CN104749482A - 一种电池电芯的焊接可靠性测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池电芯的焊接可靠性测试方法，通过对待测电池组通电一段时间后待测焊点的温度变化来判断对应焊点是否焊接异常，该方法非常直观方便，并且由于每个电池组在组装时都会配备电池管理***，而温度值和电压值属于电池管理***的必采数据，那么本发明中温度或者电压检测值的获取可以通过电池组自带的电池管理***的温度采集线、电压采集线直接得到，不需额外增加传感器，只需利用现有数据进行分析即可，成本非常低，测试效率高，准确度也较高，同时避免了采用拉力测试法进行焊接可靠性测试时对电池组造成损坏。

Description

一种电池电芯的焊接可靠性测试方法

技术领域

本发明涉及一种电池测试技术领域，尤其涉及一种电池电芯的极耳与焊带之间焊接可靠性测试方法。

背景技术

电池(尤其是软包电池)在成组时，需要将若干片电芯叠装在一起，并通过将各电池极耳与焊带(或者是正、负汇流排)对应焊接的方式实现电池之间的串、并联关系，由此组成一个电池组。在焊接时，由于极耳与焊带(汇流排)焊接前的接触紧密性受到多方面影响，具有一定间隙，在焊接时容易发生空焊、虚焊和漏焊现象，严重影响了整个电池组的性能。

软包电池组焊接不可靠的情况主要产生在焊缝中，目前对软包电池极耳与汇流排之间焊接可靠性的检测方法采用拉力测试的方法，使用拉力器对焊接后的电池进行检验。如中国专利申请号CN201010583528公开了一种电池电芯焊接拉力的测试用夹具，通过该夹具对电池电芯进行牢固定位，保证在对电池电芯上镍带的焊接拉力进行测试时电芯不会出现滑动、脱出等问题，实现电池电芯上镍带焊接来历的测试精确度。中国专利申请号CN201110339931公开了一种锂离子电池的焊接强度测试装置，也是通过固定电芯再利用拉力计对焊接强度值进行测量。上述采用拉力测试方法的缺陷在于：由于软包电池极耳非常软，以及电池成组后无法拆卸等特性，拉力测试属于破坏性试验，做过拉力测试的电池无法继续使用，只能提取一些焊接样品作为制定焊接工艺参数之用，无法实时的测量到每一条焊缝是否焊接可靠。

因此，如何提供一种软包电池组极耳与汇流排焊接可靠性测试方法，以达到在不损坏电池的情况下，所有极耳与汇流排之间焊缝的焊接可靠性均能测试，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池电芯的焊接可靠性测试方法，判断任一焊点是否存在焊接不牢靠的情况，以避免采用拉力测试法进行焊接可靠性测试时对电池组造成损坏。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种电池电芯的焊接可靠性测试方法，将待测电池组连接在一个充电或放电回路中，持续通电一段设定时间后，测量待测焊点的实时温度值或通电时间内该焊点的温度变化值，待测焊点的实时温度值、通电时间内任一时间点时该焊点与其他各焊点之间温度差的绝对值、通电时间内该焊点温度变化值的绝对值中，若其中任意一个大于其对应的设定阈值，则判断该焊点为焊接异常点。

通过测量待测电池组中每个单体电池正极耳和负极耳对应焊点的实时温度值或通电时间内对应焊点的温度变化值，以精确查找待测电池组中焊接异常点。

测量相邻两个焊点及对应单体的电压或相邻两个焊点之间的电压，若其中一个电压值大于对应的设定阈值，则判断这两个焊点中存在焊接异常点，再通过对应焊点的温度情况精确查找两焊点中的焊接异常点。

在待测电池组进行充放电时，对应充电或放电回路中的充放电电流不大于该电池组和该电池组所使用的对应焊带的最大允许通过电流。

在待测电池组进行充放电时，其充放电倍率不小于1C。

在待测电池组的充放电过程中，通电时间内任一时间点时待测焊点与其他各焊点之间温度差的绝对值对应的设定阈值为10℃。

在待测电池组的充放电过程中，通电时间内待测焊点温度变化值的绝对值对应的设定阈值为5℃。

待测电池组的通电设定时间为5～8分钟。

本发明电池电芯的焊接可靠性测试方法通过对待测电池组通电一段时间后待测焊点的温度变化来判断对应焊点是否焊接异常，该方法非常直观方便，并且由于每个电池组在组装时都会配备电池管理***，而温度值和电压值属于电池管理***的必采数据，那么本发明中温度或者电压检测值的获取可以通过电池组自带的电池管理***的温度采集线、电压采集线直接得到，不需额外增加传感器，只需利用现有数据进行分析即可，成本非常低，测试效率高，准确度也较高，同时避免了采用拉力测试法进行焊接可靠性测试时对电池组造成损坏。

通过电压值的检测可以辅助测试，可以实现焊接异常点的精确定位，大大提高了检测效率。

附图说明

图1为本发明测试方法的流程图；

图2为为串联电池组温度检测原理图；

图3为并联电池组温度检测原理图；

图4为串联电池组电压检测第一实施例的原理图；

图5为串联电池组电压检测第二实施例的原理图；

图6为正常电池模块电压曲线图；

图7为异常电池模块电压曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

如图1所示为本发明电池电芯的焊接可靠性测试方法的流程图，该方法是将待测电池组连接在一个充电或放电回路中，持续通电一段设定时间后，测量待测焊点的实时温度值或通电时间内该焊点的温度变化值，待测焊点的实时温度值、通电时间内任一时间点时该焊点与其他各焊点之间温度差的绝对值、通电时间内该焊点温度变化值的绝对值中，若其中任意一个大于其对应的设定阈值，则判断该焊点为焊接异常点。

本发明实施例中的焊接异常主要是指虚焊，即焊接接触不良的情况，而对于空焊和漏焊，即焊点对应的单体电池完全未连接在通电电路中，则在通电一段时间后，该焊点的温度没有任何变化，或者说该焊点在通电前后的温度变化值为0，由此可判断出该焊点存在空焊或漏焊的情况。当然，对于串联电池组来说，也可以通过在通电回路中串接一个指示灯来直观判断该电池组是否存在空焊或者漏焊的情况。

在塑壳电池组组装时，一般是将温度传感器设置在电池单体的侧壁上以直观测量单体电池电芯的温度变化，但是对于软包电池组来说，在环境温度变化或者异常情况发生时，其极耳处的温度变化最为明显，因此，其温度传感器一般是设置在单体电池极耳与焊带的连接处，以直观观测单体电池电芯的温度变化情况。

实施例1：

通过待测焊点的实时温度值判断：在环境温度一定的情况下，若测试人员根据经验或其他试验条件预先设定一个温度阈值，该温度阈值是在充放电电流、通电时间一定的情况下确定的，那么在对待测电池组施加同样的充放电电流和通电时间后，若待测焊点的实时温度比设定的阈值大，那么可以判断该焊点的焊接存在异常。

实施例2：

通过待测焊点在通电时间内任一时间点时待测焊点与其他各焊点之间温度差的绝对值来判断：本实施例设定在待测电池组的充放电过程中，通电时间内待测焊点温度变化值的绝对值对应的阈值为5℃，也就是说待测电池组中所有温度采集点在同一时间内，最高温度与最低温度的差值的绝对值不超过5℃。那么在电池组通过电流时，组内各单体电池的温度均会发生变化，由于焊接后电池的内阻不同，通过在同一时刻电池组中所有电池温度也会有所差异，当横向比较时电池组之间温度差的绝对值小于5℃时，在工艺要求中可认为是可接受范围内的内阻差异，当某处电池的温度与电池组中其余电池的温度之差的绝对值大于5℃时，既可认定该处电池极耳与焊带(或汇流排)焊接是异常的。

实施例3：

通过通电时间内待测焊点温度变化值的绝对值来判断：本实施例中设定在待测电池组的充放电过程中，通电时间内任一时间点时待测焊点与其他各焊点之间温度差的绝对值对应的阈值为10℃，也就是说单个温度采集点实时温度中的最高温度与最低温度的差值的绝对值不超过10℃。这里是考虑到由于季节不同，环境温度也不同，因此不用采集到的电池温度来进行判定，而是通过单支电池在电流通过的过程中所产生的温度变化进行纵向比较，当纵向比较时电池温度差的绝对值小于10℃时，在工艺要求中可认为是电流通过汇流排时正常的发热现象，当某处电池的温度差的绝对值大于10℃，即可认定该处电池极耳与汇流排焊接是异常的。

下面结合具体的实例对测试方法进行详细介绍：如图2所示为5个单体电池串联构成的电池组，将1#电池的正极耳作为电池组的总正极，将最后一个电池的负极耳作为电池组的总负极(图中未示出)，将1#电池的负极耳与2#电池的正极耳通过焊带焊接在一起，将2#电池的负极耳与3#电池的正极耳通过焊带焊接在一起，……将各单体电池按照上述方式依次连接构成串联电池组。如图3所示为5个单体电池并联构成的电池组，即将各单体电池的正极耳与正极汇流排焊接相连，将各单体电池的负极耳与负极汇流排焊接相连，由此构成并联电池组。不管是串联电池组还是并联电池组，均可以通过每个单体电池的负极耳焊接点处设置的温度传感器采集对应焊点的温度值，再通过上述几种判断方式判断对应的焊点是否焊接异常。

以上介绍的是判断某一个焊点是否异常的方式，那么对于一个电池组来说，要想精确地找到焊接异常的焊缝位置，也可以通过多种方式实现，以下提供两种具体的实施方式。

实施例4：

通过测量待测电池组中每个单体电池正极耳和负极耳对应焊点的实时温度值或通电时间内对应焊点的温度变化值，再结合上述几种判断方法可以达到精确查找待测电池组中焊接异常点的目的。

实施例5：

通过测量相邻两个焊点及对应单体的电压或相邻两个焊点之间的电压，若其中一个电压值大于对应的设定阈值，则判断这两个焊点中存在焊接异常点，再通过对应焊点的温度情况精确查找两焊点中的焊接异常点。

这种测试方式的原理为：本实施例设定相邻两个焊点之间的电压值对应的阈值为20mv，也就是说待测电池组通过电流时，采集的电池组中组间电池电压压差不超过20mv。由于软包电池的特性，在SOC一致的情况下，电池间的动态电压变化曲线会有一定差别，但差别非常小，当其电压压差不超过20mv时，在工艺要求中认为是符合标准的电压差异，当电池组中存在极耳与焊带(汇流排)焊接异常的情况时，焊接异常处的电池电压曲线变化一定与其余电池电压曲线不一致，如图6、图7所示，电压压差超过20mv时可以判定该处电池极耳与汇流排焊接是异常的。

对于测量电压的方式也有多种，本发明也提供以下方式进行说明。

实施例6：

如图4所示，以串联电池组为例，其中的V₁₊、V_1-、V_2-、V_3-、V_4-、V_5-分别为1#～5#电压采集点的电压采集线，由图可以看出，V_1-、V_2-、V_3-、V_4-、V_5-是与各电池之间的连接焊带相连的，V₁₊与V_1-之间的电压差为1#电池自身的电压加上1#电池负极耳焊点处电压值的和，如果该电压差值大于设定的阈值，则可以明确推断是1#电池负极耳焊点处存在焊接异常。除此之外，V_1-与V_2-之间的电压差即为2#电池自身的电压加上2#电池正、负极耳两焊点处的电压值的和，V_2-与V_3-之间的电压差即为2#电池自身的电压加上2#电池正、负极耳两焊点处的电压值的和……根据上述分析可得如下公式：V_(n-1)--V_n-1＝V_n，即V_(n-1)-与V_n-之间的差值V_n为n#电池自身的电压加上n#电池正、负极耳两焊点处的电压值的和，那么可以推知，若是V_n大于设定的阈值，或者V₁～V_n之间任意两个值的差值的绝对值大于对应的设定阈值(相当于实施例5中的20mv)，则可以判断第n个电池正负极耳处的两个焊点存在焊接异常，这就大大缩小了测试范围，再结合这两个焊点的温度情况精确查找两焊点中的焊接异常点。

实施例7：

如图5所示，仍以串联电池组为例，其中V₁₊、V_1-、V₂₊、V_2-、V₃₊、V_3-、V₄₊、V_4-、V₅₊、V_5-分别为1#～5#各电池正、负极耳电压采集点的电压采集线，由图可知，与实施例6相比，本实施例的各电压采集线是与各电池正负极耳相连的，而不是与焊带相连的，这种采集方式可以通过直接采集各个焊带所对应的两个极耳(这两个极耳对应于不同的单体电池)之间的电压，也可以通过相邻电池之间的压差来实现，比如采集V₁₊与V₂₊之间的电压或者V_1-与V_2-之间的电压，V₁₊与V₂₊之间的电压为1#电池自身的电压加上1#电池负极耳、2#电池正极耳焊点处电压值的和，V_1-与V_2-之间的电压为2#电池自身的电压加上1#电池负极耳、2#电池正极耳焊点处电压值的和，……根据上述分析可得如下公式：V_(n-1)+-V_n+＝V_n-1′，即V_(n-1)+与V_n+之间的电压差V_n-1′为(n-1)#电池自身的电压加上(n-1)#电池负极耳、n#电池正极耳焊点处电压值的和，或者V_(n-1)--V_n-＝V_n"，即V_(n-1)-与V_n-之间的电压差V_n"为n#电池自身的电压加上(n-1)#电池负极耳、n#电池正极耳焊点处电压值的和，那么可以推知，若是V_n-1′或者V_n"大于设定的阈值，或者V₁′～V_n-1′之间任意两个值的差值的绝对值大于对应的设定阈值(相当于实施例5中的20mv)，或者V₁"～V_n"之间任意两个值的差值的绝对值(相当于实施例5中的20mv)，则可以判断第n个电池正负极耳处的两个焊点存在焊接异常，这就大大缩小了测试范围，再结合这两个焊点的温度情况精确查找两焊点中的焊接异常点。

另外，为了防止电流过大对电池组性能造成影响，且为了防止电流过大使焊带或汇流排发生安全隐患，在待测电池组进行充放电时，对应充电回路或放电回路中的充放电电流不大于该电池组和该电池组所使用的对应焊带的最大允许通过电流，并且其充放电倍率不小于1C，若电流过小，在充电或放电过程中电压变化会不明显，温度变化亦不明显，本实施例一般采用1C～1.5C；而通电时间一般设定为5～8分钟即可。

通过上述方法检查出焊接异常后，需对电池组采取相应的补救措施，使得电池组的所有焊接处能够正常使用。且在修复焊接异常措施后，可再次通过上述方法进行重新测试，充分保证了修复后的电池组未再次发生焊接异常。

本发明中的测试方法的原理如下：当电池组通电回路中的电流通过焊缝时，如果焊缝的焊接不可靠，例如虚焊等焊接异常，那么该异常处的内阻就会增大，此时电流通过就会产生以下现象：(1)该异常处的表面温度升高明显，5分钟以上即能看出明显区别；(2)该异常处的电池电压变化异于电池组内其他电池电压，通过电池管理***自带的电压曲线图可清楚直观的看出，该异常处的电池电压曲线拐点异于电池组内其他电池电压曲线拐点。通过以上两种判定标准即可判定软包电池组内是否具有焊接不可靠的焊缝，并可以根据观察具体异常的电池温度值、电压精确找到焊接异常的焊缝位置，此方法能避免物理测试对极耳造成的损伤。

以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池电芯的焊接可靠性测试方法，其特征在于：将待测电池组连接在一个充电或放电回路中，持续通电一段设定时间后，测量待测焊点的实时温度值或通电时间内该焊点的温度变化值，待测焊点的实时温度值、通电时间内任一时间点时该焊点与其他各焊点之间温度差的绝对值、通电时间内该焊点温度变化值的绝对值中，若其中任意一个大于其对应的设定阈值，则判断该焊点为焊接异常点。

2.根据权利要求1所述的电池电芯的焊接可靠性测试方法，其特征在于：通过测量待测电池组中每个单体电池正极耳和负极耳对应焊点的实时温度值或通电时间内对应焊点的温度变化值，以精确查找待测电池组中焊接异常点。

3.根据权利要求1所述的电池电芯的焊接可靠性测试方法，其特征在于：测量相邻两个焊点及对应单体的电压或相邻两个焊点之间的电压，若其中一个电压值大于对应的设定阈值，则判断这两个焊点中存在焊接异常点，再通过对应焊点的温度情况精确查找两焊点中的焊接异常点。

4.根据权利要求1所述的电池电芯的焊接可靠性测试方法，其特征在于：在待测电池组进行充放电时，对应充电或放电回路中的充放电电流不大于该电池组和该电池组所使用的对应焊带的最大允许通过电流。

5.根据权利要求4所述的电池电芯的焊接可靠性测试方法，其特征在于：在待测电池组进行充放电时，其充放电倍率不小于1C。

6.根据权利要求1所述的电池电芯的焊接可靠性测试方法，其特征在于：在待测电池组的充放电过程中，通电时间内任一时间点时待测焊点与其他各焊点之间温度差的绝对值对应的设定阈值为10℃。

7.根据权利要求1所述的电池电芯的焊接可靠性测试方法，其特征在于：在待测电池组的充放电过程中，通电时间内待测焊点温度变化值的绝对值对应的设定阈值为5℃。

8.根据权利要求1所述的电池电芯的焊接可靠性测试方法，其特征在于：待测电池组的通电设定时间为5～8分钟。