电池模组激光焊接质量评估方法及装置与流程

本发明涉及电池模组焊接技术领域，尤其涉及电池模组激光焊接质量评估方法及装置。

背景技术：

激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的一种高效精密的焊接方法。激光焊接不需要真空环境，可以在保护气氛下进行，也可以不用保护气氛，因而可简化工序和降低成本。

软包锂离子电池通过不同的串并联方式组成电池模组，电池极耳的焊接接头形式为两层或多层层叠焊，通过激光穿透并熔化层叠母材，形成焊接接头。

图1为一种电池模组的结构示意图，其中，11为软包锂离子动力电池，12为正极极耳(铝)，13为激光焊焊缝，14为负极极耳(铜)，15为电池框，16为铜嵌件，17为铝嵌件。

在对电池模组进行激光焊时，将软包锂离子动力电池11与电池框15组装好，电池正极极耳12与铝嵌件17贴合，负极极耳14与铜嵌件16贴合，然后用激光焊机分别对电池正极极耳12与铝嵌件17、负极极耳14与铜嵌件16进行激光焊，激光穿透电池极耳，将极耳与嵌件熔合形成焊缝13。

焊缝可以依照电池模组的需求被设置成任意形式，如可以是一条或者多条直线焊缝，或者一条或者多条曲线焊缝。

图2为一种电池模组极耳焊缝外观示意图，其中，21为负极第一条焊缝，22为负极第二条焊缝，23为正极第一条焊缝，24为正极第二条焊缝。

激光焊接参数是决定焊接能力、焊接质量的重要因素，激光焊参数包括激光输出功率、焦点位置、焊接速度等等。

目前还未出现对电池模组激光焊接质量进行自动评估的方案。

技术实现要素：

本发明提供电池模组激光焊接质量评估方法及装置，以实现对电池模组激光焊接质量的自动、快速、准确评估。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种电池模组激光焊接质量评估方法，该方法包括：

在对电池模组进行激光焊接的过程中，分别利用电压互感器和电流传感器对焊接过程中正、负极极耳上的焊缝激光产生的电信号进行采样，得到分别针对正、负极极耳上的焊缝激光的多组采样电压和电流值；

根据正、负极极耳上的焊缝激光的每组采样电压和电流值，分别计算对应的正、负极极耳上的焊缝激光的实际输出功率；

判断是否满足如下第一条件：正极极耳上的焊缝激光的每个实际输出功率都位于预设的正极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围内，且，负极极耳上的焊缝激光的每个实际输出功率都位于预设的负极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围内，若满足，则确定焊接质量合格；否则，确定焊接质量不合格。

所述正极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围为[1380w，1420w]，负极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围为[1880w，1920w]。

所述判定满足第一条件之后、确定焊接质量合格之前进一步包括：

焊接完毕后，分别采集正、负极极耳的焊缝图像，从图像中检测出正、负极极耳的焊缝的实际外观尺寸；

判断是否满足如下第二条件：正极极耳的焊缝的实际外观尺寸位于预设的正极极耳的焊缝的合格外观尺寸范围内，且，负极极耳的焊缝的实际外观尺寸位于预设的负极极耳的焊缝的合格外观尺寸范围内，若满足，则确定焊接质量合格；否则，确定焊接质量不合格。

所述正极焊缝的合格宽度范围为[35mm，45mm]，合格高度范围为[1.5mm，2.5mm]；

所述负极焊缝的合格宽度范围为[30mm，40mm]，合格高度范围为[1.5mm，2.5mm]。

所述判定满足第一条件之后、确定焊接质量合格之前进一步包括：

焊接完毕后，采用电池测试仪测试得到电池模组的实际交流电压和实际交流内阻；

判断是否满足如下第三条件：电池模组的实际交流电压位于预设的合格交流电压范围内，且，电池模组的实际交流内阻位于预设的合格交流内阻范围内，若满足，则确定焊接质量合格；否则，确定焊接质量不合格。

所述判定满足第一条件之后、确定焊接质量合格之前进一步包括：

焊接完毕后，采用动力电池充、放电测试系统，以预设第一电流对电池模组进行预设第一时长的充电，再以预设第二电流对电池模组进行预设第二时长的放电，在充电和放电过程中测量电池模组的直流电压，从而计算出充电和放电阶段电池模组的实际直流内阻；

判断是否满足如下第四条件：电池模组充电阶段的实际直流内阻位于预设的合格充电直流内阻范围内，且，电池模组放电阶段的实际直流内阻位于预设的合格放电直流内阻范围内，若满足，则确定焊接质量合格；否则，确定焊接质量不合格。

一种电池模组激光焊接质量评估装置，该装置包括：

测量值接收模块，用于在对电池模组进行激光焊接的过程中，接收电压互感器和电流传感器对焊接过程中正、负极极耳上的焊缝激光产生的电信号进行采样，得到的分别针对正、负极极耳上的焊缝激光的多组采样电压和电流值；

计算模块，根据测量值接收模块接收到的正、负极极耳上的焊缝激光的每组采样电压和电流值，分别计算对应的正、负极极耳上的焊缝激光的实际输出功率；

判断模块，根据计算模块的计算结果，判断是否满足如下第一条件：正极极耳上的焊缝激光的每个实际输出功率都位于预设的正极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围内，且，负极极耳上的焊缝激光的每个实际输出功率都位于预设的负极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围内，若满足，则确定焊接质量合格；否则，确定焊接质量不合格。

所述装置进一步包括：图像接收模块和图像检测模块，其中：

图像接收模块，用于接收图像采集模块发来的焊接完毕后的电池模组的正、负极极耳的焊缝图像，其中图像采集模块用于采集焊接完毕后的电池模组的正、负极极耳的焊缝图像；

图像检测模块，用于从图像接收模块接收的图像中检测出正、负极极耳的焊缝的实际外观尺寸；

所述判断模块进一步用于，根据图像检测模块的检测结果，判断是否满足如下第二条件：正极极耳的焊缝的实际外观尺寸位于预设的正极极耳的焊缝的合格外观尺寸范围内，且，负极极耳的焊缝的实际外观尺寸位于预设的负极极耳的焊缝的合格外观尺寸范围内，若满足，则确定焊接质量合格；否则，确定焊接质量不合格。

所述测量值接收模块进一步用于，接收电池测试仪测试发来的焊接完毕的电池模组的实际交流电压和实际交流内阻，其中，电池测试仪用于测试焊接完毕的电池模组的实际交流电压和实际交流内阻；

所述判断模块进一步用于，根据测量值接收模块接收到的电池模组的实际交流电压和实际交流内阻，判断是否满足如下第三条件：电池模组的实际交流电压位于预设的合格交流电压范围内，且，电池模组的实际交流内阻位于预设的合格交流内阻范围内，若满足，则确定焊接质量合格；否则，确定焊接质量不合格。

所述测量值接收模块进一步用于，接收充放电电压测量模块发来的焊接完毕的电池模组在充电阶段和放电阶段的直流电压；

所述计算模块进一步用于，根据测量值接收模块接收到的电池模组在充电阶段和放电阶段的直流电压，分别计算得到电池模组在充电阶段和放电阶段的实际直流内阻；

所述判断模块进一步用于，根据计算模块得到的电池模组在充电阶段和放电阶段的实际直流内阻，判断是否满足如下第四条件：电池模组充电阶段的实际直流内阻位于预设的合格充电直流内阻范围内，且，电池模组放电阶段的实际直流内阻位于预设的合格放电直流内阻范围内，若满足，则确定焊接质量合格；否则，确定焊接质量不合格。

本发明通过在对电池模组进行激光焊接的过程中，对正、负极极耳上的焊缝激光产生的电信号进行采样，进而计算出正、负极极耳上的焊缝激光的实际输出功率，将实际输出功率与合格输出功率进行比较，确定焊接质量是否合格，实现了对电池模组激光焊接质量的自动、快速、准确评估。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为一种电池模组的结构示意图；

图2为一种电池模组极耳焊缝外观示意图；

图3是本发明一实施例提供的电池模组激光焊接质量评估方法流程图；

图4是本发明另一实施例提供的电池模组激光焊接质量评估方法流程图；

图5是本发明实施例提供的电池模组激光焊接质量评估装置的结构示意图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

图3是本发明一实施例提供的电池模组激光焊接质量评估方法流程图，其具体步骤如下：

步骤301：在对电池模组进行激光焊接的过程中，分别利用电压互感器和电流传感器对焊接过程中正、负极极耳上的焊缝激光产生的电信号进行采样，得到分别针对正、负极极耳上的焊缝激光的多组采样电压和电流值。

步骤302：根据正、负极极耳上的焊缝激光的每组采样电压和电流值，分别计算对应的正、负极极耳上的焊缝激光的实际输出功率。

步骤303：判断是否满足：正极极耳上的焊缝激光的每个实际输出功率都位于预设的正极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围内，且，负极极耳上的焊缝激光的每个实际输出功率都位于预设的负极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围内，若满足，则确定焊接质量合格；否则，确定焊接质量不合格。

本实施例通过对电池模组激光焊接过程中的电信号进行采样，确定焊接过程的质量是否合格；实现了对电池模组激光焊接质量的自动、快速、准确的评估。

图4是本发明另一实施例提供的电池模组激光焊接质量评估方法流程图，其具体步骤如下：

步骤401：在对电池模组进行激光焊接的过程中，根据预设的电压和电流采样周期，分别利用电压互感器和电流传感器对焊接过程中正、负极极耳上的焊缝激光产生的电信号进行采样，得到分别针对正、负极极耳上的焊缝激光的多组采样电压和电流值。

例如：设定电压和电流采样周期为0.02s(秒)。

步骤402：根据正、负极极耳上的焊缝激光的每组采样电压和电流值，分别计算对应的正、负极极耳上的焊缝激光的实际输出功率。

表1为根据在焊接过程中采样得到的正极极耳上的焊缝激光的电压、电流，计算得到的正极极耳上的焊缝激光的实际输出功率：

表1

表2为根据在焊接过程中采样得到的负极极耳上的焊缝激光的电压、电流，计算得到的负极极耳上的焊缝激光的实际输出功率：

表2

步骤403：判断是否满足：正极极耳上的焊缝激光的每个实际输出功率都位于预设的正极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围内，且，负极极耳上的焊缝激光的每个实际输出功率都位于预设的负极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围内，若满足，则确定焊缝激光的输出功率合格，转至步骤404；否则，确定焊接质量不合格，转至不合格品处置流程。

例如：设定正极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围为[1380w(瓦)，1420w]，负极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围为[1880w，1920w]。

可见，表1中的正极极耳上的焊缝激光的实际输出功率范围都在合格输出功率范围内，表2中的负极极耳上的焊缝激光的实际输出功率范围也都在合格输出功率范围内。

步骤404：焊接完毕后，采用ccd视觉传感器分别采集负极极耳的两条焊缝和正极极耳的两条焊缝的图像，采用视觉分析技术从图像中检测出负极极耳的两条焊缝和正极极耳的两条焊缝的实际外观尺寸。

焊缝的外观尺寸可以是：焊缝的长度、宽度、面积、位置等之一或任意组合。

步骤405：判断是否满足：负极极耳的两条焊缝的实际外观尺寸位于预设的负极极耳的焊缝的合格外观尺寸范围内，且，正极极耳的两条焊缝的实际外观尺寸位于预设的正极极耳的焊缝的合格外观尺寸范围内，若满足，则确定焊缝的外观合格，转至步骤406；否则，确定焊接质量不合格，转至不合格品处置流程。

例如：设定负、正极极耳焊缝的合格外观尺寸为：

负极焊缝的合格宽度范围为[30mm(毫米)，40mm]，合格高度范围为[1.5mm，2.5mm]；

正极焊缝的合格宽度范围为[35mm，45mm]，合格高度范围为[1.5mm，2.5mm]。

例如：通过对负极焊缝外观图像进行检测计算得到：

第一负极焊缝的宽度为38.42mm，高度为1.71mm；

第二负极焊缝的宽度为38.82mm，高度为1.96mm；

第一正极焊缝的宽度为40.74mm，高度为2.18mm；

第二正极焊缝的宽度为41.35mm，高度为2.05mm；

可见，第一、二负极焊缝的宽度和高度都位于合格宽度和高度范围内，第一、二正极焊缝的宽度和高度也都位于合格宽度和高度范围内，则负、正极极耳焊缝的外观合格。

步骤406：采用电池测试仪测试得到电池模组的实际交流电压和实际交流内阻。

步骤407：判断是否满足：电池模组的实际交流电压位于预设的合格交流电压范围内，且，电池模组的实际交流内阻位于预设的合格交流内阻范围内，若满足，则确定电池模组的交流电压和交流内阻合格，转至步骤408；否则，确定焊接质量不合格，转至不合格品处置流程。

例如：设定电池模组的合格交流电压范围为[3.645v(伏)，3.655v]，合格交流内阻范围为[0.5mω(毫欧)，1.0mω]。

例如：采用电池测试仪测试得到电池模组的实际交流电压为3.651v、实际交流内阻为0.614mω，则实际交流电压位于合格交流电压范围内、且实际交流内阻位于合格交流内阻范围内，确定焊接完毕的电池模组的交流电压和交流内阻合格。

步骤408：采用动力电池充、放电测试系统，以预设第一电流对电池模组进行预设第一时长的充电，再以预设第二电流对电池模组进行预设第二时长的放电，在充电和放电过程中测量电池模组的直流电压，从而计算出充电和放电阶段电池模组的实际直流内阻。

步骤409：判断是否满足：电池模组充电阶段的实际直流内阻位于预设的合格充电直流内阻范围内，且，电池模组放电阶段的实际直流内阻位于预设的合格放电直流内阻范围内，若满足，则确定电池模组的直流内阻合格；否则，确定焊接质量不合格，转至不合格品处置流程。

例如：预先设定充电电流(即第一电流)为1c：40a(安)，充电时长(即第一时长)为9s；放电电流(即第二电流)为3c：120a，放电时长(即第二时长)为3s；充电阶段合格直流内阻≤1.0mω，放电阶段合格直流内阻≤1.5mω。

例如：充电开始的瞬间(1～2ms)电池模组的直流电压由3.651v升高到3.671v，计算得到直流内阻为(3.671-3.651)/120＝0.75mω；放电开始的瞬间(1～2ms)电流模组的直流电压由3.652v降低到3.514v，则计算得到直流内阻为(3.652-3.514)/120＝1.15mω，则0.75mω≤1.0mω，1.15mω≤1.5mω，从而焊接完毕的电池模组的直流内阻合格。

本实施例进一步通过对焊接完毕的电池模组的外观尺寸、交流电压和内阻、以及直流内阻进行检测，确定焊接完毕的电池模组的质量是否合适，进一步实现了对电池模组激光焊接质量的自动、快速、完整、准确的评估。

本发明中的电池模组可以是软包锂离子电池。

图5为本发明实施例提供的电池模组激光焊接质量评估装置的结构示意图，该装置主要包括：测量值接收模块51、计算模块52、图像接收模块53、图像检测模块54和判断模块55，其中：

测量值接收模块51，用于在对电池模组进行激光焊接的过程中，接收电压互感器和电流传感器对焊接过程中正、负极极耳上的焊缝激光产生的电信号进行采样，得到的分别针对正、负极极耳上的焊缝激光的多组采样电压和电流值；以及，

接收电池测试仪测试发来的焊接完毕的电池模组的实际交流电压和实际交流内阻，其中，电池测试仪用于测试焊接完毕的电池模组的实际交流电压和实际交流内阻；以及，

接收充放电电压测量模块发来的焊接完毕的电池模组在充电阶段和放电阶段的直流电压。

计算模块52，用于根据测量值接收模块51接收到的正、负极极耳上的焊缝激光的每组采样电压和电流值，分别计算对应的正、负极极耳上的焊缝激光的实际输出功率；以及，

根据测量值接收模块51接收到的电池模组在充电阶段和放电阶段的直流电压，分别计算得到电池模组在充电阶段和放电阶段的实际直流内阻。

图像接收模块53，用于接收图像采集模块发来的焊接完毕后的电池模组的正、负极极耳的焊缝图像，其中图像采集模块用于采集焊接完毕后的电池模组的正、负极极耳的焊缝图像。

图像检测模块54，用于从图像接收模块53接收的图像中检测出正、负极极耳的焊缝的实际外观尺寸。

判断模块55，用于根据计算模块52的计算得到的正、负极极耳上的焊缝激光的各实际输出功率，判断是否满足：正极极耳上的焊缝激光的每个实际输出功率都位于预设的正极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围内，且，负极极耳上的焊缝激光的每个实际输出功率都位于预设的负极极耳上的焊缝激光的合格输出功率范围内，若满足，则确定焊缝激光的输出功率合格；否则，确定焊接质量不合格；以及，

根据图像检测模块54的检测结果，判断是否满足：正极极耳的焊缝的实际外观尺寸位于预设的正极极耳的焊缝的合格外观尺寸范围内，且，负极极耳的焊缝的实际外观尺寸位于预设的负极极耳的焊缝的合格外观尺寸范围内，若满足，则确定焊缝的外观合格；否则，确定焊接质量不合格；以及，

根据测量值接收模块51接收到的电池模组的实际交流电压和实际交流内阻，判断是否满足：电池模组的实际交流电压位于预设的合格交流电压范围内，且，电池模组的实际交流内阻位于预设的合格交流内阻范围内，若满足，则确定电池模组的交流电压和交流内阻合格；否则，确定焊接质量不合格；以及，

根据计算模块52计算得到的电池模组在充电阶段和放电阶段的实际直流内阻，判断是否满足：电池模组充电阶段的实际直流内阻位于预设的合格充电直流内阻范围内，且，电池模组放电阶段的实际直流内阻位于预设的合格放电直流内阻范围内，若满足，则确定电池模组的直流内阻合格，焊接质量合格；否则，确定焊接质量不合格。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。