra 995 está acoplada a un detector (no mostrado). Una lectura de corriente alta desde la primera porción de alta tensión 965 a tierra 995 indica la presencia de una fuga en la batería 945. Una lectura de corriente baja desde la primera porción de alta tensión 965 a tierra 995 indica que no hay ninguna fuga presente en la batería 945.

La figura 10 es un diagrama de otro ejemplo de un dispositivo de prueba de fugas 1000 de acuerdo con una realización de esta divulgación. El dispositivo de prueba de fugas 1000 está configurado para probar un dispositivo a una tensión que no conduce una cantidad significativa de electricidad, por ejemplo, una tensión superior a 1000 voltios.

El dispositivo de prueba de fugas 1000 incluye una base 1010 y un brazo 1020. La base 1010 está configurada para sostener un dispositivo bajo prueba, por ejemplo, una batería de dispositivo móvil 1045. La base 1010 y el brazo 720 están construidos con un material no conductor y pueden estar, por ejemplo, construidos con plástico o un material de teflón. La base 1010 y el brazo 1020 incluyen cada uno una porción de caucho aislante 1047, que se muestra rayada. El brazo 1020 puede configurarse para moverse hacia arriba y hacia abajo y para sujetar el dispositivo bajo prueba para evitar el movimiento.

La batería 1045 que tiene un cable de batería plano 1057. En condiciones de prueba, la batería 1045 se coloca sobre la base 1010 de manera que el cable plano de la batería 1057 se extienda sobre la porción de caucho aislante 1047 y esté en contacto con un contacto metálico 1059.

En este ejemplo, se usa una sonda 1050 para probar la superficie de la batería 1045 en busca de fugas de energía ionizando el aire sobre la superficie de la batería 1045. Como se muestra en la figura 10, la sonda 1050 puede configurarse con un mango que está conectado a tierra 1095. La sonda se puede configurar para conectar el operador a tierra para evitar que se acumule tensión eléctrico en el operador. Un usuario puede colocar la sonda 1050 sobre la superficie de la batería 1045 y medir el movimiento de electrones no deseado a través del detector 1060. Se puede escanear toda la superficie de la batería 1045 usando la sonda 1050 para detectar fugas de energía. En algunos ejemplos, la sonda 1050 puede incluir una aguja y una funda. La funda puede estar hecha de plástico o cualquier material no conductor adecuado y configurada para evitar que la sonda entre en contacto o dañe la película conductora de la batería 1045. La funda también se puede usar para hacer contacto con la superficie de la batería 1045 para mantener una altura uniforme sobre la superficie de la batería 1045 mientras se escanea. La sonda 1050 puede ser una sonda de aguja de alta tensión. En algunos ejemplos, la sonda 1050 puede energizarse a 6 kilovoltios.

El dispositivo de prueba de fugas 1000 incluye una primera porción de alta tensión 1065 y una segunda porción de alta tensión 1070. La primera porción de alta tensión 1065 es la alta tensión de prueba y se usa para energizar la sonda 1050. La alta tensión de prueba puede ser cualquiertensión superiora 3000 voltios. La segunda porción de alta tensión 1070 puede tener una fuente diferente que la primera porción de alta tensión 1065. La segunda porción de alta tensión 1070 puede tener la misma cantidad de tensión que la primera porción de alta tensión 1065. Como se muestra en la figura 10, la tierra 1095 está conectada al contacto metálico 1059.

En las implementaciones descritas en el presente documento, se pueden usar una o más resistencias para controlar o limitar la corriente en la primera porción de alta tensión 1065, la segunda porción de alta tensión 1070 o ambas. En condiciones de prueba, la tierra 1095 está acoplada a un detector 1060. Una lectura de corriente alta desde la primera porción de alta tensión 1065 a tierra 1095 indica la presencia de una fuga en la batería 1045. Una lectura de corriente baja desde la primera porción de alta tensión 1065 a tierra 1095 indica que no hay ninguna fuga presente en la batería 1045.

Algunos dispositivos de prueba de fugas pueden utilizar alta tensión para ionizar moléculas de oxígeno. Se puede usar algo de luz ultravioleta (UV) para ionizar moléculas de oxígeno o para excitar las moléculas de oxígeno a un estado en el que puedan ionizarse más fácilmente con alta tensión. La luz ultravioleta utilizada para ionizar las moléculas de oxígeno puede ser una luz ultravioleta de longitud de onda corta.

En algunos escenarios, el uso de alta tensión puede dañar el dispositivo bajo prueba. Con el uso de luz ultravioleta, se puede realizar una prueba de fuga de moléculas de oxígeno ionizantes bajo una tensión más baja. Las longitudes de onda UV pueden estar en el rango UVC. Los procedimientos que utilizan luz ultravioleta para ionizar o excitar moléculas de oxígeno pueden realizarse sin el uso de un gas trazador, proporcionando así una solución económica. La corriente eléctrica medida con los procedimientos que utilizan luz ultravioleta puede ser pequeña, por lo que puede que no sea necesaria una cantidad abundante de oxígeno para realizar la prueba. Otro beneficio es que estos procedimientos producen poco o nada de ozono.

En algunos ejemplos, puede ser posible ionizar oxígeno con tensión usando pulsos de tensión más alto y luego una tensión más baja constante para mover el oxígeno ionizado hacia la ruta de fuga en lugar de usar una corriente directa de alta tensión. En algunos ejemplos, se puede utilizar un vacío para ayudar a la propagación de la ionización en el aire aumentando el camino libre medio de las moléculas. Por ejemplo, se puede utilizar un vacío de aproximadamente 2 KPa.

La figura 11 es un diagrama de otro ejemplo de un sistema de prueba de fugas 1100 de acuerdo con una realización de esta divulgación. El sistema de prueba de fugas 1100 incluye un dispositivo de prueba 1110, un instrumento controlado por microprocesador 1115 y una fuente de vacío 1120. El dispositivo de prueba de fugas 1110 incluye una cámara de prueba que está configurada para contener un dispositivo bajo prueba 1125. En este ejemplo, el dispositivo bajo prueba 1125 puede ser una batería tipo bolsa que tiene contactos 1127 que están en contacto con un contacto metálico a tierra 1129. La batería de tipo bolsa puede ser semiflexible. En un ejemplo, el dispositivo bajo prueba 1125 puede no estar en contacto con el electrodo de alta tensión 1130. El electrodo de alta tensión 1130 es parte del circuito de prueba y puede tener, por ejemplo, una tensión de 500 voltios CC. El dispositivo de prueba de fugas 1110 puede construirse de un material no conductor, por ejemplo, plástico, e incluir un sello de elastómero no conductor 1135.

El sistema de prueba de fugas 1100 incluye una porción de alta tensión 1140 que no está en el circuito de prueba. Los electrodos para la porción de alta tensión 1140 pueden incluir resistencias de limitación de corriente. El sistema de prueba de fugas 1100 incluye un circuito de cero (0) voltios o tierra 1145. El sistema de prueba de fugas 1100 incluye una línea de vacío 1150 que regula y controla el vacío en la cámara de prueba y una lámpara UV 1155. La lámpara UV 1155 puede estar en la línea de visión del electrodo de alta tensión 1130. La lámpara UV 1155 puede configurarse con un interruptor (no mostrado) que enciende la lámpara UV solo cuando el dispositivo de prueba 1110 está cerrado.

El instrumento controlado por microprocesador 1115 está configurado para energizar el electrodo de alta tensión 1130, la fuente de vacío 1120, el electrodo de alta tensión 1140 y la lámpara UV 1155. El instrumento 1115 está configurado para regular la cantidad de vacío suministrado a la cámara de prueba y monitorear el nivel de vacío en la cámara de prueba. Cuando se alcanza el nivel apropiado de vacío, el instrumento inicia la medición de la corriente en el electrodo de alta tensión 1130. Luego, el instrumento 1115 determina si la pieza que se está probando pasa o falla en función de la cantidad de corriente medida. Luego, el instrumento 1115 detiene la fuente de vacío 1120 e iguala la presión de la cámara de prueba con la presión atmosférica. El instrumento 1115 luego apaga la luz UV y la alta tensión 1130. En algunas realizaciones, el electrodo de alta tensión 1130 puede ser electrodos múltiples o una escobilla de carbón que está configurada para cubrir la superficie del dispositivo bajo prueba 1125. Una configuración de múltiples electrodos puede incluir múltiples electrodos puntiagudos.

La figura 12 es un diagrama de otro ejemplo de un sistema de prueba de fugas 1200 de acuerdo con una realización de esta divulgación. En este ejemplo, las moléculas de oxígeno pueden ionizarse mediante luz ultravioleta utilizando una tensión baja para realizar una prueba de fuga. El sistema de prueba de fugas 1200 incluye un dispositivo de prueba 1210, un instrumento controlado por microprocesador 1215 y una fuente de vacío 1220. El dispositivo de prueba de fugas 1210 incluye una cámara de prueba que está configurada para contener un dispositivo bajo prueba 1225. En este ejemplo, el dispositivo bajo prueba 1225 puede ser una batería tipo bolsa que tiene contactos 1227 que están en contacto con un contacto metálico a tierra 1229. La batería de tipo bolsa puede ser semiflexible. En un ejemplo, el dispositivo bajo prueba 1225 puede no estar en contacto con el electrodo de salida de prueba 1230. El electrodo de salida de prueba 1230 es parte del circuito de prueba y puede tener, por ejemplo, una tensión positiva de 12 voltios. El dispositivo de prueba de fugas 1210 puede construirse de un material no conductor, por ejemplo, plástico, e incluir un sello de elastómero no conductor 1235.

El sistema de prueba de fugas 1200 incluye un circuito de cero (0) voltios o tierra 1245. El sistema de prueba de fugas 1200 incluye una línea de vacío 1250 que regula y controla el vacío en la cámara de prueba y una o más lámparas UV 1255. En este ejemplo, se muestran cuatro (4) lámparas UV. Las lámparas UV 1255 pueden estar en la línea de visión del electrodo de salida de prueba 1230. Las lámparas UV 1255 pueden configurarse con un interruptor (no mostrado) que enciende la lámpara UV solo cuando el dispositivo de prueba 1210 está cerrado.

El instrumento controlado por microprocesador 1215 está configurado para energizar el electrodo de salida de prueba 1230, la fuente de vacío 1220 y la lámpara UV 1255. El instrumento 1215 está configurado para regular la cantidad de vacío suministrado a la cámara de prueba y monitorear el nivel de vacío en la cámara de prueba. Cuando se alcanza el nivel apropiado de vacío, el instrumento inicia la medición de la corriente en la salida de prueba 1230. Luego, el instrumento 1215 determina si la pieza que se está probando pasa o falla en función de la cantidad de corriente medida. Luego, el instrumento 1215 detiene la fuente de vacío 1220 e iguala la presión de la cámara de prueba con la presión atmosférica. Luego, el instrumento 1215 apaga la luz UV y el electrodo de salida de prueba 1230. En algunas realizaciones, el electrodo de salida de prueba 1230 puede ser electrodos múltiples o una escobilla de carbón que está configurada para cubrir la superficie del dispositivo bajo prueba 1225. Una configuración de múltiples electrodos puede incluir múltiples electrodos puntiagudos.

La figura 13 es un gráfico que muestra ejemplos de picos de ionización 1300 durante una prueba de fuga de acuerdo con una realización de esta divulgación. En este ejemplo, la detección de fugas no requiere una aplicación constante de alta tensión. En consecuencia, la prueba se puede realizar usando una tensión más baja 1310 y pulsando a una tensión más alta 1320. Por ejemplo, puede que no sea necesaria una ionización constante a 3000 V. La prueba se puede realizar a 200 V y unos pocos pulsos o picos a 3000 V para ionizar el aire pueden ser suficientes para ionizar las moléculas de oxígeno. Este procedimiento puede evitar daños al dispositivo bajo prueba.

La variabilidad del aire atmosférico puede afectar la medición de los probadores de fugas de aire ionizado. La variación del aire atmosférico puede deberse a la humedad. La presencia de vapor de agua en el aire hace que el aire sea más susceptible a la ionización. La contaminación del aire por disolventes u otras moléculas ionizables puede afectar las pruebas. En aire seco puro estándar, un instrumento puede ionizar moléculas de oxígeno para hacer que el aire sea conductor, generalmente usando alta tensión. Si hay un defecto en la pieza que se está probando, una corriente eléctrica puede fluir a través del defecto y puede ser medida por el instrumento. Una ventaja de las pruebas de fugas de aire ionizado es que utiliza aire atmosférico libre; sin embargo, una debilidad es que el aire ambiente es variable.

Las figuras 14Ay 14B son diagramas de una prueba típica de fuga de aire ionizado. La figura 14A muestra una batería 1410 en buen estado que registra una corriente de 20 nA a través del aire durante la prueba. La corriente fluye hacia la conexión a tierra de la batería o cualquier otra superficie conductora conectada a tierra del dispositivo de prueba. La figura 14 B muestra una batería 1420 con una fuga donde el instrumento registra una corriente de 80 nA debido a que el aire ionizado fluye hacia el electrolito de la batería conectado a tierra 1425, ya que el electrolito queda expuesto a través de un defecto en el recubrimiento de la batería. El flujo de aire ionizado se muestra en puntos.

Las figuras 14C y 14D son diagramas de pruebas comparativas de fuga de aire ionizado de acuerdo con realizaciones de esta divulgación. La figura 14 C muestra dos baterías sin fugas 1430A y 1430B del mismo tipo que se prueban al mismo tiempo usando el mismo instrumento 1440. El instrumento 1440 registra una corriente de 20 nA en ambas baterías y muestra una diferencia de 0 nA. La figura 14 D muestra una batería sin fugas conocida como batería de referencia 1450 y una batería bajo prueba 1460 con una fuga se prueba al mismo tiempo en el mismo dispositivo de prueba 1440. El lado de referencia registra un valor de 20 nA y el lado de prueba registra un valor de 80 nA. El instrumento 1440 muestra la diferencia de 60 nA restando la lectura de la batería de referencia de la lectura de la batería bajo prueba.

La figura 15 es un diagrama de otro ejemplo de un sistema de prueba de fugas 1500 de acuerdo con una realización de esta divulgación. En este ejemplo, una porción del dispositivo bajo prueba puede estar en contacto con un elemento conductor, y otra porción del dispositivo bajo prueba puede estar libre de contacto con un elemento conductor. El sistema de prueba de fugas 1500 puede configurarse para aplicar presión para exprimir el electrolito fuera del dispositivo bajo prueba. Por ejemplo, el sistema de prueba de fugas 1500 puede configurarse para aplicar presión, tal como presión de aire (o cualquier gas inerte), antes de la prueba y luego aplicar un vacío durante la prueba.

El sistema de prueba de fugas 1500 incluye un dispositivo de prueba 1510, un instrumento controlado por microprocesador 1515 y una fuente de vacío 1520. El instrumento controlado por microprocesador 1515 puede tener tres canales que incluyen UV, presión y vacío. El instrumento controlado por microprocesador 1515 puede incluir un regulador de vacío, un regulador de presión, válvulas y sensores de presión. El dispositivo de prueba de fugas 1510 incluye una cámara de prueba que está configurada para contener un dispositivo bajo prueba 1525. En este ejemplo, el dispositivo bajo prueba 1525 puede ser una batería tipo bolsa que tiene contactos 1527 que están en contacto con un contacto metálico a tierra 1529. La batería de tipo bolsa puede ser semiflexible. Como se muestra en la figura 15, una porción del dispositivo bajo prueba 1525 puede no estar en contacto con el electrodo de salida de prueba 1530. El electrodo de salida de prueba 1530 es parte del circuito de prueba y puede ser un electrodo de alta tensión. Una porción del dispositivo bajo prueba 1525 puede estar en contacto con un elemento conductor 1540 mostrado punteado. Un segundo electrodo de salida de prueba 1542 está conectado al elemento conductor 1540 y es parte del circuito de prueba. El segundo electrodo de salida de prueba 1542 puede ser un electrodo de alta tensión. Un tercer electrodo de salida de prueba 1544 puede ser un electrodo de barrera que no forma parte del circuito de prueba. El tercer electrodo de salida de prueba 1544 puede ser un electrodo de alta tensión y puede tener la misma tensión que el primer electrodo de salida de prueba 1530, el segundo electrodo de salida de prueba 1542 o ambos. La tensión del tercer electrodo de salida de prueba puede depender del diseño del dispositivo de prueba 1510. Por ejemplo, el tensión del tercer electrodo de salida de prueba 1544 puede basarse en su proximidad al primer electrodo de salida de prueba 1530, al segundo electrodo de salida de prueba 1542 o a ambos. En un ejemplo, no se realiza ninguna medición de corriente en el tercer electrodo de salida de prueba 1544. Los electrodos de salida de prueba 1530, 1542, 1544 pueden energizarse de forma independiente durante la prueba para no interferir con una prueba realizada en otra porción del dispositivo bajo prueba 1525. Cada uno de los electrodos de salida de prueba 1530, 1542, 1544 puede aplicar la misma tensión o tensiones diferentes. El dispositivo de prueba de fugas 1510 puede construirse de un material no conductor, por ejemplo, plástico, e incluir un sello de elastómero no conductor 1535.

El sistema de prueba de fugas 1500 incluye un circuito de tierra o cero (0) voltios 1545. El sistema de prueba de fugas 1500 incluye una primera y segunda línea de entrada/salida 1550, 1555 que regulan y controlan la presión/vacío en la cámara de prueba y una o más lámparas UV 1560. La presión se puede aplicar en una porción central de la cámara de prueba del sistema de prueba de fugas 1500 y no en el área circundante en el otro lado del elemento conductor 1540 de manera que haya una diferencia de presión entre las dos áreas para ayudar a empujar electrolito fuera del dispositivo bajo prueba. En este ejemplo, se muestran dos (2) lámparas UV. Las lámparas Uv 1560 pueden estar en la línea de visión del electrodo de salida de prueba 1530. Las lámparas UV 1560 pueden configurarse para emitir una longitud de onda que promueva la ionización del aire. Las lámparas UV 1560 pueden configurarse con un interruptor (no mostrado) que enciende la lámpara UV solo cuando el dispositivo de prueba 1510 está cerrado.

El instrumento controlado por microprocesador 1515 está configurado para energizar el electrodo de salida de prueba 1530, el segundo electrodo de salida de prueba, 1542, el tercer electrodo de salida de prueba 1544, la fuente de vacío 1520, la lámpara UV 1560 y una válvula 1570 para controlar la presión regulada. El instrumento 1515 está configurado para regular la cantidad de presión/vacío suministrado a la cámara de prueba y monitorear el nivel de presión/vacío en la cámara de prueba. Cuando se alcanza el nivel apropiado de vacío, el instrumento inicia la medición de la corriente en el electrodo de salida de prueba 1530, el segundo electrodo de salida de prueba 1542 o ambos. Luego, el instrumento 1515 determina si la pieza que se está probando pasa o falla en función de la cantidad de corriente medida. Luego, el instrumento 1515 detiene la fuente de vacío 1520 e iguala la presión de la cámara de prueba con la presión atmosférica. Luego, el instrumento 1515 apaga la luz UV y el electrodo de salida de prueba 1530, el segundo electrodo de salida de prueba 1542 y el tercer electrodo de salida de prueba 1544. En algunas realizaciones, los electrodos de salida de prueba pueden ser una escobilla de carbón que está configurada para cubrir la superficie del dispositivo bajo prueba 1525. Una configuración de múltiples electrodos puede incluir múltiples electrodos puntiagudos, como se muestra en la figura 15.

La figura 16 es un diagrama de otro ejemplo de un sistema de prueba de fugas 1600 de acuerdo con una realización. Como se muestra en la figura 16, el sistema de prueba de fugas 1600 puede configurarse para probar una membrana respirable 1610. La membrana respirable 1610 puede ser una membrana permeable a los gases. La membrana respirable 1610 puede ser impermeable a los líquidos. Un ejemplo de membrana transpirable 1610 puede ser un material de GORE-TEX®.

El sistema de prueba de fugas 1600 incluye un primer electrodo 1620 y un segundo electrodo 1630. El primer electrodo 1620 puede tener una primera tensión V1 y el segundo electrodo 1630 puede tener una segunda tensión V2. El primer electrodo 1620 puede formar una cámara 1625. La cámara 1625 puede configurarse para contener un líquido, por ejemplo, agua. El primer electrodo 1620 puede incluir una porción de sellado 1627 para evitar fugas del líquido desde la cámara 1625.

El primer electrodo 1620 y el segundo electrodo 1630 están acoplados eléctricamente a un probador 1640. El probador 1640 puede configurarse para medir la corriente para detectar un defecto en la membrana respirable 1610. Un defecto puede incluir una abertura que permita el paso de electrones a través de la abertura. El número de electrones que pasan a través de la abertura puede estar correlacionado con el tamaño de la abertura. Por ejemplo, una abertura grande puede permitir el paso de una mayor cantidad de electrones que una abertura más pequeña.

El sistema de prueba de fugas 1600 incluye una porción de soporte 1650. La porción de soporte 1650 puede ser un material aislante. La porción de soporte 1650 puede formar un sello con la porción de sello 1627 para evitar fugas del líquido desde la cámara 1625. Porciones del primer electrodo 1620, el miembro de sellado 1627 y la porción de soporte 1650 pueden formar la cámara 1625.

El sistema de prueba de fugas 1600 incluye una espuma conductora 1660. La espuma conductora 1660 está acoplada al segundo electrodo 1630 y está configurada para hacer contacto con la membrana respirable 1610 cuando se aplica una fuerza 1670 al segundo electrodo 1630.

Se puede usar un procedimiento para probar una batería de bolsa sellada o cualquier componente similar lleno de líquido o gel para detectar fugas en el que la batería se puede colocar en una cámara de prueba que incluye electrodos de contacto blandos, por ejemplo una espuma conductora, y electrodos de ionización duros. Con la cámara cerrada y con la batería dentro de la cámara, se podrá utilizar aire regulado o cualquier otro gas inerte para presurizar la cámara. La presurización de la cámara puede provocar que el electrolito se escape de la batería. Se puede utilizar una lámpara UV dentro de la cámara para iniciar la ionización del aire. Se puede agotar la presión del aire y luego se puede aplicar un vacío regulado a la cámara de prueba. En un ejemplo, la lámpara UV y el vacío se pueden aplicar simultáneamente. La lámpara UV puede estar en la línea de visión del electrodo duro y la batería. Se puede aplicar una primera tensión al electrodo de contacto blando del dispositivo de prueba. Se puede aplicar la misma tensión al electrodo duro sin contacto. Luego se puede realizar una medición de la corriente de fuga. En un ejemplo, se puede aplicar otra tensión tanto al electrodo de contacto blando como al electrodo duro sin contacto. Esta tensión puede ser la misma tensión que la etapa anterior. Se puede realizar una medición de la corriente de fuga en el electrodo duro sin contacto. Se puede determinar si pasa o falla basándose en los resultados de la medición de la corriente de fuga. Luego se pueden poner en contacto todos los electrodos con tierra para eliminar cualquier electricidad estática. Luego se puede apagar la lámpara UV y se puede llenar la cámara de prueba con aire atmosférico antes de abrir y retirar la batería. Se puede conectar a tierra un escobilla de fibra de carbono (o cualquier otro material conductor blando) para eliminar la electricidad estática antes de retirar la batería. Las tensiones aplicadas pueden ser CC, CA o picos de tensión asociados con una tensión constante.

Si bien la invención se ha descrito en relación con ciertas realizaciones, debe entenderse que la invención no debe limitarse a las realizaciones divulgadas, sino que, por el contrario, pretende cubrir diversas modificaciones, combinaciones y disposiciones equivalentes incluidas dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un instrumento de prueba de fugas (100, 300, 400, 500, 700, 800, 900, 1000, 1100) que comprende:

- electrodos (150, 360, 370, 420, 430, 770, 780);

- al menos una fuente de energía configurada para aplicar una tensión a dichos electrodos;

- un dispositivo de medición de corriente configurado para medir corriente en al menos un electrodo con el fin de detectar una fuga, y

caracterizado por queel instrumento de prueba de fugas comprende, además

- un aislante (347, 440, 550, 747, 830, 947) colocado entre uno o más electrodos desde los cuales se mide la corriente,

estando colocados los electrodos y extendiéndose a través del aislante para la medición de la corriente

2. El instrumento de prueba de fugas de la reivindicación 1, en el que al menos uno de los electrodos no está en contacto con la pieza bajo prueba (200, 345, 460, 530, 745, 845).

3. El instrumento de prueba de fugas de la reivindicación 1, en el que al menos uno de los electrodos está en contacto con la parte bajo prueba mediante un elemento conductor, comprendiendo el elemento conductor una parte elástica y/o un resorte.

4. El instrumento de prueba de fugas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además: una fuente de presión configurada para aplicar una presión a una pieza bajo prueba ubicada en una cámara de prueba antes de una secuencia de prueba, en donde la fuente de presión es un regulador de presión o un dispositivo que aplica una fuerza mecánica sobre la pieza sometida a prueba.

5. El instrumento de prueba de fugas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además: una bomba de vacío y al menos una válvula que está configurada para aplicar una presión negativa a una cámara de prueba durante la secuencia de prueba, en donde el vacío se aplica para ayudar a la propagación de iones entre uno o más electrodos y la pieza bajo prueba.

6. El instrumento de prueba de fugas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que una porción conductora adicional está bajo una tensión sustancialmente igual a la de uno de dichos electrodos.

7. El instrumento de prueba de fugas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además una porción aislante que está configurada para permitir el paso de un cable de la parte bajo prueba; y un contacto metálico configurado para acoplarse eléctricamente al cable en condiciones de prueba y a tierra.

8. El dispositivo de prueba de fugas de la reivindicación 7, en el que la porción aislante está compuesta de caucho o un material no conductor que proporciona mayor aislamiento que el aire.

9. El instrumento de prueba de fugas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además una lámpara ultravioleta (UV) configurada para irradiar entre al menos uno de los electrodos y la pieza bajo prueba.

10. El instrumento de prueba de fugas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la pieza bajo prueba es un dispositivo de almacenamiento eléctrico o es una pieza que comprende una membrana respirable o una película aislante.

11. El instrumento de prueba de fugas de la reivindicación 10, en el que la membrana respirable es permeable a los gases y/o impermeable al líquido.

12. Un procedimiento de prueba de fugas llevado a cabo con un instrumento de prueba de fugas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:

aplicar una primera tensión a un primer electrodo;

aplicar una segunda tensión a un segundo electrodo;

medir una corriente en al menos un electrodo;

determinar un defecto de una pieza bajo prueba basándose en la medición de corriente de al menos un electrodo.

13. El procedimiento de prueba de fugas de la reivindicación 12, en el que el primer electrodo está en contacto con la pieza bajo prueba mediante un elemento conductor, y/o la segunda parte no está en contacto con la pieza bajo prueba.

14. El procedimiento de prueba de fugas de la reivindicación 12, que comprende además aplicar luz ultravioleta (UV) entre al menos un electrodo y la pieza bajo prueba.

15. El procedimiento de prueba de fugas de la reivindicación 12, que comprende además poner en contacto el primer y segundo electrodos con tierra para eliminar la electricidad estática.