一种电池内磁性异物的检测设备的制作方法

1.本实用新型实施例涉及电池检测技术领域，尤其涉及一种电池内磁性异物的检测设备。


背景技术：

2.锂离子电池在生产过程中，可能会有异物掉进电池。这些异物一旦进入电池，会导致电性能的劣化，甚至会引发安全事故。例如：(1)异物在电池里发生电化学反应，电池性能达不到出货标准而报废；(2)电池组里，因为有的电池含有异物，导致各电池间一致性下降，缩短电池寿命；(3)异物在使用的过程中刺破电芯隔膜或极片，电池发生内短路起火。
3.锂离子电池的生产设备多为不锈钢材质，设备带有大量轴承、螺丝等，设备在磨损中还会产生铁屑，此外，一些溶剂的容器也是不锈钢材质。因此，不锈钢进入电芯的数量最多。由于不锈钢具有导电性、电化学活性，硬度高，带来的风险非常高。因此，筛选出进入不锈钢等金属异物的电池是非常必要的。
4.现有技术中通常通过ct扫描成像的方式，观察到电池内部的各种异物。然而这种检测方式检测速度慢每只电芯都需要几分钟的检测时间，无法全检电芯；且成本投入高，一台ct设备的成本在几百万到上千万，还需要定期维护。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种电池内磁性异物的检测设备，以提高电池检测速度，降低检测成本。
6.本实用新型实施例提供了一种电池内磁性异物的检测设备，包括：传送装置、霍尔检测装置、控制装置以及电池转移装置；
7.所述传送装置用于传送待检测电池，使所述待检测电池经过所述霍尔检测装置；
8.所述霍尔检测装置包括至少一个霍尔传感器，所述霍尔传感器设置于所述传送装置的一侧；所述霍尔传感器与所述控制装置电连接，所述霍尔传感器用于发送磁场信号，并检测磁场信号的强度，并将所述磁场信号的强度发送给控制装置；
9.所述控制装置与所述电池转移装置电连接，所述控制装置用于根据所述磁场信号的强度确定待检测电池是否存在磁性异物，并控制所述电池转移装置将存在磁性异物的待检测电池移走。
10.可选的，所述控制装置还用于根据所述磁场信号的强度向所述电池转移装置发送不同的转移控制信号，使所述电池转移装置将所述磁场强度不同的待检测电池移至不同的档位区。
11.可选的，所述传送装置包括传送带、传送带控制器和传送带驱动器，所述传送带控制器与所述传送带驱动器电连接；
12.所述传送带控制器用于向所述传送带驱动器发送控制信号，使所述传送带驱动器驱动传送带以设定的速度传送所述待检测电池。
13.可选的，所述霍尔检测装置包括至少两个霍尔传感器，所述至少两个霍尔传感器分别设置于所述传送带的不同侧。
14.可选的，所述霍尔传感器包括磁铁以及至少两个霍尔元件，所述磁铁位于所述霍尔元件远离所述待检测电池的一侧；
15.至少两个所述霍尔元件沿待检测电池的长度方向依次排列。
16.可选的，所述磁铁发出的磁场的强度大于或等于0.01t，所述霍尔元件与所述待检测电池的距离小于或等于1m，所述磁铁邻近所述霍尔元件的表面与所述霍尔元件的距离小于或等于1m。
17.可选的，所述霍尔传感器还包括信号处理电路，所述信号处理电路与所述霍尔元件电连接；
18.所述信号处理电路用于对所述霍尔元件输出的检测信号进行处理得到所述磁场信号的强度；
19.所述信号处理电路包括信号放大器和模数转换器，所述信号放大器的输入端与所述霍尔元件的电连接，所述信号放大器的输出端与所述模数转换器的输入端电连接，所述模数转换器的输出端与所述控制装置电连接。
20.可选的，所述电池转移装置包括吸板、升降驱动器和移位驱动器；
21.所述吸板用于吸附存在磁性异物的待检测电池；
22.所述升降驱动器用于驱动所述吸板上升或下降；
23.所述移位驱动器用于驱动所述吸板水平移动。
24.可选的，检测设备还包括：
25.报警装置，所述报警装置与所述控制装置电连接；
26.所述控制装置用于在检测出存在磁性异物的待检测电池时，向所述报警装置发送报警控制信号；
27.所述报警装置用于在接收到报警控制信号时报警。
28.可选的，检测设备还包括：
29.显示器，所述显示器与所述控制装置电连接；
30.所述控制装置用于向所述显示器发送显示控制信号，使所述显示器显示每一待检测电池经过所述霍尔检测装置时检测到的磁场信号的强度。
31.本实用新型实施例提供的电池内磁性异物的检测设备中传送装置传送待检测电池，使待检测电池经过霍尔检测装置，霍尔检测装置发送磁场信号并检测磁场信号的强度，控制装置根据磁场强度变化确定待检测电池中是否存在异物，本实用新型实施例提供的电池内磁性异物检测设备仅通过检测待检测电池通过霍尔检测装置时的磁场变化即可确定待检测电池内是否存在磁性异物，可以快速的筛选出有磁性异物的电池，检测效率较高，并且检测设备包括霍尔检测装置、传送装置、控制装置以及电池转移装置等部件，其成本较低，且无需昂贵的维护费用。
附图说明
32.图1是本实用新型实施例提供的一种电池内磁性异物的检测设备的示意图；
33.图2是本实用新型实施例提供的一种电池内磁性异物的检测设备的结构图；
34.图3是图2的局部放大图；
35.图4是本实用新型实施例提供的一种霍尔检测装置的位置示意图；
36.图5是传送带的俯视示意图；
37.图6是又一种传送带的俯视示意图；
38.图7是本实用新型实施例提供的一种霍尔传感器的示意图；
39.图8示出了电池1的电压情况；
40.图9示出了电池3的电压情况；
41.图10示出了电池7的电压情况；
42.图11是本实用新型实施例提供的又一种电池内磁性异物的检测设备的示意图。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
44.实施例一
45.本实施例提供了一种电池内磁性异物的检测设备，图1是本实用新型实施例提供的一种电池内磁性异物的检测设备的示意图，参考图1，该检测设备包括：传送装置110、霍尔检测装置、控制装置130以及电池转移装置140；
46.传送装置110用于传送待检测电池9，使待检测电池9经过霍尔检测装置；
47.霍尔检测装置包括至少一个霍尔传感器120，霍尔传感器120设置于传送装置110的一侧；霍尔传感器120与控制装置130电连接，霍尔传感器120用于发送磁场信号，并检测磁场信号的强度，并将磁场信号的强度发送给控制装置130；
48.控制装置130与电池转移装置140电连接，控制装置130用于根据磁场信号的强度确定待检测电池9是否存在磁性异物，并控制电池转移装置140将存在磁性异物的待检测电池9移走。
49.其中，磁性异物可以为金属等导电异物，待检测电池9与霍尔传感器120中的磁极具有一定的正对面积时即待检测电池经9过霍尔检测装置。传输装置110可以包括传送带等运送部件。当有磁性金属等磁性异物通过霍尔传感器120时，磁性金属受磁场变化，感应出磁性，使通过霍尔传感器120表面的磁通量增加，从而使通过霍尔传感器表面的磁场强度增加，因此，可以根据霍尔传感器120检测的磁场强度确定经过霍尔传感器120的待检测电池9中是否存在磁性异物。
50.控制装置130可以在磁场信号的强度大于设定阈值时确定此时经过霍尔传感器120的待检测电池9中存在磁性异物。此时，控制装置130可以向电池转移装置140发送转移控制信号，转移控制信号可以包括存在磁性异物的待检测电池9的编号或位置等信息，使电池转移装置140将存在磁性异物的待检测电池9从传送装置110上移走。
51.本实施例提供的电池内磁性异物的检测设备中传送装置传送待检测电池9，使待检测电池经9过霍尔检测装置，霍尔检测装置发送磁场信号并检测磁场信号的强度，控制装置130根据磁场强度变化确定待检测电池9中是否存在异物，本实用新型实施例提供的电池内磁性异物检测设备仅通过检测待检测电池9通过霍尔检测装置时的磁场变化即可确定待
检测电池9内是否存在磁性异物，可以快速的筛选出有磁性异物的电池，检测效率较高，并且检测设备包括霍尔检测装置123、传送装置110、控制装置130以及电池转移装置140等部件，其成本较低，且无需昂贵的维护费用。
52.需要说明的是，可以使用不含磁性异物的电池通过霍尔传感器，检测此时的磁场强度，可以将此时的磁场强度作为设定阈值。
53.可选的，控制装置130还用于根据磁场信号的强度向电池转移装置140发送不同的转移控制信号，使电池转移装置140将所述磁场强度不同的待检测电池9移至不同的档位区。
54.具体的，磁场强度增加的大小和磁性异物与霍尔传感器120中磁极相对表面的面积以及磁性异物距磁极的距离有关，控制装置130还可以根据磁场信号的大小确定磁性异物的大小，根据磁性异物的大小对待检测电池9进行分档，并向电池转移装置140发送相应的转移控制信号，将待检测电池9转移至相应的档位区。通过根据磁场强度的不同将存在磁性异物的待检测电池转9移至不同的档位区，使得异物大小相近的待检测电池9位于同一档位区，使得可以对同一档位区的待检测电池9采用相同的处理方式进行处理，便于后续对待检测电池9的维修等。
55.图2是本实用新型实施例提供的一种电池内磁性异物的检测设备的结构图，图3是图2的局部放大图，具体的图3为图2中区域100的放大图。可选的，参考图2和图3，传送装置包括传送带2、传送带控制器3和传送带驱动器4，传送带控制器3与传送带驱动器4电连接；
56.传送带控制器3用于向传送带驱动器4发送控制信号，使传送带驱动器4驱动传送带2以设定的速度传送待检测电池9。
57.具体的，传送带2上以及传送带2本身不含有磁性材质，框架可采用铝合金、树脂、塑料或橡胶等。可以将待检测电池9以单一或成组的方式通过传送带2运送，当待检测电池9合格时，传送带2可以将合格电池转至合格品出口。
58.此外，传送带驱动器4可以为包括伺服电机等。传送带2的传送速度可以根据霍尔检测装置的磁场检测速度确定。示例性的，传送速度≥0.1mm/s。此外，可以控制传送带2在待检测电池9经过霍尔传感器120时，停顿一定的时间。
59.可选的，参考图2和图3，电池转移装置140包括吸板6、升降驱动器10和移位驱动器11；
60.吸板6用于吸附存在磁性异物的待检测电池9；
61.升降驱动器10用于驱动吸板6上升或下降；
62.移位驱动器11用于驱动吸板6水平移动。
63.具体的，升降驱动器10可以包括升降气缸，移位驱动器11可以包括移位伺服电机。在对待检测电池9进行转移时，首先吸板6吸取待检测电池9，然后升降驱动器10驱动吸板6上升到一定高度，移位驱动器11驱动吸板6水平移动至电池放置区的上方，升降驱动器10再驱动吸板6下降，将待检测电池9放置在放置区。
64.图4是本实用新型实施例提供的一种霍尔检测装置的位置示意图，可选的，参考图4，霍尔检测装置包括至少两个霍尔传感器120，至少两个霍尔传感器120分别设置于传送带2的不同侧。
65.具体的，可以设置至少一个霍尔传感器120设置于传送带2下方，至少一个霍尔传
感器120设置于传送带2上方，可以更精确的检出电池中的磁性异物，避免磁性异物离电池底部较远或离电池顶部较远而无法检出。
66.此外，传送带的顶部可以调节高度，以便于传送带上方的霍尔传感器120尽量接近待检测电池9上表面。
67.图5是传送带的俯视示意图，参考图4和图5，一个霍尔传感器120可以包括一个霍尔元件8。
68.图6是又一种传送带的俯视示意图，可选的，参考图4和图6，霍尔传感器120包括磁铁7以及至少两个霍尔元件8，磁铁7位于霍尔元件8远离待检测电池9的一侧；
69.至少两个霍尔元件8沿待检测电池9的长度方向依次排列。
70.具体的，多个霍尔元件8可以排列成一行或一行以上，在待检测电池9通过时，可以精确的检测到磁性异物及其位置。磁铁7的材质可以是永久磁铁，材质包括铷铁硼、铁氧体、铝镍钴或钐钴等；也可以是电磁铁，优选为永久磁铁。磁铁7的磁场强度大于或等于0.01t，保证霍尔传感器120具有较高的检测灵敏度。磁铁7相对电池的一面的尺寸≥1mm2，沿待检测电池9长度方向的尺寸≥待检测电池9的长边的长度。霍尔元件8可以采用常用型号的霍尔元件，优选精度高、灵敏度高的元件，采样频率≥1/60。
71.通过设置每个传感器包括至少两个霍尔元件8，霍尔元件8可以检测待检测电池9的多个不同位置的磁场强度，可以准确的确定异物位置，提高检测的准确度和精确度。
72.可选的，磁铁7发出的磁场的强度大于或等于0.01t，霍尔元件8与待检测电池9的距离小于或等于1m，磁铁7邻近霍尔元件8的表面与霍尔元件8的距离小于或等于1m。这样设置使得待检测电池9经过霍尔传感器120时能够感应到较大的磁场，磁性异物也能过被较大程度的磁化，使得磁场变化较大，可以更准确的检测出异物。
73.其中，磁铁7邻近霍尔元件8的表面与霍尔元件8的距离小于或等于1m即磁铁7的磁极与霍尔元件8的感磁面的距离≤1m。霍尔元件8与待检测电池9的距离可以根据需要设置，例如可以设置为小于或等于5mm或10mm等，磁极距离霍尔元件8的感磁面≤2mm。
74.示例性的，参考图4，已知待检测电池9厚度为10
±
0.3mm，调节传送带2使之高度为13.3mm。可以设置霍尔元件8与传送带2之间的距离≤2mm。
75.图7是本实用新型实施例提供的一种霍尔传感器的示意图，可选的，参考图7，霍尔传感器120还包括信号处理电路，信号处理电路与霍尔元件8电连接；信号处理电路用于对霍尔元件8输出的检测信号进行处理得到磁场信号的强度；信号处理电路包括信号放大器123和模数转换器124，信号放大器123的输入端与霍尔元件8的电连接，信号放大器123的输出端与模数转换器124的输入端电连接，模数转换器124的输出端与控制装置电连接。
76.具体的，控制装置可以包括单片机等具有微处理芯片，信号放大器123用于对霍尔元件8输出的检测信号进行放大，降低后续信号处理难度，模数转换器124用于对放大后的信号进行模数转换，并将得到的数字信号发送给控制装置。
77.具体的，控制装置接收到模数转换器124发送的信号后，可以将该信号以电压的形式记录。例如，正常电池经过霍尔传感器时的记录为电压v0。可以选择不符合质量要求的一系列磁性异物，分别放入电池的不同位置，制作若干不良品电池。将这些电池分别通过霍尔传感器，记录电压v1、v2、v3
……
。选择能检出的最小的不良品电压，作为传感器的检出下限电压vx。在对待检测电池进行检测时，当检测电压大于vx时，确定待检测电池存在磁性异
物。下面对下限电压的具体标定过程进行详细说明：
78.霍尔元件距离传送带≤2mm，磁极距离霍尔元件的感磁面≤2mm，电芯厚度为10
±
0.3mm，传送带高度为13.3mm。磁性异物检测传送带包含上下2个霍尔传感器。
79.以图4和图5所示传感器为例，每个霍尔传感器包含1个霍尔元件和1个磁铁。取内部无异物的10只电池，依次通过传送带，每个电池通过10次，记录下霍尔传感器输出的100组电压信号。信号再经过放大、ad转换，在显示器上显示不含磁性异物的电压信号v0。
80.将21个内置铁屑的电池分别放上传送带，先通过第一个霍尔传感器，得到相应的电压，再通过第二个霍尔传感器，得到相应的电压，最终得到每个电池在2个霍尔传感器处测得的最高电压。表1示出了每个电池的异物位置，异物面积以及最高电压。其中，表1中用a-b的形式表示异物在电芯中的位置，a表示异物在电芯俯视图中的位置，b表示异物在电芯正视图中的位置，例如：中心-底层表示异物位于电池的底层，且位于底层的中心位置，分散-表层代表以为位于电池的表层，且有两个或两个以上异物分散在表层中。异物的粗略面积反映异物的大小，当有多个异物是粗略面积为多个异物的面积和。
81.表1
82.[0083][0084]
通过以上结果，发现霍尔传感器对磁性异物具有较好的检测效果，可以将磁性异物超标的电压标准定为≥0.03，或≥0.04。即vx大于或等于0.03
[0085]
此外，以图4和图6所示传感器为例，每个霍尔传感器包含8个霍尔元件和1个磁铁。取内部无异物的10只电池，依次通过传送带，每个电池通过10次，记录下霍尔传感器输出的100组电压信号。信号再经过放大、ad转换，在得到不含磁性异物的电压信号v0。将21个内置铁屑的电池分别放上传送带，先通过第一个霍尔传感器得到相应的8个电压，再通过第二个霍尔传感器，得到相应的8个电压，最终在显示器上显示电压曲线，以及最高电压。表2示出了对于同一电池，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器相同位置的霍尔元件测得的电压取均
值后的8组电压。
[0086]
表2
[0087][0088][0089]
图8示出了电池1的电压情况，图9示出了电池3的电压情况，图10示出了电池7的电
压情况。参考图8-图10，可以看出异物所在位置对应的霍尔元件检测到的电压最大。将磁性异物超标的电压标准定为≥0.03，通过以上结果，发现使用多个霍尔元件后，传感器的灵敏度提高，并能显示出磁性异物所处的位置。
[0090]
图11是本实用新型实施例提供的又一种电池内磁性异物的检测设备的示意图，可选的，参考图11，检测设备还包括：
[0091]
报警装置150，报警装置150与控制装置130电连接；
[0092]
控制装置130用于在检测出存在磁性异物的待检测电池9时，向报警装置150发送报警控制信号；
[0093]
报警装置150用于在接收到报警控制信号时报警。
[0094]
其中，报警装置150可以为声光报警装置，例如报警装置150可以包括指示灯，可以通过控制指示灯的颜色变化来进行报警，报警装置150也可以包括蜂鸣器等，通过控制蜂鸣器发出一定的声音来进行报警。通过设置报警装置150可以直观的通知工作人员出现存在异物的电池。
[0095]
可选的，检测设备还包括：
[0096]
显示器160，显示器160与控制装置130电连接；
[0097]
控制装置130用于向显示器160发送显示控制信号，使显示器160显示每一待检测电池9经过霍尔检测装置时检测到的磁场信号的强度。
[0098]
其中，显示器160可以为触摸显示屏等显示屏。通过显示器160显示磁场信号强度，使得工作人员可以对检测结果进行直观的查看，避免检测出错。
[0099]
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。