CN111906036B - 一种基于梯次利用电池的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于梯次利用电池的检测装置，涉及电池测试的技术领域，其包括中心处理装置、电池外观检测装置、电池容量测试装置和电池运输装置；所述中心处理装置连接于电池外观检测装置、电池容量测试装置和电池运输装置以进行数据处理和移动控制；所述电池外观检测装置用于对电池的外观自动进行识别并对电池的外观进行分类筛选；所述电池容量测试装置用于对电池的健康状态参数进行测试并进行筛选；所述电池运输装置用于将电池移动至电池外观检测装置和电池容量测试装置处进行测试。本发明具有具有测试效率更高的效果。

Description

一种基于梯次利用电池的检测装置

技术领域

本发明涉及电池测试的技术领域，尤其是涉及一种基于梯次利用电池的 检测装置。

背景技术

动力锂电池梯次利用是指，当动力锂电池使用到一年期限后，其容量无 法满足电动汽车继续使用时，将电池组拆解为电池模块甚至是电芯，根据淘 汰下来通过筛选可以按级别分别使用到通信电源、太阳能路灯、储能领域以 使动力锂电池可以继续发挥余热，以提高能源的利用效率。

现有的公开号为CN109004139A的中国专利，公开了一种结构紧凑的梯 次利用电池组件，包括：箱体、分流器和电池包，所述箱体内部一角设置有 L形弯板而形成分流器安装腔体，所述分流器设置在分流器安装腔体内，所 述电池包依次呈L形排布在箱体内，所述电池包上设置有导电接片进行电性 连接，所述电池包上分别设置有延伸至两侧外壁的U形隔离件，所述箱体内 填充有导热胶进行电池包的固定，所述箱体一侧设置有控制器保护壳，所述 控制器保护壳内设置有电池管理***，所述分流器与电池管理***之间采用 导电线相连接。通过上述方式，结构紧凑的梯次利用电池组件，自重轻，利 用U形隔离件进行电池包之间的隔离，组装便利，并通过导热胶灌注缝隙后 进行电池包的固定，导热性能好。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述梯次利用电池虽然能够回收 进行循环利用，但在回收利用之前需要对电池的测试，而现有的测试过程一 般由操作人员手动进行，测试效率低下，故有待改善。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于梯次利用电池 的检测装置，其具有测试效率更高的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于梯次利用电池的检测装置，其特征在于，包括中心处理装置、 电池外观检测装置、电池容量测试装置和电池运输装置；

所述中心处理装置连接于电池外观检测装置、电池容量测试装置和电池 运输装置以进行数据处理和移动控制；

所述电池外观检测装置用于对电池的外观自动进行识别并对电池的外观 进行分类筛选；

所述电池容量测试装置用于对电池的健康状态参数进行测试并进行筛选；

所述电池运输装置用于将电池移动至电池外观检测装置和电池容量测试 装置处进行测试。

通过采用上述技术方案，电池运输装置将电池进行传送，先传送至电池 外观检测装置处进行检测，将外观破损的电池剔除出去，再将剩余的电池传 送至电池容量测试装置处检测电池的容量；通过中心处理装置控制电池运输 装置驱动电池在电池外观检测装置和电池容量测试装置上自动测试，从而大 大减少了操作人员的参与，提高了电池测试的效率。

本发明进一步设置为：所述电池外观检测装置包括电池外观图像采集装 置、电池抬升装置以及电池外观处理分析装置；

所述电池外观图像采集装置用于对电池的外观图像进行采集以输入给电 池外观处理分析装置进行分析；

所述电池抬升装置用于夹持电池并提升一定高度并进行旋转以便于电池 外观图像采集装置全方位采集电池的外观图像；

所述电池外观处理分析装置用于对电池外观图像采集装置采集所得的外 观图像进行分析，以对电池的外观进行分析并根据分析结果进行分类。

通过采用上述技术方案，电池抬升装置将电池抬升以使得电池外观图像 采集装置能够从各个角度采集到电池的外观图像并传输给电池外观处理分析 装置，电池外观处理分析装置对采集到的电池的外观图像进行分析和处理， 从而得出电池的外观分析结果。

本发明进一步设置为：所述电池外观处理分析装置包括图像分割模块和 图像识别模块，所述图像分割模块中编辑有图像分割算法并用于将电池的外 观轮廓进行图像分割；

所述图像识别模块中编辑有图像识别算法并用于根据图像分割的算法对 图像进行识别以输出外观破损率。

通过采用上述技术方案，图像分割模块将电池的各个面上的图像从电池 外观图像采集装置采集获得的图像中分割出来，并通过图像识别模块进行识 别，并根据外观的破损比例得出破损率，从而能够将外观已经破损的电池与 外观没有发生破损的电池区分开，实现了自动对电池的外观进行检测，大大 提高了电池外观检查的准确性和效率，进而提高了检测的效率。。

本发明进一步设置为：所述电池外观处理分析装置还包括深度学习装置， 所述深度学习装置内部存储有训练集，所述深度学习装置用于通过深度学习 以提高图像分割模块的分割准确度和图像识别模块的识别准确度。

通过采用上述技术方案，深度学习装置的设置能够根据不同的电池以及 不同的破损情况进行拍照，并将图像传输给训练集进行深度学习，从而使得 机器能够在深度学习的辅助下自动、快速、高效且准确地分割图像并进行破 损识别，从而大大提高了图像分割模块以及图像识别模块的准确度以及精确 度。

本发明进一步设置为：所述电池抬升装置包括电池夹持装置、上下驱动 件以及旋转装置，所述机架上固定有支撑板，所述旋转装置固定在支撑板上， 所述上下驱动件转动连接在支撑板的底部并由旋转装置驱动转动，所述夹持 装置固定在上下驱动件的活塞杆上以对电池进行夹持。

通过采用上述技术方案，电池抬升装置通过电池夹持装置将电池夹持住 并通过上下驱动件驱动电池上下移动，由于外观图像采集装置能够上下转动， 因而电池在上下驱动件的驱动下顶面和底面都能够采集到；而旋转装置的设 置便于将电池夹持住进行旋转，因而能够对电池的四周侧壁的外观图像进行 采集，从而能够对电池的六个面进行全面的图像采集，从而大大提高了对电 池外观的图像采集的准确度。

本发明进一步设置为：所述电池夹持装置上固定有电压检测装置，所述 电压检测装置用于检测电池的正极位置。

通过采用上述技术方案，电压检测装置的设置便于在电池夹持装置对电 池进行夹持时对电池的正极位置进行检测，从而通过旋转装置将所有电池的 方向转为一致，从而便于后期的电压容量测试装置对电池的剩余容量进行测 试。。

本发明进一步设置为：所述电池容量测试装置包括电池充电模块、充电 分析模块、曲线分析模块以及基准生成模块；

所述电池充电模块用于对电池进行充电测试；

所述充电分析模块用于在电池充电测试过程中测试充电电压并形成充电 电压曲线；

所述曲线分析模块用于将充电电压进行归一化；

所述基准生成模块用于将归一化之后的充电电压通过BP神经网络进行 拟合形成基准曲线以计算出SOH值。

通过采用上述技术方案，通过对电池进行充电，并在充电的过程中将充 电电压进行记录并做归一化处理，然后选取基准曲线通过P神经网络进行拟 合并通过选取电压值进行估算，从而能够估算出当前电池的SOH值，大大提 高了SOH值估算的准确度，从而更便于对电池容量进行检测，并提高了检测 准确度和效率。

本发明进一步设置为：所述电池运输装置包括机架和传送装置，所述电 池外观检测装置和电池容量测试装置均固定在机架上，所述传送装置用于将 电池朝向电池外观检测装置和电池容量测试装置输送；所述机架位于电池容 量测试装置远离电池外观检测装置的一侧设置有电子标签粘贴装置，所述机 架位于电子标签粘贴装置一侧设置有电子标签读写装置，所述电子标签读写 装置连接于中心处理装置以将数据写入电子标签。

通过采用上述技术方案，电子标签粘贴装置能够在已经测试完成的电池 表面粘贴电子标签，并通过电子标签读写装置将电池的SOH等其他基本信息 写入电子标签中，从而便于在需要获取电池的SOH值时直接进行读取即可获 知，便于后期对电池的梯次利用。。

本发明进一步设置为：所述机架位于传送装置远离电池外观检测装置的 一侧设置有筛选装置，所述筛选装置包括推料装置、集料盒以及控制装置， 所述控制装置连接于电池外观处理分析装置以接收分析结果；所述控制装置 连接于推料装置，所述推料装置用于将待报废的电池推入集料盒中。

通过采用上述技术方案，筛选装置中的推料装置根据控制装置接收到的 分析结果，将外观有破损的电池推入集料盒中收集；而将外观完好的电池留 在传送装置上，使得传送装置能够将外观完好的电池传送至电池容量测试装 置处进行测试，从而完成根据外观对电池的筛选，提高了整体检测的效率。

本发明进一步设置为：所述电子标签为RFID标签。

通过采用上述技术方案，RFID标签是一种非接触式的自动识别技术， 它通过射频信号来识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预， 作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐 高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、 存储信息更改自如等优点。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.采用了中心处理装置、电池外观检测装置、电池容量测试装置和电池 运输装置相配合的技术，从而达到了提高电池测试效率的效果；

2.采用了图像采集装置、图像分割模块、图像识别模块、深度学习装置、 电池夹持装置、上下驱动件和选装装置相配合的技术，从而产生便于对电 池的外观进行检测的效果；

3.采用了电池充电模块、充电分析模块、曲线分析模块、基准生成模块、 标签粘贴装置、电子标签读写装置和筛选装置相配合的技术，从而达到了 便于对电池进行外观筛选之后进行电池容量测试的效果。

附图说明

图1是本申请实施例中一种基于梯次利用电池的检测装置的主体结构示 意图。

图2是实施例中用于展现电池外观检查装置处结构的示意图。

图3是实施例中用于展现电池外观检查装置连接关系的结构框图。

图4是实施例中用于展现电池容量测试装置连接关系的结构框图。

图中，1、中心处理装置；2、电池外观检测装置；21、电池外观图像采 集装置；22、电池抬升装置；221、电池夹持装置；222、上下驱动件；223、 旋转装置；224、电压检测装置；2241、抵接簧片；2242、数字电压表；23、 电池外观处理分析装置；231、图像分割模块；232、图像识别模块；233、 深度学习装置；3、电池容量测试装置；31、电池充电模块；32、充电分析模块；33、曲线分析模块；34、基准生成模块；4、电池运输装置；41、机 架；411、支撑板；42、传送装置；43、筛选装置；431、推料装置；432、 集料盒；433、控制装置；44、电子标签粘贴装置；45、电子标签读写装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种基于梯次利用电池的检测装置，包括中 心处理装置1、电池外观检测装置2、电池容量测试装置3和电池运输装置 4。中心处理装置1为PLC控制器并连接于电池外观检测装置2、电池容量 测试装置3和电池运输装置4以进行数据处理和移动控制。电池外观检测装 置2用于对电池的外观自动进行识别并对电池的外观进行分类筛选。电池容 量测试装置3用于对电池的健康状态参数进行测试并进行筛选。电池运输装 置4用于将电池移动至电池外观检测装置2和电池容量测试装置3处进行测 试。

参照图1，电池运输装置4包括机架41和传送装置42，传送装置42为 转动连接在机架41上的输送带。电池外观检测装置2和电池容量测试装置 3均固定在机架41上且位于输送带的一侧，传送装置42用于将电池朝向电 池外观检测装置2和电池容量测试装置3输送。

参照图2和图3，电池外观检测装置2包括电池外观图像采集装置21、 电池抬升装置22以及电池外观处理分析装置23。电池外观图像采集装置21 为可转动角度的摄像头，能够对电池的外观图像进行采集并将采集到的电池 的外观图像传输给电池外观处理分析装置23进行分析。

参照图1和图2，电池抬升装置22用于夹持电池并提升一定高度并进 行旋转以便于电池外观图像采集装置21全方位采集电池的外观图像。电池 抬升装置22包括电池夹持装置221、上下驱动件222以及旋转装置223。机 架41上焊接固定有支撑板411，旋转装置223为步进电机，旋转装置223 的支架通过螺栓固定在支撑板411上，步进电机的输出轴位于传送装置42 宽度方向上的中心位置。

参照图2，上下驱动件222通过滚珠轴承转动连接在支撑板411的底部， 滚珠轴承的外圈固定在支撑板411的底面上，而步进电机的输出轴插设在滚 珠轴承的内圈中且滚珠轴承的内圈与上下驱动件222固定因而由旋转装置 223驱动转动。上下驱动件222为电动推杆，电池夹持装置221固定在上下 驱动件222的活塞杆上以对电池进行夹持，电池夹持装置221为两根夹持气 缸，两根夹持气缸分别固定在上下驱动件222沿传送装置42长度方向的两 侧并且活塞杆方向相背而行，两根夹持气缸的活塞杆上均固定有夹持板，两 块夹持板相对设置且相对的表面粘贴固定有橡胶垫。

参照图2，电池夹持装置221上固定有电压检测装置224，电压检测装 置224包括抵接簧片2241和数字电压表2242，抵接簧片2241沿传送装置 42的宽度方向固定在夹持板上，抵接簧片2241连接于数字电压表2242的 正极，数字电压表2242的负极接地，从而能够检测电池的正极位置，从而 便于将电池的正极位置传输给中心处理装置1。

参照图2和图3，电池外观处理分析装置23用于对电池外观图像采集 装置21采集所得的外观图像进行分析，以对电池的外观进行分析并根据分 析结果进行分类。电池外观处理分析装置23包括图像分割模块231和图像 识别模块232，图像分割模块231中编辑有基于深度学习的图像分割算法并 用于将电池的外观轮廓进行图像分割。图像识别模块232编辑有基于深度图 像识别算法并用于根据图像分割的算法对图像进行识别以输出外观破损率， 图像识别模块232能够根据图像分割模块231分割出的电池外观图像对电池 是否破碎进行识别。

参照图2和图3，电池外观处理分析装置23还包括深度学习装置233， 深度学习装置233内部存储有训练集，训练集存储有用于训练的图像信息， 深度学习装置233通过深度学习提高图像分割模块231的分割准确度和图像 识别模块232的识别准确度。

参照图2和图3，机架41位于传送装置42远离电池外观检测装置2的 一侧设置有筛选装置43，筛选装置43包括推料装置431、集料盒432以及 控制装置433，推料装置431为固定在机架41上的推料气缸，推料气缸的 活塞杆自电池外观检测装置2朝向传送装置42中心。机架41位于电池外观 检测装置2处开设有缺口，集料盒432放置在缺口底部。控制装置433连接 于电池外观处理分析装置23以接收分析结果；控制装置433连接于推料装 置431，推料装置431用于将待报废的电池推入集料盒432中。

参照图4，电池容量测试装置3通过电压曲线拟合法对SOH进行测算， 电池容量测试装置3包括电池充电模块31、充电分析模块32、曲线分析模 块33以及基准生成模块34；电池充电模块31用于对电池进行充电测试， 充电模块为电压电流可调型开关电源；充电分析模块32用于在电池充电测 试过程中测试充电电压并形成充电电压曲线；曲线分析模块33用于将充电 电压进行归一化，形成充电电压的归一化曲线；基准生成模块34用于将归 一化之后的充电电压通过BP神经网络进行拟合形成基准曲线，然后随机选 取测试点可计算出SOH值。

参照图1和图4，机架41位于电池容量测试装置3远离电池外观检测 装置2的一端安装有电子标签粘贴装置44，电子标签粘贴装置44安装在机 架41位于传送装置42靠近电池容量测试装置3的一侧。机架41位于电子 标签粘贴装置44一侧安装有电子标签读写装置45，电子标签读写装置45 连接于中心处理装置1以将SOH值写入电子标签。电子标签为RFID标签， 电子标签读写装置45为RFID读写器，以便于快速对电池进行管理。

本实施例的实施原理为：

在对电池进行梯度利用之前需要对电池的SOH值进行测量，先将电池向 上整理并放置在传送装置42上。传送装置42将电池传送至支撑板411的底 部上下驱动件222下行驱动，此时抵接簧片2241抵接电源的正极或者负极， 检测到电源正极的位置并传输给中心处理装置1，中心处理装置1在正负极 位置相反时控制旋转装置223预先转动180度，将所有的电池方向保持一致， 便于后期测量。

然后夹持装置将电池进行夹持并驱动上下驱动件222收缩，在此过程中 图像采集装置不断进行图像采集，从而能够将电池顶部的图像进行采集。当 上下驱动件222将电池移动至与图像采集装置等高时，旋转装置223驱动上 下驱动件222转动360度，此时图像采集装置能够对电池的侧壁的图像进行 采集，待旋转完成之后，上下驱动件222驱动电池继续上行，图像采集装置 上抬，从而对电池底部的图像进行采集。待采集完成后，上下驱动件222将 电池放置于传送装置42上，夹持装置松开并驱动上下驱动件222上行。

图像分割模块231从采集的图像中将电池的六个面分割出来并通过图像 识别模块232进行图像识别。当识别出电池外侧壁有破损时将破损的电池归 为报废类，驱动推料装置431将电池推料从缺口中掉落至集料盒432中。当 电池外侧壁没有破损时，传送装置42将电池传送至电池容量测试装置3处 对电池容量进行测试。测试完成之后，电子标签粘贴装置44将电子标签粘 贴在电池的表面上，电池容量测试装置3测试所得的SOH值传输给中心处理 装置1，中心处理装置1控制电子标签读写装置45将SOH值写入电子标签 中，从而便于后期直接通过读取即可获知，以便于后期梯次利用，从而大大 提高了测试的效率。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发 明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应 涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于梯次利用电池的检测装置，其特征在于，包括中心处理装置(1)、电池外观检测装置(2)、电池容量测试装置(3)和电池运输装置(4)；

所述中心处理装置(1)连接于电池外观检测装置(2)、电池容量测试装置(3)和电池运输装置(4)以进行数据处理和移动控制；

所述电池外观检测装置(2)用于对电池的外观自动进行识别并对电池的外观进行分类筛选；

所述电池容量测试装置(3)用于对电池的健康状态参数进行测试并进行筛选；

所述电池运输装置(4)用于将电池移动至电池外观检测装置(2)和电池容量测试装置(3)处进行测试；

所述电池外观检测装置(2)包括电池外观图像采集装置(21)、电池抬升装置(22)以及电池外观处理分析装置(23)；

所述电池抬升装置(22)用于夹持电池并提升一定高度并进行旋转以便于电池外观图像采集装置(21)全方位采集电池的外观图像；

所述电池运输装置(4)包括机架(41)和传送装置(42)，所述电池外观检测装置(2)和电池容量测试装置(3)均固定在机架(41)上，所述传送装置(42)用于将电池朝向电池外观检测装置(2)和电池容量测试装置(3)输送；

所述电池抬升装置(22)包括电池夹持装置(221)、上下驱动件(222)以及旋转装置(223)，所述机架(41)上固定有支撑板(411)，所述旋转装置(223)固定在支撑板(411)上，所述上下驱动件(222)转动连接在支撑板(411)的底部并由旋转装置(223)驱动转动，所述夹持装置固定在上下驱动件(222)的活塞杆上以对电池进行夹持。

2.根据权利要求1所述的基于梯次利用电池的检测装置，其特征在于：

所述电池外观图像采集装置(21)用于对电池的外观图像进行采集以输入给电池外观处理分析装置(23)进行分析；

所述电池外观处理分析装置(23)用于对电池外观图像采集装置(21)采集所得的外观图像进行分析，以对电池的外观进行分析并根据分析结果进行分类。

3.根据权利要求2所述的基于梯次利用电池的检测装置，其特征在于：所述电池外观处理分析装置(23)包括图像分割模块(231)和图像识别模块(232)，所述图像分割模块(231)中编辑有图像分割算法并用于将电池的外观轮廓进行图像分割；

所述图像识别模块(232)中编辑有图像识别算法并用于根据图像分割的算法对图像进行识别以输出外观破损率。

4.根据权利要求2所述的基于梯次利用电池的检测装置，其特征在于：所述电池外观处理分析装置(23)还包括深度学习装置(233)，所述深度学习装置(233)内部存储有训练集，所述深度学习装置(233)用于通过深度学习以提高图像分割模块(231)的分割准确度和图像识别模块(232)的识别准确度。

5.根据权利要求2所述的基于梯次利用电池的检测装置，其特征在于：所述电池夹持装置(221)上固定有电压检测装置(224)，所述电压检测装置(224)用于检测电池的正极位置。

6.根据权利要求1所述的基于梯次利用电池的检测装置，其特征在于：所述电池容量测试装置(3)包括电池充电模块(31)、充电分析模块(32)、曲线分析模块(33)以及基准生成模块(34)；

所述电池充电模块(31)用于对电池进行充电测试；

所述充电分析模块(32)用于在电池充电测试过程中测试充电电压并形成充电电压曲线；

所述曲线分析模块(33)用于将充电电压进行归一化；

所述基准生成模块(34)用于将归一化之后的充电电压通过BP神经网络进行拟合形成基准曲线以计算出SOH值。

7.根据权利要求1所述的基于梯次利用电池的检测装置，其特征在于：所述机架(41)位于容量检测装置远离电池外观检测的一侧设置有电子标签粘贴装置(44)，所述机架(41)位于电子标签粘贴装置(44)一侧设置有电子标签读写装置(45)，所述电子标签读写装置(45)连接于中心处理装置(1)以将数据写入电子标签。

8.根据权利要求7所述的基于梯次利用电池的检测装置，其特征在于：所述机架(41)位于传送装置(42)远离电池外观检测装置(2)的一侧设置有筛选装置(43)，所述筛选装置(43)包括推料装置(431)、集料盒(432)以及控制装置(433)，所述控制装置(433)连接于电池外观处理分析装置(23)以接收分析结果；所述控制装置(433)连接于推料装置(431)，所述推料装置(431)用于将待报废的电池推入集料盒(432)中。

9.根据权利要求7所述的基于梯次利用电池的检测装置，其特征在于：所述电子标签为RFID标签。

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