CN102290611A - 用于二次电池充放电的单体电池固定设备和其夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于二次电池充电/放电的单体电池固定设备和具有该设备的夹具，该夹具可将电池单体固定在精确的位置而不论该单体电池的厚度和长度如何。在一个实施例中，单体电池固定设备包括驱动部分、第一间距调节部分、第一旋转臂、第二间距调节部分和第二旋转臂。因此，通过使用最少数量的驱动部分将电池单体和夹具的连接部分连接在精确的位置，从而尽管在夹具中安装各种型号的二次电池，但是可在没有诸如夹具的替换之类的复杂操作的情况下执行充电/放电操作，从而节约成本和时间。

Description

用于二次电池充放电的单体电池固定设备和其夹具

本申请要求2010年6月16日在韩国知识产权局提交的第10-2010-0057041号韩国专利申请的优先权并主张其效力，该申请的全部内容通过引用包括于此。

技术领域

本发明的方面涉及一种用于二次电池充放电的单体电池(cell)固定设备和具有该设备的夹具，该夹具可将电池单体(battery cell)固定在精确的位置而不论该单体电池的厚度和长度如何。

背景技术

与一次电池不同，二次电池是可充电电池。二次电池广泛地用在诸如蜂窝电话、笔记本计算机和摄像机之类的高科技电子装置的领域中。具体来讲，锂二次电池具有高于3.6V的工作电压，该工作电压是经常用作便携式电子装置的电源的镍镉电池或镍氢电池的工作电压的三倍。此外，锂二次电池每单位重量的能量密度高于镍镉电池或镍氢电池每单位重量的能量密度。因此，锂二次电池的使用已快速发展。

经过组装电池单体的过程和激活电池单体的过程来制造这样的二次电池。在激活过程中，将电池单体安装在夹具中，并且对电池单体执行充电来作为激活的必要条件。

然而，由于二次电池广泛地应用于各个领域，所以电池单体具有各种尺寸和结构。因此，需要提供单独的充电/放电夹具来激活各种类型的电池单体。具体来讲，由于二次电池的间距(pitch)和厚度就电动汽车或混合动力电动汽车的中等尺寸和大尺寸电池模块领域中的每个制造商或者型号而言不同，所以必须修改充电/放电夹具的尺寸和形状。因此，由于充电/放电夹具的调整和修改导致在电池单体的激活过程中花费相当多的时间，或者由于单独的充电/放电夹具的制造导致制造成本显著地增加。也就是说，传统上大多设备仅针对一种电池单体执行充放电。在设备针对多种电池单体执行充放电的情况下，当改变电池的种类时，人工地执行夹具中的电池端子部分和端子连接部分之间的连接，或者要费时地改变夹具的结构。

发明内容

在一个实施例中，为了使电池单体充电/放电而不管二次电池的尺寸针对电动汽车或混合动力电动汽车的中等尺寸和大尺寸电池模块领域中的每个制造商或者模型而言不同，提供了一种能够使电池单体以精确的位置处于夹具中的设备，即，不用更换或调整夹具。

在一个实施例中，提供了一种能够通过最少数量的驱动部分实现夹具中的位置调节和校正的设备。

根据本发明的方面，提供了一种用于二次电池充电/放电的单体电池固定设备。该设备包括驱动部分、第一间距调节部分、第一旋转臂、第二间距调节部分和第二旋转臂。驱动部分执行驱动运动。第一间距调节部分受到驱动部分的旋转力，以沿与驱动部分的旋转方向相反的方向旋转。第一旋转臂固定到第一间距调节部分以旋转，并且第一旋转臂具有设置在其一个端部的充电/放电端子。第二间距调节部分受到驱动部分的旋转力，以沿驱动部分的旋转方向旋转。第二旋转臂固定到第二间距调节部分以旋转，并且第二旋转臂具有设置在其一个端部的充电/放电端子。

通过使用正齿轮式的齿轮，驱动部分和第一间距调节部分可彼此连接。

该设备可设置有将驱动部分的旋转力传递到第二间距调节部分的间距调节架。

该设备可设置有将驱动部分的旋转力传递到第二间距调节部分的功率传输带。

根据本发明的方面，提供了一种用于二次电池充电/放电的夹具。该夹具包括多个单体电池固定设备以及在所述单体电池固定设备之间传输功率的传动架。每个单体电池固定设备包括：驱动部分，执行旋转运动；第一间距调节部分，受到驱动部分的旋转力，以沿与驱动部分的旋转方向相反的方向旋转；第一旋转臂，固定到第一间距调节部分以旋转，并具有设置第一旋转臂一端上的充电/放电端子；第二间距调节部分，受到驱动部分的旋转力，以沿驱动部分的旋转方向旋转；第二旋转臂，固定到第二间距调节部分以旋转，并具有设置在第二旋转臂的一端上的充电/放电端子。传动架连接到驱动部分，从而多个单体电池固定设备的驱动部分沿相同的方向旋转。

通过使用正齿轮式的齿轮，驱动部分和第一间距调节部分可彼此连接。

该设备可设置有将驱动部分的旋转力传递到第二间距调节部分的间距调节架。

该设备可设置有将驱动部分的旋转力传递到第二间距调节部分的功率传输带。

第一间距调节部分和第二间距调节部分中的每个与驱动部分的旋转次数比可小于1。

驱动部分的齿轮比(减速比)可大于1。

夹具还可包括支撑部分、移动部分和位置调节部分。该支撑部分具有沿直线方向安装在其中的轨。移动部分沿轨移动并使每个单体电池固定设备固定到轨上，使得通过连接第一间距调节部分和第二间距调节部分的轴而获得的线段与轨成直角。位置校正部分调节移动部分沿轨移动的距离。

夹具还可包括控制部分。控制部分控制位置调节部分，使得移动部分在y轴上的位移如下：

R₀×(cosθ₁-cosθ₀)，

这里，假设一个笛卡尔坐标系，将通过连接第一间距调节部分的旋转轴和第二间距调节部分的旋转轴而获得的线段定义为x轴，将轨的方向定义为y轴，R₀表示第一间距调节部分和第二间距调节部分中的每个的旋转轴到充电/放电端子的距离，θ₀(0≤θ₀≤π/2)表示旋转臂移动前旋转臂相对于y轴的角度，R₀×cosθ₀表示第一间距调节部分和第二间距调节部分中的每个的旋转轴到要被安装的端子在y轴上的参考位置的距离，θ₁表示旋转臂移动后旋转臂相对于y轴的角度。

如上所述，根据本发明的实施例，可通过一个驱动部分将具有各种间距的电池单体安装在夹具中的精确位置上。

此外，能够校正位置的误差，该误差会发生在基于电池单体的间距来调节电池单体的端子之间的间隔之后。

即，通过使用最少数量的驱动部分将电池单体和夹具的连接部分在精确的位置上连接，从而尽管在夹具中安装各种模型的二次电池，但是可在没有诸如夹具的替换之类的复杂操作的情况下执行充电/放电操作，从而节约成本和时间。

附图说明

附图与说明书一起示出本发明的示例性实施例，并且与描述一起起到解释本发明的原理的作用。

图1是示出根据本发明实施例的单体电池固定设备的原理的概念性示图。

图2是示出根据本发明实施例的单体电池固定设备的示意图。

图3是示出电池单体连接到图2的单体电池固定设备的状态的示意图。

图4是示出各种间距的电池单体连接到单体电池固定设备的情况下位置移动的概念性示图。

图5是示出设置有多个单体电池固定设备的情况的示意图。

图6是示出不同间距的电池单体分别连接到多个单体电池固定设备的情况的示意图。

图7是示出能够沿y轴方向位置校正的实施例的示意图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，仅仅通过说明的方式示出并描述了本发明的特定示例性实施例。如本领域的技术人员将认识到的，在均不脱离本发明的精神或范围的情况下，所描述的实施例可以以多种不同的方式进行修改。因此，附图和说明要被看作本质上是描述性而非限制性的。此外，当元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在另一元件上，或者该元件和另一元件之间可插入一个或多个中间元件而使该元件间接地在另一元件上。此外，元件被称作“连接到”另一元件时，该元件可以直接连接到另一元件，或者该元件和另一元件之间可插入一个或多个中间元件而使该元件间接地连接到另一元件。下文中，相同的标号表示相同的元件。当表示诸如顶部、底部、左侧和右侧之类的方向的术语没有具体的标号而被使用时，这些术语表示呈现在附图中的方向。

第一实施例

将参照图1至图3来描述根据该实施例的单体电池固定设备。图1是示出单体电池固定设备的原理的概念性示图。

单体电池固定设备可包括驱动部分210、第一间距调节部分310’、第一旋转臂320’、第二间距调节部分310和第二旋转臂320。

驱动部分210是关于旋转轴200旋转并将旋转力传递到外周部分的部分。驱动部分210可实现为能够实现精确的旋转控制的步进电动机等。

第二间距调节部分310受到从驱动部分210传递的旋转力，以沿驱动部分210的旋转方向旋转。在该示例中，可将各种方法用作传递旋转力的方法。如图2所示，单体电池固定设备设置有单独的间距调节架220，间距调节架220使用驱动部分210和第二间距调节部分310作为小齿轮(pinion)使得旋转力可在驱动部分210和第二间距调节部分310之间传递。可选择地，可通过正时带(timing belt)等使旋转力在驱动部分210和第二间距调节部分310之间传递。除了这样的方法，还可应用任何方法，只要驱动部分210和第二间距调节部分310的旋转方向彼此对应，并且第二间距调节部分310的旋转角度基于驱动部分210的旋转角度精确地确定即可。

第一间距调节部分310’受到从驱动部分210传递的旋转力，以沿与驱动部分210的旋转方向相反的方向旋转。可将各种方法用作使旋转力在驱动部分210和第一间距调节部分310’之间传递的方法。例如，如图2所示，驱动部分210和第一间距调节部分310’彼此直接啮合并且通过使用正齿轮(spurgear)式的齿轮而一起旋转，从而第一间距调节部分310’可沿与驱动部分210的旋转方向相反的方向旋转。在驱动部分210和第一间距调节部分310’彼此远离的情况下，单体电池固定设备设置有与第一间距调节部分310’直接接触的单独的正齿轮以及使用相应的正齿轮和驱动部分210作为小齿轮的单独的架，从而可将驱动部分210的旋转力沿与驱动部分210的旋转方向相反的方向传递到第一间距调节部分310’。除了这样的方法，还可应用任何方法，只要旋转力沿与驱动部分210的旋转方向相反的方向在驱动部分210和第一间距调节部分310’之间传递，并且第一间距调节部分310’的旋转角度基于驱动部分210的旋转角度精确地确定即可。

第二旋转臂320以其处于固定到第二间距调节部分310的状态旋转，能够连接到电池单体100的相应的端子101的第二连接部分321设置在第二旋转臂320的一端。在该示例中，可将第二旋转臂320设置为穿过第二间距调节部分310的旋转轴300。在第二间距调节部分310和第二旋转臂320一起旋转的情况下，由于第二旋转臂320的第二连接部分321和第一旋转臂320’的第一连接部分321’之间的距离可容易地被调节(这将在后面描述)，所以从旋转轴300到第二连接部分321的距离一定是不变的。

第一旋转臂320’以其处于固定到第一间距调节部分310’的状态旋转，能够连接到电池单体100的相应的端子101的第一连接部分321’设置在第一旋转臂320’的一端。在该示例中，如上所述可将第一旋转臂320’设置为穿过第一间距调节部分310’的旋转轴300’。此外，从第一旋转臂320’的旋转轴300’到第一连接部分321’的距离一定与第二旋转臂320的旋转轴300到第二连接部分321的距离相等。

同时，第一旋转臂320’和第二旋转臂320是使第一连接部分321’和第二连接部分321分别以恒定的距离离开旋转轴300’和300的支撑部分。因此，第一旋转臂320’和第二旋转臂320的形状不受限制。

在驱动部分210通过齿轮等连接到第一间距调节部分310’和第二间距调节部分310中的每个的情况下，可将第一间距调节部分310’和第二间距调节部分310设置得彼此对称，使得第一连接部分321’和第二连接部分321之间的间隔可以被精确地调节。

将参照图2和图3来描述根据该实施例的操作。

如果要被连接到单体电池固定设备的电池单体100的宽度(间距)被确定，则旋转驱动部分210。如果驱动部分210旋转，则第一间距调节部分310’沿与驱动部分210的旋转方向的相反方向旋转，第二间距调节部分310沿着驱动部分210的旋转方向旋转。在驱动部分210顺时针方向旋转的情况下，第一连接部分321’和第二连接部分321之间的间隔加宽。并且，在驱动部分210逆时针方向旋转的情况下，第一连接部分321’和第二连接部分321之间的间隔变窄。按这样的方式，基于电池单体100的端子101之间的间隔来调节第一连接部分321’和第二连接部分321之间的间隔，然后将电池单体100连接到单体电池固定设备。

第二实施例

第二实施例涉及如图5所示的设置有两个或更多个单体电池固定设备的情况。

首先，提供多个如在第一实施例中描述的单体电池固定设备。在该示例中，一定要按一条直线来布置分别设置于单体电池固定设备的旋转轴200、300和300’。

然后，设置传动架250来将分别设置于多个单体电池固定设备的驱动部分210彼此连接。在一个驱动部分210旋转的情况下，传动架250的作用是使其他驱动部分210沿着与所述一个驱动部分210的旋转方向相同的方向旋转。如上所述，可用诸如功率传输带(例如，正时带)和间距调节架之类的其他的组件代替传动架250。

为了精确地调节旋转臂320’和320的角度，可将第一间距调节部分310’和第二间距调节部分310中的每个与驱动部分210的旋转次数比设置为小于1。在这种情况下，第一间距调节部分310’和第二间距调节部分310中的每个的旋转次数少于驱动部分210的旋转次数。因此，具有的优点在于能够进行精确的间距调节，并且可减小误差范围。

同时，为了获得相同的优点，可将驱动部分210实现为多级齿轮。即，传动架250与具有大量锯齿的齿轮啮合，并且第一间距调节部分310’和第二间距调节部分310受到从具有少量锯齿的齿轮传递的旋转力。在这种情况下，驱动部分210的齿轮的齿轮比(减速比)变为大于1，因此，与驱动部分210的旋转次数相比，每个第一间距调节部分310’和第二间距调节部分310的旋转次数减少。

将参照图5和图6来描述根据该实施例的操作。

在对如图5所示的具有一个间距的电池单体100执行充/电放电操作然后对如图6所示的具有另一间距的电池单体100执行充电/放电操作的情况下，间距调节过程执行如下。

在一个驱动部分210被驱动并旋转的情况下，其他的驱动部分210通过受到从一个驱动部分210经由传动架250传递的旋转力而沿与所述一个驱动部分210的旋转方向相同的方向旋转。如果每个单体电池固定设备的驱动部分旋转，则每个单体电池固定设备中的第一连接部分321’和第二连接部分321之间的间隔按第一实施例所描述的进行调节。因此，尽管通过该实施例中的传动架250仅驱动一个驱动部分210，但是可调节每个单体电池固定设备中的第一连接部分和第二连接部分之间的间隔。通过该过程，调节了第一连接部分321’和第二连接部分321之间的间隔，从而将具有不同间距的电池单体100连接。

第三实施例

在下文中，假设一个笛卡尔坐标系，将通过连接第一间距调节部分310’的旋转轴300’和第二间距调节部分310的旋转轴300而获得的线段定义为x轴，将布置有驱动部分210的旋转轴200和200a的方向定义为y轴。

在第一或第二实施例中，基于电池单体100的端子之间的间隔来调节x轴上的第一连接部分321’和第二连接部分321之间的间隔。然后，第一连接部分321’和第二连接部分321还沿y轴方向移动。第三实施例涉及夹具，该夹具校正在第一连接部分321’和第二连接部分321之间的间隔被调节之后移动的y轴组件。

在该第三实施例中，夹具包括支撑部分500、移动部分400、位置校正部分600和控制部分(未示出)。

支撑部分500是起到支撑整个夹具作用的部分，并且轨410沿y轴方向安装在支撑部分500中。在这种情况下，轨的种类和数量与本发明的技术范围无关，可在该实施例中使用各种类型的轨。

移动部分400是支撑第一或第二实施例中的单体电池固定设备并沿轨410在y轴方向上移动的部分。如上所述，设置于相应的单体电池固定设备的旋转轴200、300和300’沿y轴方向布置并固定而对齐。

位置校正部分600是调节移动部分400沿轨410移动的距离的部分。位置校正部分600一般包括：固定到支撑部分500的第一固定部分630；固定到移动部分400的第二固定部分610：连接到第一固定部分630来沿y轴方向推动或拉动第二固定部分610的调节单体电池620。位置校正部分600包括能被电驱动和控制的所有构造，而不管其是诸如液压式或螺旋式之类的何种类型。

控制部分(未示出)的作用在于通过驱动驱动部分200来控制每个旋转臂320’和320的旋转角度并在于将电供应到驱动部分200。此外，控制部分(未示出)控制位置校正部分600来改变移动部分400在y轴上的位置。

下文中，假设通过连接第一间距调节部分310’的旋转轴300’和第二间距调节部分310的旋转轴300获得的线段的y坐标为零。

将旋转臂的旋转轴到连接部分的距离定义为R₀。在对电池单体中的端子之间的距离是如图6所示的D1的电池单体执行充电/放电操作的情况下，将旋转臂相对于y轴的角度定义为θ₀。在旋转臂移动角度θ从而端子之间的距离变为D2的状态下，将旋转臂相对于y轴的角度定义为θ₁(θ₀-θ₁＝θ)。在这种情况下，在旋转臂移动之后，在y轴上的位移变为R₀(cosθ₁-cosθ₀)。

也就是说，控制部分(未示出)通过驱动驱动部分200然后旋转每个旋转臂320’和320来控制电池单体100的宽度或间距的位移，然后如上所述来校正在y轴上的位移。

虽然参照特定的示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，本发明并不局限于所公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在权利要求书及其等同物的精神和范围之内的各种修改和等同布置。

Claims (12)

1.一种用于二次电池充电/放电的单体电池固定设备，所述单体电池固定设备包括：

驱动部分，执行旋转运动；

第一间距调节部分，受到驱动部分的旋转力，以沿与驱动部分的旋转方向相反的方向旋转；

第一旋转臂，固定到第一间距调节部分以旋转，并具有设置第一旋转臂一端上的充电/放电端子；

第二间距调节部分，受到驱动部分的旋转力，以沿驱动部分的旋转方向旋转；

第二旋转臂，固定到第二间距调节部分以旋转，并具有设置在第二旋转臂的一端上的充电/放电端子。

2.如权利要求1所述的单体电池固定设备，其中，通过使用正齿轮式的齿轮，驱动部分和第一间距调节部分彼此连接。

3.如权利要求1所述的单体电池固定设备，其中，所述单体电池固定设备设置有将驱动部分的旋转力传递到第二间距调节部分的间距调节架。

4.如权利要求1所述的单体电池固定设备，其中，所述单体电池固定设备设置有将驱动部分的旋转力传递到第二间距调节部分的功率传输带。

5.一种用于二次电池充电/放电的夹具，所述夹具包括多个单体电池固定设备和在所述单体电池固定设备之间传输功率的传动架，其中，

每个单体电池固定设备包括：驱动部分，执行旋转运动；第一间距调节部分，受到驱动部分的旋转力，以沿与驱动部分的旋转方向相反的方向旋转；第一旋转臂，固定到第一间距调节部分以旋转，并具有设置第一旋转臂一端上的充电/放电端子；第二间距调节部分，受到驱动部分的旋转力，以沿驱动部分的旋转方向旋转；第二旋转臂，固定到第二间距调节部分以旋转，并具有设置在第二旋转臂的一端上的充电/放电端子，

传动架连接到驱动部分，从而多个单体电池固定设备的驱动部分沿相同的方向旋转。

6.如权利要求5所述的夹具，其中，通过使用正齿轮式的齿轮，驱动部分和第一间距调节部分彼此连接。

7.如权利要求5所述的夹具，其中，所述夹具设置有将驱动部分的旋转力传递到第二间距调节部分的间距调节架。

8.如权利要求5所述的夹具，其中，所述夹具设置有将驱动部分的旋转力传递到第二间距调节部分的功率传输带。

9.如权利要求5所述的夹具，其中，第一间距调节部分和第二间距调节部分中的每个与驱动部分的旋转次数比小于1。

10.如权利要求5所述的夹具，其中，驱动部分的齿轮比大于1。

11.如权利要求5所述的夹具，其中，所述夹具还包括：

支撑部分，具有沿直线方向安装在其中的轨；

移动部分，沿所述轨移动并使每个单体电池固定设备固定到轨上，使得通过连接第一间距调节部分和第二间距调节部分的轴而获得的线段与轨成直角；

位置校正部分，调节移动部分沿轨移动的距离。

12.如权利要求11所述的夹具，其中，所述夹具还包括控制部分，所述控制部分控制位置调节部分，使得移动部分在y轴上的位移如下：

R₀×(cosθ₁-cosθ₀)，

其中，假设一个笛卡尔坐标系，将通过连接第一间距调节部分的旋转轴和第二间距调节部分的旋转轴而获得的线段定义为x轴，将所述轨的方向定义为y轴，R₀表示第一间距调节部分和第二间距调节部分中的每个的旋转轴到充电/放电端子的距离，θ₀表示旋转臂移动前旋转臂相对于y轴的角度并且0≤θ₀≤π/2，R₀×cosθ₀表示第一间距调节部分和第二间距调节部分中的每个的旋转轴到要被安装的端子在y轴上的参考位置的距离，θ₁表示旋转臂移动后旋转臂相对于y轴的角度。

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