一种刀片电池多通道短路测试装置及方法与流程

1.本发明涉及电池生产测试设备领域，特别是涉及一种刀片电池多通道短路测试装置及方法。


背景技术：

2.目前在刀片电池实验线体中，为快速测试电芯内部是否存在短路问题，多采用手持测试表笔的方式进行短路测试。现阶段所使用的脉冲hi-pot测试仪其电压量程为60～2000v，常规测试设置输出电压在120～1000v，特殊情况也会设置大于1000v的电压进行测试，故手动测试操作存在较高的安全风险。同时受测试手法的影响，如测试表笔与电芯接触不良，其测试结果也存在一定的误差。
3.刀片电池由于其工艺的特殊性，在电芯装配生产阶段需要在叠片热压后进行裸电芯短路测试，电芯负极入壳后进行正极极耳与负极顶盖间短路测试，负极极柱与壳体间的短路测试，一次氦检后正负极极柱间的短路测试，正极极柱与铝壳间的短路测试，注液后正负极极柱间的短路测试。因此，刀片电池装配生产过程中，由于短路测试工艺点较多，测试过程中需要人工频繁设置测试参数，且存在人员操作安全隐患及测试结果准确性的问题。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种刀片电池多通道短路测试装置及方法，用于解决刀片电池装配生产过程现有技术中由于短路测试工艺点较多，测试过程需人工频繁设置测试参数，且存在一定的人员操作安全隐患及测试结果准确性的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种刀片电池多通道短路测试装置，所述测试装置包括：测试开关、短路测试仪、控制模块、人机操作界面、测试线路和测试夹具；
6.所述测试夹具包括安装板，用于安装测试机构和定位被测电芯；
7.所述测试机构包括伸缩机构、连接块和测试探针，所述伸缩机构带动所述连接块运动，所述连接块上安装所述测试探针，所述测试探针与所述被测电芯的测试部位接触，并通过所述测试线路与所述短路测试仪形成测试回路；
8.所述控制模块与所述人机操作界面、所述短路测试仪及所述伸缩机构电性连接；
9.所述人机操作界面可供选择测试项，所述控制模块依据所述测试项内容控制所述伸缩机构带动所述测试探针到达预定测试位置，所述短路测试仪负责短路测试并发出测试结果。
10.于本发明的一实施例中，所述伸缩机构为气缸，所述测试探针包括第一测试探针、第二测试探针、第三测试探针和第四测试探针，对应带动所述测试探针运动的所述气缸分别为第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸；所述第一测试探针和所述第二测试探针垂直运动，所述第三测试探针和所述第四测试探针水平运动，在测试中分别对准所述被测电
芯的不同测试部位。
11.于本发明的一实施例中，还设置第五气缸，通过呈水平的连接板同时与所述第一气缸和所述第二气缸连接，控制所述第一气缸和所述第二气缸垂直运动，以增加第一探针和第二探针的活动范围。
12.于本发明的一实施例中，所述第五气缸与所述连接板采用导轨加滑块形式连接。
13.于本发明的一实施例中，所述安装板包括垂直安装板和水平安装板，所述垂直安装板用于安装所述第一气缸、所述第二气缸和所述第五气缸，所述水平安装板用于安装所述第三气缸、所述第四气缸、所述测试开关和电芯定位块。
14.于本发明的一实施例中，所述安装板上还有线路中转接排，用于所述短路测试仪与所述测试探针、所述控制模块与所述伸缩机构的电性连接。
15.于本发明的一实施例中，所述测试开关采用双启动按钮，在两个按钮都处于启动状态时开始测试。
16.于本发明的一实施例中，所述控制模块中预设各种测试组合的控制参数。
17.于本发明的一实施例中，所述测试组合至少包括：叠片后裸电芯的短路测试、入壳后电芯正极极耳与负极极柱间短路测试、入壳后电芯负极极柱与壳体间短路测试、一次氦检后正负极极柱间短路测试、一次氦检后正极极柱与壳体间短路测试和注液后正负极极柱间短路测试。
18.本发明还提供一种刀片电池多通道短路测试方法，使用上述任一项实施例中所述的刀片电池多通道短路测试装置，测试步骤包括：
19.选择步骤，操作员在人机操作界面上选择一个测试项；
20.归位步骤，控制模块调用所述测试项对应的预设参数，控制伸缩机构带动测试探针归位；
21.将被测电芯放入测试位置；
22.启动所述控制模块，以控制对应的所述测试探针与所述被测电芯的测试部位接触；
23.所述短路测试仪发出测试结果，并回到所述归位步骤；
24.如果需要重新选择测试项，则回到所述选择步骤。
25.如上所述，本发明的刀片电池多通道短路测试装置及方法，具有以下有益效果：结构简单、操作方便，具备多通道的测试能力，兼容性强，可满足整个刀片电芯装配生产过程短路测试需求；设备自动测试，提升人员操作的安全性及保证测试结果的准确性。
附图说明
26.图1显示为本发明种刀片电池多通道短路测试装置的示意图。
27.图2显示为刀片电池常规装配工艺路线的示意图。
28.图3显示为热压后电芯短路测试的示意图。
29.图4显示为正极极耳与负极极柱间短路测试的示意图。
30.图5显示为负极极柱与壳体间短路测试的示意图。
31.图6显示为正负极极柱间短路测试的示意图。
32.图7显示为正极极柱与壳体间短路测试的示意图。
33.元件标号说明
34.人机操作界面1；控制模块2；短路测试仪3；测试线路4；线路中转接排5；控制线路6；垂直安装板7；第五气缸8；连接板9；第一气缸10；第一探针安装板11；第一测试探针12；第四气缸13；第四探针安装板14；第四测试探针15；电芯定位块16；双启动按钮17；紧固螺丝18；导轨19；滑块20；第二气缸21；第二探针安装板22；第二测试探针23；第三气缸24；第三探针安装板25；第三测试探针26；电芯27；水平安装板28。
具体实施方式
35.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
36.请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
37.请参阅图1，本发明提供一种刀片电池多通道短路测试装置，该测试装置包括：测试开关、短路测试仪3、控制模块2、人机操作界面1、测试线路和测试夹具。其中，测试夹具包括安装板，用于安装测试机构和定位被测电芯27。测试夹具包括安装板，用于安装测试机构和定位被测电芯27。测试机构包括伸缩机构和连接块，伸缩机构带动连接块运动，连接块上安装有测试探针，测试探针与被测电芯27的测试部位接触，并通过测试线路与短路测试仪形成测试回路。控制模块2与人机操作界面1、短路测试仪3及伸缩机构电性连接；人机操作界面1可供选择测试项，控制模块2依据测试项内容控制伸缩机构带动测试探针到达预定测试位置，短路测试仪负责短路测试并发出测试结果。
38.作为一个优选实施例，伸缩机构采用气缸(也可以采用电动丝杆等)；连接块具体为探针安装板；人机操作界面1为功能点选屏；控制模块2由plc(可编程逻辑控制器)实现。
39.控制模块2与人机操作界面1、测试开关、短路测试仪3及伸缩机构(即气缸)电性连接。控制模块2与气缸的电性连接未在图1中示出。
40.在人机操作界面1上选择一个测试项，控制模块2调用测试项对应的预设控制参数，控制伸缩机构(即气缸)带动测试探针归位，将被测电芯27放入测试位置，测试位置周围设置有4块电芯定位块16，用于对被测电芯27定位。通过测试开关启动控制模块2，再次控制气缸的伸出或者缩回，来实现对应的测试探针与被测电芯27的测试部位接触，短路测试仪3发出测试结果。
41.测试探针有四个，分别为第一测试探针12、第二测试探针23、第三测试探针26和第四测试探针15。带动测试探针运动的连接块(即探针安装板)分别为第一探针安装板11、第二探针安装板22、第三探针安装板25和第四探针安装板14。第一测试探针12和第二测试探针23垂直运动，第三测试探针26和第四测试探针15水平运动，分别对准被测电芯27的不同测试部位。第一测试探针12对应被测电芯27的正极(或正极极耳)，第二测试探针23对应被测电芯27的负极或壳体；第三测试探针26对应被测电芯27的负极极柱，第四测试探针15对应被测电芯27的正极极柱。
42.第一气缸10和第二气缸21伸出，可以使第一测试探针12和第二测试探针23接触测试部位；第三气缸24和第四气缸13缩回，可以使第三测试探针26和第四测试探针15接触测试部位。
43.在一个实施例中，参见图1，测试装置的安装板有两块垂直和水平方向各固定设置一块，分别为垂直安装板7和水平安装板28。
44.在一个实施例中，第一气缸10和第二气缸21直接通过紧固螺丝安装在垂直安装板7上(未图示)。第一气缸10和第二气缸21分别控制第一测试探针12和第二测试探针23的垂直运动。此时，气缸的行程即为测试探针的垂直活动范围。
45.在另一个实施例中，参见图1，为了增加测试探针垂直方向的活动空间，便于取放被测电芯27，还可以设置第五气缸8，通过呈水平的连接板9同时与第一气缸10和第二气缸21连接，控制第一气缸10和第二气缸21垂直运动，以增加第一测试探针12和第二测试探针23的活动范围。第五气缸8的伸出或缩回可以带动第一气缸10和第二气缸21进行较长行程范围的下压或上抬，以便于在放置被测电芯27前控制第一测试探针12和第二测试探针23远离水平安装板28，避免碰到测试探针造成探针损坏。在第五气缸8的伸出状态下，通过进一步调整第一气缸10和第二气缸21，可使第一测试探针12和第二测试探针23接触或离开被测电芯27。
46.进一步地，连接板9与第五气缸8采用导轨19加滑块20形式连接，以防止第五气缸8活动卡顿。此时，垂直安装板7用于安装第五气缸8和导轨19等部件。第五气缸8通过紧固螺丝18安装在垂直安装板7上；第一气缸10、第二气缸21通过紧固螺丝安装在连接板9上。
47.在上述两个实施例中，第三气缸24和第四气缸13都是通过紧固螺丝安装在水平安装板28上。
48.需要说明，第一气缸10和第二气缸21的安装方式不限于上述两种方式，只要达到上述第一测试探针12和第二测试探针23接触或离开特定测试部位的要求即可。
49.在一个实施例中，垂直安装板7上还有线路中转接排5，用于短路测试仪3与测试探针、控制模块2与伸缩机构(即气缸)的电性连接。如此，测试线路4和控制线路6被整齐地编排，使得测试装置更加稳定可靠。
50.在一个实施例中，启动测试的测试开关采用双启动按钮17，只有在两个按钮都处于启动状态才开始测试，以保证测试启动安全可靠，防止因误触而误启动测试装置，造成物品损坏或人员伤害。
51.本发明的短路测试装置，还具备多通道的测试能力，控制模块2中预设了各种测试组合对应的气缸伸出/缩回参数。这些测试组合至少包括：叠片后裸的短路测试、入壳后电芯正极极耳与负极极柱间短路测试、入壳后电芯负极极柱与壳体间短路测试、一次氦检后
正负极极柱间短路测试、一次氦检后正极极柱与壳体间短路测试和注液后正负极极柱间短路测试等。对应这些测试组合，在人机操作界面上显示为多个测试项，供操作员选择具体的测试内容。
52.参见图2至图6，图中展示了在刀片电池常规装配工艺过程中，有多个短路测试站点。刀片电池由于其工艺的特殊性，在电芯装配生产阶段需要在叠片热压后进行短路测试1，即裸电芯短路测试(见图3)，电芯负极入壳后进行短路测试2，包括正极极耳与负极顶盖间短路测试(见图4)，负极极柱与壳体间的短路测试(见图5)，一次氦检后进行短路测试3，包括正负极极柱间的短路测试(见图6)，正极极柱与铝壳间的短路测试(见图7)，注液后进行短路测试4，即正负极极柱间的短路测试(见图6)。
53.本发明还提供一种刀片电池多通道短路测试方法，使用上述各个实施例中的刀片电池多通道短路测试装置，作为一个具体的实施例，测试步骤包括：
54.选择步骤，操作员在人机操作界面1上选择一个测试项；
55.归位步骤，控制模块2调用测试项对应的预设参数，控制伸缩机构带动测试探针归位；
56.将被测电芯27放入测试位置；
57.按动双启动按钮17；
58.控制模块2控制对应的测试探针与被测电芯27的测试部位接触；
59.短路测试仪3发出测试结果，并回到归位步骤；
60.如果需要重新选择测试项，则回到选择步骤。
61.以图1所示作为一个实施例，各种测试项目下的操作及测试机构(气缸和探针)的动作逻辑说明如下：
62.1、叠片后裸电芯的短路测试：
63.在人机操作界面1选择功能点选“功能点选1
”→
控制模块2输出信号给到短路测试仪3和各气缸，短路测试仪3按设定参数自动调整
→
第五气缸8自动缩回
→
第一气缸10、第二气缸21、第三气缸24和第四气缸13自动伸出，第一测试探针12与第二测试探针23处于同一高度
→
将叠片后裸电芯27放入测试位置
→
按双启动按钮17
→
第五气缸8伸出，第一测试探针12与第二测试探针23分别接触电芯27的正负极，通过测试线路4与短路测试仪3形成回路，完成电芯27短路测试。
64.2、入壳后电芯正极极耳与负极极柱间短路测试：
65.在人机操作界面1选择功能点选“功能点选2
”→
控制模块2输出信号给到短路测试仪3和气缸，短路测试仪3按设定参数自动调整
→
第二气缸21和第五气缸8自动缩回
→
第一气缸10、第三气缸24和第四气缸13自动伸出
→
将入壳后的电芯27放入测试位置
→
按双启动按钮17
→
第五气缸8伸出、第三气缸24缩回，第一测试探针12与第三测试探针26分别接触电芯27的正极极耳与负极极柱，通过测试线路4与短路测试仪3形成回路，完成电芯27短路测试。
66.3、入壳后电芯负极极柱与壳体间短路测试：
67.在人机操作界面1选择功能点选“功能点选3
”→
控制模块2输出信号给到短路测试仪3和气缸，短路测试仪3按设定参数自动调整
→
第一气缸10、第五气缸8自动缩回
→
第二气缸21、第三气缸24和第四气缸13自动伸出
→
将入壳后的电芯27放入测试位置
→
按双启动按
钮17
→
第五气缸8伸出，第三气缸24缩回，第二测试探针23与第三测试探针26分别接触电芯27的壳体与负极极柱，通过测试线路4与短路测试仪3形成回路，完成电芯27短路测试。
68.4、一次氦检后正负极极柱间短路测试
69.在人机操作界面1选择功能点选“功能点选4
”→
控制模块2输出信号给到短路测试仪3和气缸，短路测试仪3按设定参数自动调整
→
第一气缸10、第二气缸21和第五气缸8自动缩回
→
第三气缸24和第四气缸13自动伸出
→
将一次氦检后的电芯27放入测试位置
→
按双启动按钮17
→
第三气缸24和第四气缸13缩回，第三测试探针26与第四测试探针15分别接触电芯27负极极柱与正极极柱，通过测试线路4与短路测试仪3形成回路，完成电芯27短路测试。
70.5、一次氦检后正极极柱与壳体间短路测试：
71.在人机操作界面1选择功能点选“功能点选5
”→
控制模块2输出信号给到短路测试仪3和气缸，短路测试仪3按设定参数自动调整
→
第一气缸10和第五气缸8自动缩回
→
第二气缸21、第三气缸24和第四气缸13自动伸出
→
将一次氦检的电芯27放入测试位置
→
按双启动按钮17
→
第四气缸13缩回，第五气缸8伸出，第二测试探针23与第四测试探针15分别接触电芯27的壳体与正极极柱，通过测试线路4与短路测试仪3形成回路，完成电芯27短路测试。
72.6、注液后正负极极柱间短路测试：
73.在人机操作界面1选择功能点选“6”，其余与一次氦检后正负极极柱间短路测试操作及动作一致。
74.综上所述，本发明一种刀片电池多通道短路测试装置及方法，采用电气控制自动切换测试参数，取消原有的手动设置参数形式；一套测试夹具配置多个测试探头，不同的测试需求可通过功能点选切换，设备自动测试，解决手动测试的安全问题，提升人员操作的安全性及保证测试结果的准确性。该测试装置结构简单、操作方便，具备多通道的测试能力，兼容性强，可满足整个刀片电芯装配生产过程短路测试需求。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
75.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种刀片电池多通道短路测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：测试开关、短路测试仪、控制模块、人机操作界面、测试线路和测试夹具；其中，所述测试夹具包括安装板，用于安装测试机构和定位被测电芯；所述测试机构包括伸缩机构、连接块和测试探针，所述伸缩机构带动所述连接块运动，所述连接块上安装所述测试探针，所述测试探针与所述被测电芯的测试部位接触，并通过所述测试线路与所述短路测试仪形成测试回路；所述控制模块与所述人机操作界面、所述短路测试仪及所述伸缩机构电性连接；所述人机操作界面可供选择测试项，所述控制模块依据所述测试项内容控制所述伸缩机构带动所述测试探针到达预定测试位置，所述短路测试仪负责短路测试并发出测试结果。2.根据权利要求1所述的刀片电池多通道短路测试装置，其特征在于，所述伸缩机构为气缸，所述测试探针包括第一测试探针、第二测试探针、第三测试探针和第四测试探针，对应带动所述测试探针运动的所述气缸分别为第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸；所述第一测试探针和所述第二测试探针垂直运动，所述第三测试探针和所述第四测试探针水平运动，在测试中分别对准所述被测电芯的不同测试部位。3.根据权利要求2所述的刀片电池多通道短路测试装置，其特征在于，还设置第五气缸，通过呈水平的连接板同时与所述第一气缸和所述第二气缸连接，控制所述第一气缸和所述第二气缸垂直运动，以增加第一探针和第二探针的活动范围。4.根据权利要求3所述的刀片电池多通道短路测试装置，其特征在于，所述第五气缸与所述连接板采用导轨加滑块形式连接。5.根据权利要求3所述的刀片电池多通道短路测试装置，其特征在于，所述安装板包括垂直安装板和水平安装板，所述垂直安装板用于安装所述第一气缸、所述第二气缸和所述第五气缸，所述水平安装板用于安装所述第三气缸、所述第四气缸、所述测试开关和电芯定位块。6.根据权利要求1所述的刀片电池多通道短路测试装置，其特征在于，所述安装板上还有线路中转接排，用于所述短路测试仪与所述测试探针、所述控制模块与所述伸缩机构的电性连接。7.根据权利要求1所述的刀片电池多通道短路测试装置，其特征在于，所述测试开关采用双启动按钮，在两个按钮都处于启动状态时开始测试。8.根据权利要求1所述的刀片电池多通道短路测试装置，其特征在于，所述控制模块中预设各种测试组合的控制参数。9.根据权利要求8所述的刀片电池多通道短路测试装置，其特征在于，所述测试组合至少包括：叠片后裸电芯的短路测试、入壳后电芯正极极耳与负极极柱间短路测试、入壳后电芯负极极柱与壳体间短路测试、一次氦检后正负极极柱间短路测试、一次氦检后正极极柱与壳体间短路测试和注液后正负极极柱间短路测试。10.一种刀片电池多通道短路测试方法，其特征在于，使用如权利要求1至9任一项所述的刀片电池多通道短路测试装置，测试步骤包括：选择步骤，操作员在人机操作界面上选择一个测试项；归位步骤，控制模块调用所述测试项对应的预设参数，控制伸缩机构带动测试探针归
位；将被测电芯放入测试位置；启动所述控制模块，以控制对应的所述测试探针与所述被测电芯的测试部位接触；所述短路测试仪发出测试结果，并回到所述归位步骤；如果需要重新选择测试项，则回到所述选择步骤。

技术总结
本发明提供一种刀片电池多通道短路测试装置，包括：测试开关、短路测试仪、控制模块、人机操作界面、测试线路和测试夹具；测试夹具包括安装板，用于安装测试机构和定位被测电芯；测试机构包括伸缩机构、连接块和测试探针，伸缩机构带动连接块运动，连接块上安装测试探针，测试探针与被测电芯的测试部位接触，并通过测试线路与短路测试仪形成测试回路；控制模块与人机操作界面、短路测试仪及伸缩机构电性连接，自动执行短路测试。本发明还提供一种刀片电池多通道短路测试方法。本发明结构简单、操作方便，具备多通道的测试能力，兼容性强，同时提升人员操作的安全性及保证测试结果的准确性。确性。确性。


技术研发人员：董志猛 黄相博 谢助冬 李鹏
受保护的技术使用者：江苏耀宁新能源创新科技有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/6