[发明专利]一种基于近场声波的电池检测装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于近场声波的电池检测装置，包括器件安装支架、基座及安装在基座上的两个滚筒装置，各滚筒装置包括转台、滚筒及柔性环，滚筒的外壁上套接一组柔性环，相邻两柔性环之间存在间距，滚筒内设有液体介质；其中一个滚筒上的柔性环与另一个滚筒上的柔性环关于对称平面对称；其中一个滚筒上的每个柔性环所围区域内分别布置一个声发射器件，另一个滚筒上的每个柔性环所围区域内分别布置一个声接收器件，每个声发射器件发射的声波频率不大于100kHz；两个滚筒装置之间存在间隙。本发明可在电池处于微老化状态下，对电池内部微量产气、极片褶皱、电解液损耗等现象进行检测，实现不大于1厘米分辨率的声学成像，获取电池的健康状态。

技术领域

本发明属于电池检测技术领域，更具体地，涉及一种电池检测装置和方法。

背景技术

声波对于电池内部微量产气、极片褶皱、电解液损耗等现象十分敏感，可以用来检测电池健康状态(申请号:201611037786X；201811075406.0；201811528306.9)，它们都是采用超声波来对电池进行扫描检测，但是，高频超声波(1MHz)往往对电池内部的气体过于敏感，若电池内有气体(或局部电解液没有浸润)，由于气液界面和气固界面会反射超声波，会导致局部的超声透射强度降低,10微升的气体就会导致声波无法透过，对于分析轻微老化的电池十分不利；尤其是申请号为201811075406.0的专利公开了一种超声波扫描装置及其应用与方法，其通过一对滚筒围绕各自的轴心旋转，待测电池从一对滚筒间通过以接受超声波检测，待测电池通过时，滚筒会发生弹性形变，使得待测电池与一对滚筒均形成良好稳定的面接触，从而保证超声高效传播，它是滚筒外壁面设置硅橡胶产生弹性变形，但是硅橡胶是整体而没有分割成等间距的柔性环，采用这种整体式的没有间距分隔的硅橡胶进行检测，是为了配合至少一对平板超声换能器或聚焦超声换能器的往复运动和滚筒的旋转实现对电池各点超声信号的采集。在该扫查方式下，待测电池到平板超声换能器或聚焦超声换能器的距离大于声波波长，根据瑞利判据，超声信号在经过整体式硅橡胶后对待测电池进行检测的最高分辨率可认为与声波波长大致相等，但是如果声波波长比较大，则会导致分辨率不高。譬如如果声波频率为100kHz，硅橡胶内的声波波长λ为2厘米，相邻声发射器件6之间的间距为2毫米，若采用整体式硅橡胶结构，且整体式硅橡胶结构有着较高的声波传递效率，整体式硅橡胶结构中声波波长λ大于声发射器件6之间的间距，因此相邻声发射器件6之间的声信号在传递至待测电池前在整体式硅橡胶结构中相互干扰，影响测试结果。且该频率声波在电池内部的传播速度约为3000m/s，声波波长为3cm，其分辨率最高为3厘米。

而针对轻微老化电池的检测，需要降低声波频率，甚至低至可听声波，可以有效提升声波穿透能力，然而低频声波的问题在于，其波长较长，对于频率小于100kHz的声波，其在电池内部传播的波长在3厘米以上，导致散射严重，空间分辨率很低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于近场声波的电池检测装置和方法，其一定程度上参考了扫描近场光学显微镜的成像原理，将近场声学的概念引入电池检测，通过柔性环构建沿柔性环宽度方向的截面积较小的声传播通路，限域声波作用范围，突破瑞利判据的限制，可使用频率不大于100kHz的声波实现不大于1厘米的分辨率的声学成像，对于电池梯次利用筛选具有重要意义，该设计的难点在于构建与电池接触面积小于一个波长的声传播通路。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于近场声波的电池检测装置，其特征在于，包括器件安装支架、基座及安装在基座上的两个滚筒装置，其中，

对于各个所述滚筒装置而言，其各自均包括转台、滚筒及柔性环，所述转台安装在所述基座上并且所述转台上安装所述滚筒，以用于带动滚筒转动，所述滚筒的外壁上套接多个所述柔性环，相邻两个所述柔性环之间存在间距，所述滚筒内设置有用于传递声波的液体介质；

其中一个所述滚筒上的柔性环与另一个所述滚筒上的柔性环关于对称平面对称，其中，该对称平面为与两个滚筒的轴线所组成的平面垂直且与每个滚筒的轴线距离相等的平面；