一种铅酸蓄电池高温寿命测试用监视方法及监视装置

技术领域

本发明属于铅酸蓄电池测试技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池高温寿命测试用监视方法及监视装置。

背景技术

电池在高温环境下工作，电池寿命会随着温度持续升高呈加速缩短趋势，内部板栅在高温环境下会快速腐蚀老化，导致蓄电池寿命提前终止。铅酸蓄电池高温寿命测试是模拟电池在发动机舱中处于高温环境下，电池内部正极板耐腐蚀能力。

铅酸蓄电池进行高温寿命测试后，现有方法是通过对电池进行解剖分析来判定电池内部极组及极板长大状态。在没有进行电池解剖分析情况下，并不能准确判定电池内部状态，该电池在寿命后期使用过程时，容易出现电池突发性的无法满足整车启动和供电能力，造成车辆无法正常启动或者后期客户使用体验差。

发明内容

针对背景技术存在铅酸蓄电池正极板栅长大而造成电池失效的问题，本发明的目的在于提供一种铅酸蓄电池高温寿命测试用监视方法，通过本发明时时监视，能够通过完成电池内部正极板栅高度测量，及时对高温寿命电池失效进行预估，便于用户提前识别铅酸蓄电池高温寿命失效风险，进行蓄电池更换，避免整车使用时因蓄电池失效引起的车辆无法启动。

本发明的另一目的是提供一种监视装置。

本发明的方案是：一种铅酸蓄电池高温寿命测试用监视方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）根据待检测电池的外形尺寸确定固定圈的尺寸；

2）确定靠近负极柱的固定环中圆的尺寸、位置M：绘制出待检测电池变形前的结构图和变形后的结构图，根据变形后的结构图得到正极板栅长大的轨迹线m，根据变形前的结构图确定待检测电池的隔板上表面与待检测电池的负极柱底部外侧的垂直距离为L，以垂直距离L的长度为半径，以负极柱底部外侧点A与隔板上表面作为圆的二个切点，绘制一圆C1，圆C1与负极柱接触切点位置即为短路点，根据C1圆心的坐标确定待检测电池壳体外的超声波传感器探头中心位置，结合超声波传感器探头的半径r绘制圆C2，圆C2即为固定圈上用于固定超声波传感器探头的圆定环的内圈截面；

3）根据位置M确定固定卡扣的尺寸以及确定固定圈在待检测电池外壳外的固定位置，在固定圈上设置圆定环；

4）监视

当采用穿透法超声探测方法监视时，再根据位置M确定靠近正极柱一侧的圆定环的位置N；固定环将一侧的超声波输出探头固定在蓄电池负极侧槽体上，固定环将另一侧超声波接收探头固定在蓄电池正极侧槽体上，固定扣挂在槽体飞耳处；超声波输出探头、超声波接收探头与固定环同心，所述超声波信号处理器将超声波信号A通过超声波输出信号线，传递至超声波输出探头；超声波接收探头在铅酸蓄电池另一侧接收超声波信号B，并将信号通过超声波接收信号线返回至超声波信号处理器，进行超声波信号能量损失诊断。

还包括校验：根据正极板栅长大的轨迹线m的坐标确定待待检测电池壳体外的校验区，将超声波传感器探头沿校验区移动，观察超声波信号处理器中显出的超声波波形，根据超声波波形出现散射衰减情况，即可判断正极板栅变形的程度；超声波传感器探头放在圆C2位置时，超声波出现散射衰减大于正极板栅长大的轨迹线m上的其他位置。

超声波输出探头超声频率为0.25~25MHz。

一种铅酸蓄电池高温寿命测试用监视方法，包括以下步骤：

1）根据待检测电池的外形尺寸确定固定圈的尺寸；

2）确定靠近负极柱的固定环中圆的尺寸、位置M：绘制出待检测电池变形前的结构图和变形后的结构图，根据变形后的结构图得到正极板栅长大的轨迹线m，根据变形前的结构图确定待检测电池的隔板上表面与待检测电池的负极柱底部外侧的垂直距离为L，以垂直距离L的长度为半径，以负极柱底部外侧点A与隔板上表面作为圆的二个切点，绘制一圆C1，圆C1与负极柱接触切点位置即为短路点，根据C1圆心的坐标确定待检测电池壳体外的超声波传感器探头中心位置，结合超声波传感器探头的半径r绘制圆C2，圆C2即为固定圈上用于固定超声波传感器探头的圆定环的内圈截面；

3）根据位置M确定固定卡扣的尺寸以及确定固定圈在待检测电池外壳外的固定位置，在固定圈上设置圆定环；

4）监视

当采用脉冲反射法超声探测方法监视时，将一超声波传感器探头放置于一固定环处，超声波信号处理器通过信号线连接一超声波传感器探头，进行超声波信号能量损失诊断；

校验：根据正极板栅长大的轨迹线m的坐标确定待待检测电池壳体外的校验区，将超声波传感器探头沿校验区移动，观察超声波信号处理器中显出的超声波波形，根据超声波波形出现散射衰减情况，即可判断正极板栅变形的程度；超声波传感器探头放在圆C2位置时，超声波出现散射衰减大于正极板栅长大的轨迹线m上的其他位置。

一种铅酸蓄电池高温寿命测试用监视装置，包括超声波信号处理器、超声波输出信号线、超声波输出探头、超声波接收探头、超声波接收信号线、固定圈、固定环、固定卡扣；所述超声波输出探头、超声波接收探头位置对称，并分别固定在固定环上，固定环将一侧的超声波输出探头固定在蓄电池负极侧槽体上，固定环将另一侧超声波输出探头固定在蓄电池正极侧槽体上，固定扣挂在槽体飞耳处；超声波输出探头、超声波接收探头与固定环同心，所述超声波信号处理器将超声波信号A通过超声波输出信号线，传递至超声波输出探头；超声波接收探头在铅酸蓄电池另一侧接收超声波信号B，并将信号通过超声波接收信号线返回至超声波信号处理器，进行超声波信号能量损失诊断。

所述固定圈、固定环、固定卡扣为防酸材质制成，必要情形下可增加防酸外壳。

本发明设计的铅酸蓄电池高温寿命失效测试方法，其特征在于：包括蓄电池、超声波信号处理器、超声波输出信号线、超声波输出探头、超声波接收探头、超声波接收信号线、固定圈、固定环、固定卡扣等。其中，所述超声波信号处理器将超声波信号A通过超声波输出信号线，传递至超声波输出探头；超声波接收探头在铅酸蓄电池另一侧接收超声波信号B，并将信号通过超声波接收信号线返回至超声波信号处理器，进行超声波信号能量损失诊断(A-B)。超声波输出探头与固定环同心，固定环将超声波输出探头固定在蓄电池负极侧槽体上，固定扣挂在槽体飞耳处，保证固定圈在垂直方向上的位置。

本发明的技术解决方案中所述的超声探测方法可为脉冲反射法、穿透法，优选穿透法，依据脉冲波或连续波穿透试件之后的能量变化来判断缺陷情况的一种方法。穿透法常采用两个探头，一收一发，分别放置在试件的两侧进行探测。

本发明的技术解决方案中所述的超声频率为0.25~25MHz，优选值为0.25~1 MHz。

本发明的技术解决方案中所述的超声波探头位置为正极板栅长大后超出隔板时的位置，可根据铅酸蓄电池不同设计尺寸自行决定。

本发明的技术解决方案中所述的部件材料优选防酸材质，必要情形下可增加防酸外壳。

根据发明人研究发现：铅酸蓄电池进行高温寿命测试时，其失效模式为正极板栅腐蚀长大，导致单格中正负极板连电短路。在充、放电循环过程中正极板栅的线性尺寸有所增加，这种变化称为“板栅变形”。铅酸蓄电池板栅设计为偏板耳设计，板耳与汇流排固定于中心线一侧，板栅在充、放电循环过程中长大，板栅上边框逐渐变形为“U”型，由于板耳位置影响，远离正极板耳一侧板栅长大的程度更大一些。对于铅酸蓄电池而言，在高温寿命测试时，负极端子所处单格极群正极板栅长大后会更早与负极端极柱底部相连，造成短路的风险最大，导致电池失效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的原理示意图。

图2为本发明的固定圈结构示意图。

图3为本发明固定在铅酸蓄电池上的状态示意图。

图中：超声波信号处理器1、超声波输出信号线2、超声波输出探头3、超声波接收信号线5、固定圈6、固定环7、固定卡扣8、铅酸蓄电池9、正极板10、隔板11、负极极柱12。

具体实施方式

下面通过图3以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案（包括优选技术方案）做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。

如图1所示，本发明设计的一种铅酸蓄电池高温寿命失效预警装置，包括超声波信号处理器1、超声波输出信号线2、超声波输出探头3、超声波接收探头、超声波接收信号线5、固定圈6、固定环7、固定卡扣8。超声波信号处理器1将超声波信号A通过超声波输出信号线2，传递至超声波输出探头3；超声波接收探头在铅酸蓄电池9另一侧接收超声波信号B，并将信号通过超声波接收信号线5返回至超声波信号处理器1，进行超声波信号能量损失诊断(A-B)。超声波输出探头3、超声波接收探头位置对称，并分别固定在固定环7上，固定环7将一侧的超声波输出探头3固定在蓄电池负极侧槽体上，固定环7将另一侧超声波输出接收探头固定在蓄电池正极侧槽体上，固定扣8挂在槽体飞耳处，保证固定圈6在垂直方向上的位置。

如图1所示，铅酸蓄电池9在进行高温寿命测试时，正极板10会长大变形，超出隔板11，最终与负极极柱12接触，形成短路。此发明的目的是检测正极板10是否长大，超出隔板11；如超出隔板11，超声波信号会被正极板10阻挡，超声波就会出现散射衰减，能量衰减（A-B）比初始值相差5db左右。根据能量衰减（A-B）的变化，可判断正极板10是否长大超过隔板11，识别高温寿命风险。

如图2所示，固定圈6上设有固定环7、固定扣8。若采用穿透法，则固定环7、固定扣8的数量为2个，分别置于铅酸蓄电池9两侧；若采用脉冲反射法，则固定环7数量为1个、固定扣8的数量为2个，均置于铅酸蓄电池9负极侧。

超声波探头位置设计：如图1所示，极板在经过铸焊焊接后，板耳处位置已固定，极板在高温寿命过程中，极板边框位置因没有固定点，会随着板栅长大，上边框逐渐变形为“U”型，由于板耳位置影响，远离正极板耳一侧板栅长大的程度更大一些。同时电池生产后负极柱12与隔板11之间的垂直距离为定值，故以负极柱12底部右下角位置（即负极柱12底部外侧点A）与隔板11上表面位置之间的距离为半径，以负极柱12底部外侧点与隔板11上表面某点作为圆的二个切点，绘制一圆C1，圆C1与负极柱12接触位置即为短路点，短路点即负极柱12底部外侧点A，圆的位置即为超声波输出探头3、超声波接收探头安装位置。根据超声波输出探头3、超声波接收探头的大小，根据C1圆心确定超声波输出探头3、超声波接收探头的中心位置。

固定圈位置设计：如图2所示，固定圈6上设有固定环7，因超声波输出探头3、超声波接收探头的中心位置直接影响此测量方法的准确性，故固定环7设计需保持与超声波输出探头3、超声波接收探头是同一圆心，确保探测准确性；固定圈6上还设有固定扣8，固定扣8固定在电池侧面飞耳位置上（如图3 所示），固定扣8的上下安装位置可根据超声波输出探头3、超声波接收探头的中心位置设定。

铅酸蓄电池9在进行高温寿命测试时，随着寿命测试周期延长，正极板10会出现长大变形，超出隔板11，最终与负极极柱12接触，形成短路。此发明的测试方法为在蓄电池表面安装一固定圈（如图2所示），超声波输出探头3、超声波接收探头位置为正极板栅长大后超出隔板时的位置，然后将超声波输出探头3、超声波接收探头分别固定在固定环7上，测试过程中随着电池高温寿命的衰减，正极板10会出现不同程度的长大，如超出隔板11，超声波信号会被正极板10阻挡，超声波就会出现散射衰减，能量衰减（A-B）比初始值相差5db左右，会提前进行预警，提醒电池内部板栅已出现长大超过隔板位置，继续使用会导致电池失效，可提前预警对电池进行更换，避免寿命后期电池失效造成的车辆无法启动或用户体验差。

校验时：根据正极板栅长大的轨迹线m的坐标确定待待检测电池壳体外的校验区，将超声波传感器探头沿校验区移动，观察超声波信号处理器1中显出的超声波波形，根据超声波波形出现散射衰减情况，即可判断正极板栅变形的程度；超声波传感器探头放在圆C2位置时，超声波出现散射衰减大于正极板栅长大的轨迹线m上的其他位置。

本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。