專利名稱：電池芯沖擊絕緣測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電池檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于對電池芯的短路問題進(jìn)行沖擊絕緣測試的裝置。
背景技術(shù)：
目前，電池的使用已經(jīng)非常普遍，比如鋰電池、鎳電池等，但因生產(chǎn)制造工藝本身的紕漏，會造成電池芯正負(fù)極之間微短路，究其原因主要包括(1)卷繞過程中有料塵混入，使本應(yīng)絕緣的兩極之間出現(xiàn)了金屬粉塵并散落至隔膜層，將隔膜層磨破；(2)卷繞不齊或隔膜紙?zhí)∥磯|好，造成隔膜不能起到完全隔離絕緣的作用；(3)隔膜自身存在漏洞；(4)裝殼時不慎劃破隔膜；(5)工藝過程中的銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔膜等。上述質(zhì)量隱患出現(xiàn)在注電解液之前，在正常測試條件下很難檢出。但是，產(chǎn)品出廠之后在使用過程中，微短路處會慢慢發(fā)熱，附近的隔膜逐漸老化，微短路會發(fā)展成層間短路，電池會發(fā)熱甚至導(dǎo)致發(fā)生爆炸等嚴(yán)重事故。直到目前為止，行業(yè)中還沒有成型的關(guān)于電池安全測試的標(biāo)準(zhǔn)方法，傳統(tǒng)的測試方法主要包括1、萬用表測試法在注電解液之前，使用萬用表測量電池正負(fù)極之間的電阻，判斷是否短路。此方法的缺點是測試速度慢、效率差，存在人為錯誤，導(dǎo)致微短路故障不能被準(zhǔn)確地檢出。2、耐壓/絕緣測試法在注電解液之前，使用耐壓測試儀向電池施加高電壓，比如工頻AC500V，測量電流如果大于設(shè)定值，比如AClmA，即判為不合格；或者使用絕緣測試儀施加高電壓，比如DC500V，測量電阻如果小于設(shè)定值，比如IM Ω，即判為不合格。此方法可以加速小孔形微短路惡化為大孔形短路，但因為是工頻測量，因此無法檢測到因邊緣毛刺或金屬粉末導(dǎo)致的放電，由此會被誤判為合格品。同時，由于測試電壓從OV爬升到設(shè)定值再保持一段時間最后電壓降低到OV的時間比較長，一般大于1. 2秒，因此會對良品造成損傷。3、成品內(nèi)阻測試法在注電解液之后，對電池施加交流電流，會有與電池的內(nèi)阻成比例的交流電壓產(chǎn)生(與電池電壓重疊)，可利用作為測量信號的交流電流與產(chǎn)生的交流電壓求得阻抗。在電池內(nèi)阻的測量中，根據(jù)一直以來的習(xí)慣，通常用IKHz的交流電流來測量阻抗的有效阻抗(實部)。另一方法為頂損耗測量法，測量電池的充電或放電的電流變化(ΔΙ)，一定時間后(譬如在10秒后)再測量電池電壓的變化量(Δν)，然后通過ΔΙ與 Δ V計算內(nèi)阻。這兩種方法由于使用小電壓信號，因此無法讓微短路加速惡化，從而檢不出不合格品。4、成品老化測試法在注電解液之后，對成品充放電后進(jìn)行老化，測量老化之前與之后的電池電壓，根據(jù)電壓下降程度來進(jìn)行判斷(各廠家根據(jù)自己的經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷)。即便是不良品，電池電壓的降低也非常小，一天中只有數(shù)毫伏，因此必須使用高精度 (0.01%精度、0. ImV分辨率)的電壓計測量，老化需要花費數(shù)周時間。此方法費時費力(尤其是對于檢出的不良品而言)，而且不同廠家有自己的經(jīng)驗標(biāo)準(zhǔn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種電池芯沖擊絕緣測試裝置，以對電池芯的短路故障進(jìn)行快速測試，并獲得準(zhǔn)確的測試結(jié)果。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種電池芯沖擊絕緣測試裝置，包括CPU模塊、高壓模塊和電壓采集模塊；所述 CPU模塊連接高壓模塊，控制高壓模塊向被測試的電池芯輸出高壓脈沖，為電池芯充電；所述電壓采集模塊連接電池芯的正負(fù)極，對電池芯的充電電壓進(jìn)行采樣，并將采樣值傳輸至所述的CPU模塊。進(jìn)一步的，在所述測試裝置中還設(shè)置有放電模塊，連接所述的電池芯，所述CPU模塊在檢測到電池芯充電到達(dá)設(shè)定值并保持設(shè)定時間后，輸出控制信號至所述的放電模塊， 控制所述放電模塊對電池芯放電。優(yōu)選的，所述放電模塊設(shè)置在所述的高壓模塊中。又進(jìn)一步的，在所述測試裝置中還設(shè)置有用于輸入設(shè)定參數(shù)的輸入模塊，連接所述的CPU模塊。優(yōu)選的，所述輸入模塊為按鍵模塊。 再進(jìn)一步的，在所述測試裝置中還設(shè)置有用于顯示電池芯充電電壓波形和/或測試結(jié)果的顯示模塊，連接所述的CPU模塊。更進(jìn)一步的，在所述測試裝置中還設(shè)置有用于連接外置存儲器的通訊模塊，連接所述的CPU模塊。此外，在所述測試裝置中還可以設(shè)置網(wǎng)絡(luò)接口，通過網(wǎng)線連接上位機，將顯示信息傳輸至上位機，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是本實用新型的電池芯沖擊絕緣測試裝置采用高壓脈沖對電池芯進(jìn)行充電，可以將電池芯中小孔形的微短路加速惡化成大孔形的完全短路，判斷結(jié)果更加準(zhǔn)確，對良品損傷小，且測試速度快，測試過程更直觀。結(jié)合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細(xì)描述后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

圖1是本實用新型所提出的電池芯沖擊絕緣測試裝置的一種實施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。實施例一，本實施例的電池芯沖擊絕緣測試裝置主要由CPU模塊、高壓模塊和電壓采集模塊組成。為了提高測試速度，所述CPU模塊優(yōu)選采用處理速度較快的高速CPU模塊；所述電壓采樣模塊優(yōu)選采用高采樣速度的高速采樣模塊進(jìn)行具體的電路設(shè)計，參見圖 1所示。將所述CPU模塊連接高壓模塊，高壓模塊連接需要測試的電池芯，比如鋰電池的電池芯或者電容等，具體可以將高壓模塊的高壓端(即輸出高壓脈沖的端子)連接電池芯的正極，高壓模塊的OV端連接電池芯的負(fù)極。在電池芯的正負(fù)極上連接所述的高速采樣模塊，對電池芯的充電電壓波形進(jìn)行采樣，進(jìn)而傳輸至所述的CPU模塊中。在采用所述測試裝置對電池芯進(jìn)行測試時，CPU模塊首先控制高壓模塊輸出高壓脈沖，向需要測試的電池芯充電。與此同時，高速采樣模塊實時地對電池芯的電壓變化進(jìn)行采集，并反饋給CPU模塊。CPU模塊對采集到的電壓波形進(jìn)行運算分析，以判斷出當(dāng)前被測試的電池芯是否為良品。當(dāng)CPU模塊通過高速采樣模塊檢測到被測試的電池芯充電到達(dá)設(shè)定的電壓值，且保持了設(shè)定時間后，控制測試裝置中與電池芯相連接的放電模塊工作，對電池芯進(jìn)行主動快速放電。所述放電模塊可以設(shè)計成獨立的模塊，也可以集成于高壓模塊中，由CPU模塊統(tǒng)一進(jìn)行控制。為了對所述高壓模塊輸出的高壓脈沖的電壓值以及施加高壓脈沖的時間長度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，本實施例在所述測試裝置中還設(shè)置有輸入模塊，比如按鍵模塊或者觸摸屏等，以接收測試人員的設(shè)定參數(shù)。本實施例以按鍵模塊為例進(jìn)行說明，如圖1所示。在測試開始前，測試人員首先通過按鍵模塊輸入測試條件，比如通過高壓模塊輸出的高壓脈沖的電壓值(一般在200V至2000V之間取值)、施加高壓脈沖的時間長度(一般在IOms至 IOOms之間取值)、以及電池芯充電到達(dá)設(shè)定電壓值(即高壓脈沖的電壓值)的保持時間等。然后，啟動CPU模塊開始執(zhí)行測試過程。CPU模塊根據(jù)設(shè)定的測試條件啟動高壓模塊，并啟動高速采集模塊。高壓模塊在 CPU模塊的控制下，輸出設(shè)定電壓值及時間長度的高壓脈沖，對被測試的電池芯(相當(dāng)于電阻與電容的并聯(lián)體)充電，直到充電到達(dá)設(shè)定電壓值并保持到設(shè)定時間后結(jié)束。之后，CPU 模塊控制放電模塊對電池芯進(jìn)行主動快速放電。高速采集模塊對充放電的全過程進(jìn)行采樣，并將采集到的電壓波形傳輸至CPU模塊中，通過CPU模塊進(jìn)行運算分析，進(jìn)而產(chǎn)生判斷結(jié)果。即如果被測試的電池芯是良品，則電壓波形是梯形且能夠達(dá)到設(shè)定值，而且波形干凈無毛刺；如果是不良品，則電壓達(dá)不到設(shè)定值，甚至像短路一樣是OV直線(因為高壓脈沖會把電池芯中的小孔形的微短路加速惡化為大孔形的完全短路)；如果是金屬粉末或者邊緣毛刺引起的微短路，則電壓波形是梯形且能夠達(dá)到設(shè)定值，但是電壓波形中會出現(xiàn)毛刺。為了方便測試人員掌握測試進(jìn)程，本實施例在所述測試裝置中還同時設(shè)置有顯示模塊，比如液晶顯示器或者CRT顯示器等，連接所述的CPU模塊，參見圖1所示。CPU模塊將采集到的電壓波形及判斷結(jié)果發(fā)送至顯示模塊進(jìn)行顯示，供測試人員查閱。當(dāng)然，所述輸入模塊和顯示模塊也可以集中采用一塊觸摸式顯示屏完成二者的功能，以簡化測試裝置的結(jié)構(gòu)，本實施例并不僅限于以上舉例。此外，在本實施例的測試模塊中還可以進(jìn)一步設(shè)置通訊模塊，比如用于連接外置存儲器的通訊接口(譬如連接外置U盤的USB接口等)或者網(wǎng)口等，將顯示信息保存到外置存儲器中或者通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機，供遠(yuǎn)程測試人員監(jiān)控。當(dāng)然，遠(yuǎn)程的測試人員也可以通過上位機輸入設(shè)定參數(shù)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至測試裝置中的CPU模塊，以控制測試實驗的進(jìn)行。[0036] 應(yīng)當(dāng)指出的是，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種電池芯沖擊絕緣測試裝置，其特征在于包括CPU模塊、高壓模塊和電壓采集模塊；所述CPU模塊連接高壓模塊，控制高壓模塊向被測試的電池芯輸出高壓脈沖，為電池芯充電；所述電壓采集模塊連接電池芯的正負(fù)極，對電池芯的充電電壓進(jìn)行采樣，并將采樣值傳輸至所述的CPU模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池芯沖擊絕緣測試裝置，其特征在于在所述測試裝置中還設(shè)置有放電模塊，連接所述的電池芯，所述CPU模塊在檢測到電池芯充電到達(dá)設(shè)定值并保持設(shè)定時間后，輸出控制信號至所述的放電模塊，控制所述放電模塊對電池芯放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池芯沖擊絕緣測試裝置，其特征在于所述放電模塊設(shè)置在所述的高壓模塊中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電池芯沖擊絕緣測試裝置，其特征在于在所述測試裝置中還設(shè)置有用于輸入設(shè)定參數(shù)的輸入模塊，連接所述的CPU模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池芯沖擊絕緣測試裝置，其特征在于所述輸入模塊為按鍵模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電池芯沖擊絕緣測試裝置，其特征在于在所述測試裝置中還設(shè)置有用于顯示電池芯充電電壓波形和/或測試結(jié)果的顯示模塊，連接所述的CPU模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電池芯沖擊絕緣測試裝置，其特征在于在所述測試裝置中還設(shè)置有用于連接外置存儲器的通訊模塊，連接所述的CPU模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電池芯沖擊絕緣測試裝置，其特征在于在所述測試裝置中還設(shè)置有網(wǎng)絡(luò)接口，通過網(wǎng)線連接上位機。
專利摘要本實用新型公開了一種電池芯沖擊絕緣測試裝置，包括CPU模塊、高壓模塊和電壓采集模塊；所述CPU模塊連接高壓模塊，控制高壓模塊向被測試的電池芯輸出高壓脈沖，為電池芯充電；所述電壓采集模塊連接電池芯的正負(fù)極，對電池芯的充電電壓進(jìn)行采樣，并將采樣值傳輸至所述的CPU模塊。本實用新型的電池芯沖擊絕緣測試裝置采用高壓脈沖對電池芯進(jìn)行充電，可以將電池芯中小孔形的微短路加速惡化成大孔形的完全短路，判斷結(jié)果更加準(zhǔn)確，對良品損傷小，且測試速度快，測試過程更直觀。
文檔編號G01R31/02GK201945658SQ20102066452
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者李高峰, 王巖崧 申請人:青島艾諾智能儀器有限公司