一種電池的焊點可靠性測試方法及其測試裝置與流程

2024-02-18 06:24:15 3

本發明涉及電池測試技術領域，具體公開了一種電池的焊點可靠性測試方法及其測試裝置。

背景技術：

電動汽車、電動自行車、電動工具、通信設備後備電源所採用的鋰電池模組，在生產過程中均需焊接，而在焊接過程中容易發生空焊、虛焊和漏焊等現象，因此在電池包生成過程中需對焊接的效果可靠性進行測試。

目前使用的焊接效果測試方法有拉力測試、x光測試、超聲波探傷、渦電流探測、焊點溫度觀察等等，但這些測試方法均不能進行準確判斷，容易造成各種問題。

隨著新能源行業的飛速發展，鋰電池模組焊接可靠性測試的市場需求日益增大。焊接是整個製作過程的關鍵點，隨之，焊接焊點的可靠性檢測也成為行業內急需解決的問題。

技術實現要素：

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在於提供一種簡單高效的電池焊點可靠性測試方法。

為實現上述目的，本發明採用如下方案。

一種電池的焊點可靠性測試方法，包括如下步驟：在電池的焊接面之間接通電流i，測量兩個焊接面之間的電壓降u，根據公式r=u/i計算得出接觸電阻r的值，將接觸電阻r值與預設標準值進行比較，進而判定焊點的可靠性。

優選地，使電池和焊接面形成電流迴路，測量兩個焊接面之間的電壓降。

或者，直接在兩個焊接面之間接通電流，測量兩個焊接面之間的電壓降。

進一步，在電池的兩個焊接面之間接通電流時，同時在接通迴路中接入標準電阻。

作為優選實施例，當一個電池存在多個焊點時，預設一個門檻值；可靠焊點的數量大於門檻值時，則判定電池合格；可靠焊點的數量小於門檻值時，則判定電池異常，需返修。

本發明還提供了一種相應的焊點可靠性測試裝置，包括可提供穩定電流的電源設備和用於測量焊接面之間電壓降的電壓測試儀器。

進一步地，為了方便測試，測試裝置還包括機架，電源設備和電壓測試儀器設置於機架，機架還設置有用於輸送電池的電池輸送帶和測試針治具，電壓測試儀器連接於測試針治具，電源設備的電流迴路接通點設置於電池模組輸送帶。

作為優選實施例，為了實現自動化測試，測試裝置還包括電控櫃，電控櫃包括控制器和顯示屏，控制器分別與電池模組輸送帶、電源設備、電壓測試儀器、顯示屏電連接

本發明的有益效果：使用本發明的測試方法測試焊點的精度不受測試儀器的影響，通過增加電流即可提高儀器精度；而且，測試結果可靠性高，通過預留測試點即可實現，結構簡單、成本低、自動化程度高，適用於大規模生產的焊接可靠性測試。

附圖說明

圖1為本發明實施例的焊點接觸電阻的測試示意圖。

圖2為本發明實施例的焊點接觸電阻的一種測試方式示意圖。

圖3為本發明實施例的焊點接觸電阻的另一種測試方式示意圖。

圖4為本發明實施例的焊點接觸電阻的再一種測試方式示意圖。

具體實施方式

為了便於本領域技術人員的理解，下面結合實施例及附圖對本發明作進一步的說明，實施方式提及的內容並非對本發明的限定。

在電池焊接測試實踐中，發明人發現，存在虛焊的電池內阻會明顯偏高。目前操作中，需使用電池直流內阻測試程序來獲取內阻值rdc，一般採用測試參數i1：300ma；i2：3000ma；u1：i1放電10s，測試ocv；u2：i2放電1s，測試ocv；並根據公式，計算得出rdc值，並通過查看rdc的分布散布圖來獲得焊接點正態分布數據，從而得出焊點可靠性結論，此結論需要完成大量實踐數據才能獲得。

為此，發明人提出一種新的焊點可靠性測試方法，通過測量兩個焊接面之間的接觸電阻差異即可找出虛焊。而兩個焊接面之間的接觸電阻，不直接通過測試儀器測量接觸電阻，而是使兩接觸面流過電流後，通過電壓測試儀器獲取焊接點接觸電阻產生的壓降，根據接觸電阻的物理公式r=u/i計算得出；穩定電流i可以通過電子負載等設備提供，電壓表採集完成後通過計算r找出虛焊，電壓測試不受接觸電阻的影響，因此通過壓降u的大小來判斷接觸電阻r的大小，將上述接觸電阻r與預設標準值進行比較，從而判斷焊接點是否虛焊。

預設標準值可以採用測量儀器來直接測量標準樣件的焊點的接觸電阻來獲得。

具體地，如圖1所示：

a、e焊接面為匯流排面；b、c、d、e焊接面為電芯面；通過迴路電流a，兩焊接面產生壓降，測試電壓v是指a、e面到b、c、d、e的電壓；通過電子負載放電然後採集電流i(a)；電壓測試通過電壓表測試u(v)；焊接接觸面接觸電阻r=u/i。

通過電子負載提供穩定的電流，迴路中的電流i是一樣的；當需要測量不同焊點時，直接測量焊點產生的壓降u，通過u/i即可獲得焊點接觸電阻r。該方法原理準確，也不受測試儀器的影響，因此可以獲得準確的結果。

實際操作中，作為優選實施例，採用如圖2所示的方式來測試接觸電阻：

a、b焊接面；直接對電池包接通迴路電流i，兩焊接面產生壓降，測試電壓u是指a面到b面的電壓；通過r=u/i則可判斷焊接面的接觸電阻。

通過上述方式測試，獲得測試數據，通過測試數據分析，存在虛焊的焊接電壓u明顯偏高，從而使得計算得出的接觸電阻r值也明顯高於預設標準值，進而可判斷出焊點是否可靠。

另外，也可以採用如圖3所示的方式來測量接觸電阻，直接在a、b焊接面之間形成迴路並通電流i，然後直接測量a、b焊接面之間的壓降u，從而得出接觸電阻r；

圖3所示的方式相對於圖2的方式，測試原理相同，但需要在焊點預留測試點，當測試整個電池包的焊點時，還需要配套大量電源和切換開關，導致成本增加。圖2所示方式更為便捷，無需在焊點預留測試點，直接在電池包預留測試點即可實現。

當採用如圖3所示的測試方式時，即，直接在兩個焊接面接通迴路電流時，為了防止兩個焊接面之間電阻值太小而產生短路，可以在接通電流i時，同時在迴路中接入一個標準電阻，如圖4所示。其測試原理同圖2。

另外，在進行電池焊接時，為了保證焊接的可靠性，一般會進行多點焊接，同時也為了兼顧成本，通常會焊接3~4個焊點。那麼，當一個電池存在多個焊點時，可以預先設置一個門檻值；當測量得出的可靠焊點的數量大於門檻值時，則判定電池合格，可進行入庫；當測量得出的可靠焊點的數量小於等於門檻值時，則判定電池異常，需進行返修。比如說，當電池有4個焊點時，可以設定門檻值為2，當測量得出的可靠焊點的數量為3時，則可以判定電池合格；當測量得出的可靠焊點的數量為1時，則判定電池異常，進行返修。

在本實施例中，還為上述測試方法提供了一種配套的焊點可靠性測試裝置。測試裝置包括可提供穩定電流的電源設備（如電子負載設備）、用於測量電壓的電壓測試儀器。

為了方便檢測，本測試裝置還可以包括用於輸送電池模組的電池模組輸送帶，可將電池模組輸送帶設置於機架，然後在機架上設置電源設備和電壓測試儀器，電源設備的電流迴路接通點可以固定設置於電池模組輸送帶的一定位置，讓電池通過輸送帶時即可接通迴路，同時在機架上設置測試針治具，電壓測試儀器連接於測試針治具，以通過測試針治具測量焊接面之間的壓降u。

進一步地，為了實現自動化檢測，可以設置有電控櫃，電控櫃包括控制器，分別連接於電池模組輸送帶、電源設備和電壓測試儀器，以控制電池模組輸送帶、電源設備和電壓測試儀器的動作邏輯；電控櫃還包括顯示屏，顯示屏與控制器連接，以提供一個上位機界面，方便工作人員查看相關測試結果或設置相關參數。

關於測試精度，分析如下：電流採集的儀器精確度為0.005a，電壓採集儀器的精度為0.001v，那麼焊點的接觸電阻r的精度為0.2ω，即200mω，該精度不能達到所需要的計算要求。

事實上，在實際測試過程中不會使用太小電流，測試均按0.2c或0.5c測試電池基本性能，那麼根據公式r=u/i，電流i提高至5000ma即為最小精度的1000倍，r的精度0.2mω，大於焊接接觸接觸電阻，因此提高電流i可以測量更高精度的接觸電阻。

通過上述儀器測試條件的分析，得出結論，按照標準的放電測試0.2c或0.5c測試，電池焊接點之間的電壓降均可以通過電壓測試，根據物理公式，焊點壓降可以被精確測量，不受電流波動和測試點接觸點的波動影響。

在實際操作中，可採用不同材料來進行焊接；採用不同材料焊接形成的焊點的接觸電阻值大小也會不同。因此，在具體實驗中，採用該測試方法對不同材料的樣品焊點進行了測試，發現該方法可適用於較寬範圍的電阻值的測試。

綜上，本發明實施例提供的電池焊點可靠性測試方法可以實現如下效果：

1）使用該測試方法測試焊點的精度不受測試儀器的影響，通過增加電流即可解決儀器精度問題；而且，測試結果可靠性高；

2）不用通過拉力等物理破壞試驗判斷焊點的可靠性；

3）通過該方法，解決電池接觸電阻變化帶來的隱藏測試問題，通過預留測試點即可實現，結構簡單、成本低、自動化程度高；

4）通過自動化測試，與同類型測試方法x光測試、超聲波探傷、渦電流探測等對比，該測試方案成本低、效率高，適用於大規模生產的焊接可靠性測試；

5）可以提供人機界面，操作方便實用。

以上內容僅為本發明的較佳實施例，對於本領域的普通技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。