一种电池检测蜂窝式装置

文档序号:38235939发布日期:2024-06-06 19:10阅读:22来源:国知局
一种电池检测蜂窝式装置

本发明为一种电池检测蜂窝式装置,该装置是一种蜂窝式多阵元传感器及夹持工装,属于超声无损电池检测领域,可对锂离子电池的健康状态(state of healthy,soh)进行检测和评价及产线试样固定。


背景技术:

1、随着电动汽车的退役,按照动力电池正常寿命估算,至2025年其退役量将高达78万吨,且整体呈现指数形式上升。锂离子动力电池的梯次回收再利用具有良好的发展前景。

2、基于电学参数的检测手段仅能实时提取完整电池包的电学特征参量与状态参数的映射关系,难以判断单体局部范围的潜在异常状态。

3、在检测的过程中需要进行充放电的实验,不仅时间成本高,且电能资源亦消耗严重。而超声参数可分区域地检测出方形铝壳动力电池的内部材料均匀性,进一步筛选出适合梯次利用或者需要报废回收的电池。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种蜂窝式多阵元传感器及夹持工装,解决现有技术中不同电池健康的电池不能够实现实时非充放电无损区域性不均匀检测的问题;以及,一种电池夹持工装。

2、本发明采用的技术方案为一种电池检测蜂窝式装置,应用于方形铝壳电池的无损检测,包括多阵元传感器及夹持工装;所述多阵元传感器由多个单阵元传感器呈蜂窝状布置于夹持工装中;基于多阵元传感器对方形铝壳电池全域信息进行表征。

3、每个单阵元传感器由压电陶瓷、弹簧、阻尼转轴、正极金属柱、负极引线以及带卡槽的传感器底座组成。压电陶瓷安装于传感器底座的下表面;阻尼转轴的一端通过弹簧安装于传感器底座的上表面上,所述阻尼转轴的另一端为正极金属柱;传感器底座的一侧设有卡槽,所述传感器底座的周向设有卡槽;传感器底座上设有负极引线;所述传感器底座、阻尼转轴与正极金属柱同轴布设;正极金属柱连接端子转接板正极,负极引线连接端子转接板负极。

4、所述夹持工装包括蜂窝状多孔钢板、控制模块、步进电机以及丝杠滑台;所述步进电机由控制模块驱动控制;步进电机的输出轴与丝杠滑台连接,步进电机驱动丝杠滑台进行双向一维运动;蜂窝状多孔钢板有两块,第一块蜂窝状多孔钢板设置于方形铝壳电池传送带上方,上设有多个蜂窝孔,每个蜂窝孔用于安装单阵元传感器;第二块蜂窝状多孔钢板设置于方形铝壳电池传送带下方;检测时,两块蜂窝状多孔钢板上下夹紧方形铝壳电池;所述丝杠滑台与第一块蜂窝状多孔钢板连接。

5、进一步地,上述端子转接板为激励与接收端的硬件电路部分,与夹持工装之间通过每一个激励/接收端正极节点焊接连接。所述端子转接板与控制模块均与上位机相连接。

6、进一步地,所述压电陶瓷作为激励源。

7、进一步地,一组蜂窝式多阵元传感器由7个单阵元传感器组成,每个检测通道的激励端传感器与方形铝壳电池双电极旁侧大面积平面相连,每个检测通道的接收端传感器与电池激励段对侧相连,形成点阵一激一收或一激多收结构;中心一组单阵元传感器在激励侧作为激励端,接收端对应的7个单阵元即一组蜂窝式多阵元传感器作为接收端接收信号。两片蜂窝状多孔钢板分别为多阵元传感器的激励端与接收端。每个检测通道的激励端传感器与电池双电极旁侧大面积平面相连,每个检测通道的接收端传感器与电池激励段对侧相连,这样就会形成点阵一激一收或一激多收结构。

8、进一步地,方形铝壳电池传送带为透声橡胶,作为耦合介质。

9、进一步地,第一块蜂窝状多孔钢板中,激励端为72个蜂窝孔,接收端为112个蜂窝孔;在计算时把蜂窝孔以行列的形式排列,共16行14列。

10、进一步地,在对接收端接收到的信号做处理时,采用xgboost分类回归算法,对经过超声c扫描检测成像均匀性方差初筛后的方形铝壳电池试样进行处理,根据两个步骤来分配落在每一个接收传感器头上的权重:首先通过每一组蜂窝状传感器的激励范围分配;其次通过超声信号信息来分配。将落在112个接收传感器每一个头上的权重因子进行归一化处理。根据所分配的权重为不同型号方形铝壳电池的电芯数据库引入决策树对梯次电池进行分类筛选。

11、本发明总体上是,两片夹持工装分别为传感器的激励端与接收端。每个检测通道的激励端传感器与电池双电极旁侧大面积平面相连,每个检测通道的接收端传感器与电池激励段对侧相连,这样就会形成点阵一激一收或一激多收结构。本发明多阵元传感器及夹持工装可与电池检测系统结合使用,通过超声体波观察局部参数表征电池的健康状态情况,以产生更加精准的结果。

12、本发明电池检测传感器及夹持工装,通过使用电池超声测试机构,从而实现电池测试过程中不同梯次电池的点阵分布成像可视化并实现同批电池健康分类,使得梯次电池回收再利用率大大提高,实现了能源的充分利用。



技术特征:

1.一种电池检测蜂窝式装置,应用于方形铝壳电池的无损检测,其特征在于:包括多阵元传感器及夹持工装;所述多阵元传感器由多个单阵元传感器呈蜂窝状布置于夹持工装中;基于多阵元传感器对方形铝壳电池全域信息进行表征;

2.根据权利要求1所述的一种电池检测蜂窝式装置,其特征在于,上述端子转接板为激励与接收端的硬件电路部分,与夹持工装之间通过每一个激励/接收端正极节点焊接连接;所述端子转接板与控制模块均与上位机相连接。

3.根据权利要求1所述的一种电池检测蜂窝式装置,其特征在于,所述压电陶瓷(1)作为激励源。

4.根据权利要求1所述的一种电池检测蜂窝式装置,其特征在于,一组蜂窝式多阵元传感器由7个单阵元传感器组成,每个检测通道的激励端传感器与方形铝壳电池双电极旁侧大面积平面相连,每个检测通道的接收端传感器与电池激励段对侧相连,形成点阵一激一收或一激多收结构;中心一组单阵元传感器在激励侧作为激励端,接收端对应的7个单阵元即一组蜂窝式多阵元传感器作为接收端接收信号。

5.根据权利要求1所述的一种电池检测蜂窝式装置,其特征在于,方形铝壳电池传送带为透声橡胶,作为耦合介质。

6.根据权利要求1所述的一种电池检测蜂窝式装置,其特征在于,第一块蜂窝状多孔钢板中,激励端为72个蜂窝孔,接收端为112个蜂窝孔;在计算时把蜂窝孔以行列的形式排列,共16行14列。

7.根据权利要求5所述的一种电池检测蜂窝式装置,其特征在于,在对接收端接收到的信号做处理时,采用xgboost分类回归算法,对经过超声c扫描检测成像均匀性方差初筛后的方形铝壳电池试样进行处理,根据两个步骤来分配落在每一个接收传感器头上的权重:首先通过每一组蜂窝状传感器的激励范围分配;其次通过超声信号信息来分配;将落在112个接收传感器每一个头上的权重因子进行归一化处理;根据所分配的权重为不同型号方形铝壳电池的电芯数据库引入决策树对梯次电池进行分类筛选。


技术总结
本发明公开了一种电池检测蜂窝式装置,包括多阵元传感器及夹持工装;所述多阵元传感器由多个单阵元传感器呈蜂窝状布置于夹持工装中;基于多阵元传感器对方形铝壳电池全域信息进行表征。每个单阵元传感器由压电陶瓷、弹簧、阻尼转轴、正极金属柱、负极引线以及带卡槽的传感器底座组成。所述夹持工装包括蜂窝状多孔钢板、控制模块、步进电机以及丝杠滑台;两片夹持工装分别为传感器的激励端与接收端。每个检测通道的激励端传感器与电池双电极旁侧大面积平面相连,每个检测通道的接收端传感器与电池激励段对侧相连,这样就会形成点阵一激一收或一激多收结构。本发明通过超声体波观察局部参数表征电池的健康状态情况,以产生更加精准的结果。

技术研发人员:吕炎,张为,高杰,刘轩,何存富
受保护的技术使用者:北京工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/5
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