CN103674727A - 一种检测电池弯曲强度的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测电池弯曲强度的方法，首先利用跨距为L的两个支点将待测电池支起，然后沿两个支点之间的中间位置沿垂直于待测电池表面的方向施加载荷P，之后记录待测电池在发生行程为a的形变时载荷P的大小P₁或记录电池发生破坏时载荷P的大小P₂，最后将得到的数据带入公式中计算弯曲强度，即可实现对电池的弯曲强度进行量化检测的目的。利用本发明所提供的方法，能够得出一个评价电池弯曲强度的具体数值，检测结果更加客观，不同的检测结果之间具有可比性。本发明还提供了一种检测电池弯曲强度的装置。

Description

一种检测电池弯曲强度的方法及其装置

技术领域

本发明涉及电池检测技术领域，更具体地说，涉及一种检测电池弯曲强度的方法，还涉及一种检测电池弯曲强度的装置。

背景技术

电池是便携式电子设备中必不可少部件之一。受消费者需求的导向，便携式电子设备的厚度越来越薄，这就要求安装在设备中的电池也随之减薄。

在减薄后，电池更容易发生弯曲，也更容易在弯曲后发生断裂。基于对保证电池安全性能的考虑，在检测过程中增加对电池弯曲强度的评价是十分必要的。

由于电池自身具有一定的内部结构，是非均质的，因此现有的检测弯曲强度的方法和装置并不适用于电池弯曲强度的检测。在缺乏专门的检测方法和检测设备的条件下，本领域技术人员在评价电池的弯曲强度时，通常凭借自身经验来进行判断，其主观性较强，不同技术人员对同一电池所做出的评价不具备可比性。

由以上所述，如何提供一种检测电池弯曲强度的方法和装置，以实现对电池的弯曲强度进行量化检测的目的，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供用于检测电池弯曲强度的方法和装置，以实现对电池的弯曲强度进行量化检测的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种检测电池弯曲强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）设置跨距为L的两个支点；

步骤2）将电池对称地设置在两个支点上；

步骤3）在两个支点之间的中间位置沿垂直于电池表面的方向施加载荷P；

步骤4）记录电池上的受力点在向受力方向发生行程为a的位移时的载荷P₁的大小，如果在施加载荷过程中电池被破坏，则记录施加载荷过程中峰值载荷P₂的大小；

步骤5）根据公式（1）计算电池的弯曲强度，

${\mathrm{\δ}}_f=\frac{\mathrm{kPL}}{b{h}^2}---\left(1\right)$

公式（1）中：

δ_f——弯曲强度，单位为兆帕（MPa），

k——测试常数，1≤k≤1.5，

P——载荷压力，取P₁或P₂中的有效值，单位为牛顿（N），

L——两支点之间的跨距，单位为毫米（mm），

b——电池的宽度，单位为毫米（mm），

h——电池的厚度，单位为毫米（mm）。

优选地，在上述的方法中，在步骤1）中跨距L大于电池厚度的8倍且小于电池厚度的12倍。

优选地，在上述的方法中，k等于1.5。

优选地，在上述的方法中，还包括在步骤5）之后的步骤6）根据公式（2）计算电池的硬度，

T=δ_f/1—————————————————————————（2）

公式（2）中：

T——电池硬度，单位为度；

δ_f-—弯曲强度，单位为兆帕（MPa）。

本发明提供了一种检测电池弯曲强度的方法，首先利用跨距为L的两个支点将待测电池支起，然后沿两个支点之间的中间位置沿垂直于待测电池表面的方向施加载荷P，之后记录待测电池在发生行程为a的形变时载荷P的大小P₁或记录电池发生破坏时载荷P的大小P₂，最后将得到的数据带入公式（1）中计算电池的弯曲强度，即可实现对电池的弯曲强度进行量化检测的目的。

与技术工人凭借自身经验判断电池弯曲强度的方法相比，本发明所提供的检测方法能够得出一个评价电池弯曲强度的具体的值。这样，不同的技术人员在对同一电池进行检测时，理论上会测得相同的弯曲强度；同样，同一技术人员在对不同电池进行检测时，所得出的检测结果为不同的弯曲强度，可以通过对弯曲强度大小的比较得出不同电池弯曲强度性能的好坏。

一种检测电池弯曲强度的装置、包括主机和基座，主机包括控制单元和分别与控制单元相连接的输入输出单元、伺服电机、压力传感器和压力组件，基座包括底座和设置在底座上用于固定或放置电池的样品放置平台；

输入输出单元向控制单元输入控制信息并向外输出控制单元发出的显示信息；

伺服电机根据接收到的控制单元的控制指令控制压力组件的升降；

压力传感器设置在压力组件上并将所检测到的压力组件载荷信号发送给控制单元；

压力组件包括接受控制单元控制的气压缸。

优选地，在上述的装置中，样品放置平台通过垂直设置在底座上的多根承载柱与底座可拆卸地相连；主机可拆卸地设置在承载柱上。

优选地，在上述的装置中，样品放置平台包括与底座相连接的平台固定架和可拆卸地设置在平台固定架上的夹持组件，平台固定架上设置有多个夹持组件固定位。

优选地，在上述的装置中，还包括设置在气压缸的活塞杆外伸端的载荷导柱，载荷导柱设置有用于与电池接触的弧形表面。

优选地，在上述的装置中，还包括用于检测电池厚度的测厚仪，测厚仪与控制单元相连接。

优选地，在上述的装置中，还包括防护罩，主机和基座设置在防护罩中。

本发明还提供了一种检测电池弯曲强度的装置，该装置包括主机和基座，主机包括控制单元及分别与控制单元相连的输入输出单元、伺服电机、压力传感器和压力组件；基座包括底座和设置在底座上的样品放置平台。

在使用本发明所提供的装置时，首先将待测电池放置到样品放置平台上；然后通过输入输出装置向控制单元输入控制信息；控制单元在接收到控制信息后，先向伺服电机发出控制指令以调节气压缸运动至适当位置，再控制气压缸开始伸长；在伸长的气压缸接触到待测电池表面后，设置在压力组件中的压力传感器开始测得气压缸作用到电池上的载荷的大小并得出载荷信号，该载荷信号被实时发送给控制单元；控制单元接收到载荷信号后，将其转换为显示信息并发送给输入输出单元进行实时显示；在气压缸伸长至设定长度或是在电池被破坏后，控制单元控制气压缸停止工作或开始缩回，同时，控制单元将记录的值最大的载荷信号转换为显示信息，并将该显示信息发送给输入输出单元进行显示。

本发明提供了一种检测电池弯曲强度的装置，技术人员使用该装置对电池进行检测时，能够得到电池弯曲强度的量化数值，实现了对电池的弯曲强度进行量化检测的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例所提供的检测电池弯曲强度的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的装置中基座的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的设置有防护罩的装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种用于检测电池弯曲强度的方法和装置，以实现对电池的弯曲强度进行量化检测的目的。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所提供的检测电池弯曲强度的方法包括以下的步骤：

步骤1）设置跨距为L的两个支点；

步骤2）将电池对称地设置在两个支点上；

步骤3）在两个支点的中间位置沿垂直于电池表面的方向施加载荷P；

步骤4）记录电池上受力点在向受力方向发生行程为a时的位移时的载荷P₁的大小，如果在施加载荷的过程中电池被破坏，则记录施加载荷过程中峰值载荷P₂的大小；

步骤5）根据公式（1）计算电池的弯曲强度，

${\mathrm{\δ}}_f=\frac{\mathrm{kPL}}{{\mathrm{bh}}^2}---\left(1\right)$

在公式（1）中：

δ_f——弯曲强度，单位为兆帕（MPa），

k——测试常数，1≤k≤1.5，

P——载荷压力，取P₁或P₂中的有效值，单位为牛顿（N），

L——两支点之间的跨距，单位为毫米（mm），

b——电池的宽度，单位为毫米（mm），

h——电池的厚度，单位为毫米（mm）。

由上述可知，本发明提供了一种检测电池弯曲强度的方法，首先利用跨距为L的两个支点将待测电池支起，然后沿两个支点之间的中间位置沿垂直于待测电池表面的方向施加载荷P，之后记录待测电池在发生行程为a的形变时载荷P的大小P₁或记录电池发生破坏时载荷P的大小P₂，最后将得到的数据带入公式（1）中计算电池的弯曲强度，即可实现对电池的弯曲强度进行量化检测的目的。

与技术工人凭借自身经验判断电池弯曲强度的方法相比，本发明所提供的检测方法能够得出一个评价电池弯曲强度的具体的值。这样，不同的技术人员在对同一电池进行检测时，理论上会测得相同的弯曲强度；同样，同一技术人员在对不同电池进行检测时，所得出的检测结果为不同的弯曲强度，可以通过对弯曲强度大小的比较得出不同电池弯曲强度性能的好坏。

本领域技术人员可以理解的是，公式（1）中的测试常数k是一个与电池的具体参数相关的常数。一般的，测试常数k的大小与电池的厚度存在以下关系：当电池厚度小于4毫米时，测试常数k取值为1；当电池厚度大于7毫米时，测试常数k取值为1.5；当电池厚度介于4毫米与7毫米之间时，测试常数k的取值在1至1.5内。由于电池型号的不同，测试常数k的取值还与电池内部的具体结构相关。

具体的，在上述实施例所提供的方法中，两支点之间的跨距L与待测电池之间存在以下关系：

跨距L大于待测电池厚度的8倍且小于待测电池厚度的12倍。

可以理解的是：当跨距L过小时，两支点的存在会对待测电池的形变产生阻碍，在此状态下，往往在电池上的受力点还没有发生足够的位移时，电池已经被破坏。这虽然不影响技术人员获取测试数据，但是以破坏电池为代价，导致测试成本的升高，使得测试方法的实用性不足。同时，当跨距L过大时，待测电池发生形变所需的载荷过小，这就导致在检测不同的电池时所得到的结果相近，检测结果之间的可比性较差。根据实践，在将跨距L设定在大于待测电池厚度的8倍且小于待测电池厚度的12倍时，试验过程中不易损坏电池，同时所得到的检测结果也能够比较好的对不同电池的弯曲强度做出比较。

进一步的，在上述实施例所提供的方法中，公式（1）的常数k等于1.5。通过实践发现，当电池能够发生形变量等于自身厚度1.5的形变而不发生破坏，就能够满足绝大多数便携式电子设备对电池弯曲强度的要求。因此，在上述实施例所提供的方法中，行程a的大小等于待测电池厚度的1.5倍，在此条件下，公式（1）中的测试常数k取1.5。

在上述实施例所提供的方法中，最终获得的弯曲强度是一个以兆帕为单位的物理量，为了使非本领域的技术人员能够更加快速的理解这一参数，在本发明另一实施例所提供的方法中，还将所得到的弯曲强度转换为较为通俗的“硬度”。

在上述实施例所提供方法的步骤5）之后，还包括步骤6）：利用公式（2）计算电池的硬度，

T=δ_f/1—————————————————————————（2）

公式（2）中：

T——电池硬度，单位为度；

δ_f——弯曲强度，单位为兆帕（MPa）。

通过步骤6）的转换，将弯曲强度转换为了电池的硬度，消去了原有的单位兆帕，而获得一个以度为单位的电池硬度。电池硬度高，则其不易弯曲，电池的硬度低，则容易弯曲。通过上述的转换，使得本方法所获得的检测结果更加通俗易懂，即使是非本领域技术人员也能够快速理解数据所代表的检测结果。

可以理解的是，在本实施例所提供的方法中，所提及的“硬度”是指电池的软硬，即电池在受到外界所施加的载荷时，发生形变的难易程度；电池的硬度高，则不易发生形变，电池的硬度低，则容易发生形变。此处涉及的“硬度”是通过一定转换后的“弯曲强度”，而不是通常所说的表示材料局部抵抗硬物压入其表面能力的硬度。

本发明还提供了一种检测电池弯曲强度的装置。请参考图1，包括主机1和基座2，其中，主机1包括控制单元、输入输出单元、伺服电机、压力传感器和压力组件；基座2包括底座20和设置在底座20上用于固定或放置电池的样品放置平台21。

输入输出单元、伺服电机、压力传感器及压力组件分别与控制单元相连接。其中，输入输出单元用于向控制单元输入控制信息，并将控制单元所发出的显示信息输出给外部；伺服电机与压力组件相连，伺服电机根据控制单元的控制指令控制压力组件的升降；压力传感器设置在压力组件上，压力传感器能够检测压力组件所产生的载荷的大小，并将检测到的载荷信号发送给控制单元；压力组件包括接收控制单元控制的气压缸。

在使用本发明所提供的装置时，首先将待测电池放置到样品放置平台上；然后通过输入输出装置向控制单元输入控制信息；控制单元在接收到控制信息后，先向伺服电机发出控制指令以调节气压缸运动至适当位置，再控制气压缸开始伸长；在伸长的气压缸接触到待测电池表面后，设置在压力组件中的压力传感器开始测得气压缸作用到电池上的载荷的大小并得出载荷信号，该载荷信号被实时发送给控制单元；控制单元接收到载荷信号后，将其转换为显示信息并发送给输入输出单元进行实时显示；在气压缸伸长至设定长度或是在电池被破坏后，控制单元控制气压缸停止工作或开始缩回，同时，控制单元将记录的值最大的载荷信号转换为显示信息，并将该显示信息发送给输入输出单元进行显示。

本发明提供了一种检测电池弯曲强度的装置，技术人员使用该装置对电池进行检测时，能够得到电池弯曲强度的量化数值，实现了对电池的弯曲强度进行量化检测的目的。

具体的，在上述实施例所提供的装置中，基座2上设置有多根垂直与底座20的承载柱，主机1和样品放置平台21均可拆卸地设置在承载柱上。

进一步的，为了使上述实施例中所提供的装置能够灵活的调整支撑跨距，以实现对不同尺寸电池的检测，在本实施例所提供的装置中，样品放置平台21包括平台固定架210和夹持组件211。

请参考图2，平台固定架可拆卸地设置在底座20上，夹持组件211和平台固定架210可拆卸地固定相连。在平台固定架210上设置有多个夹持组件固定位213，操作人员可以根据需要，将夹持组件211固定到不同位置的夹持组件固定位213上。

可以看出，通过使用本实施例所提供的装置，操作人员可以在测量待测电池的外形尺寸后，调节装置中样品放置平台21的跨距，从而使本实施例所提供的装置能够适于不同外形尺寸电池的检测。

优选地，在本实施例所提供的装置中，夹持组件固定位213为定位槽，夹持组件211通过螺栓可拆卸地固定在定位槽中。

为了在检测过程中使待测电池均匀受力，放置待测电池因局部受力过大导致提前折断，在压力组件中还包括设置在气压缸的活塞杆外伸端的载荷导柱，载荷导柱上设置有用于与待测电池接触的弧形表面。

通过设置具有弧形表面的载荷导柱，在使用本实施例所提供的装置对待测电池进行检测时，能够保证待测电池均匀受力，避免了因局部受力过大导致电池的提前折断。

进一步的，本实施例所提供的装置中，还包括用于检测电池厚度的测厚仪，该测厚仪与控制单元相连接。在使用本发明所提供的装置时，首先利用测厚仪测量待测电池的厚度，然后调节样品放置平台21的跨距，最后即可对电池进行检测。与操作人员手动测量厚度相比，采用测厚仪对待测电池的厚度进行检测更加简单快捷，同时，由测厚仪获得的数据可以直接传输给控制单元，从而简化了设备的操作。

在使用上述实施例所提供的装置对待测电池的弯曲硬度进行检测时，总会有部分待测电池因弯曲硬度较低而被折断，这些被折断的电池会产生飞溅的碎屑，造成了环境的污染，还可能划伤操作人员。因此，在上述实施例的基础上，本实施例所提供的装置中还包括防护罩3。如图3所示，防护罩3将主机1和基座2罩在内部，当有碎屑飞溅时，会被挡在防护罩的内部，防止了碎屑对环境的污染和对操作人员的安全威胁。

本领域技术人员可以理解的是，在上述实施例所提供的装置中，底座20设置在整个装置的最底部，主机1设置在样品放置平台21的上方，主机1向垂直向下的方向施加载荷；本发明实施例所提供的装置中，还可以为将主机1设置在底座20与样品放置平台21之间，主机1向垂直向上的方向施加载荷。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种检测电池弯曲强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）设置跨距为L的两个支点；

步骤2）将所述电池对称地设置在两个所述支点上；

步骤3）在两个所述支点之间的中间位置沿垂直于所述电池表面的方向施加载荷P；

步骤4）记录所述电池上的受力点在向受力方向发生行程为a的位移时的载荷P₁的大小，如果在施加载荷过程中所述电池被破坏，则记录施加载荷过程中峰值载荷P₂的大小；

步骤5）根据公式（1）计算所述电池的弯曲强度，

${\mathrm{\δ}}_f=\frac{\mathrm{kPL}}{{\mathrm{bh}}^2}---\left(1\right)$

所述公式（1）中：

δ_f——弯曲强度，单位为兆帕（MPa），

k——测试常数，1≤k≤1.5，

P——载荷压力，取P₁或P₂中的有效值，单位为牛顿（N），

L——两支点之间的跨距，单位为毫米（mm），

b——电池的宽度，单位为毫米（mm），

h——电池的厚度，单位为毫米（mm）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1）中所述跨距L大于所述电池厚度的8倍且小于所述电池厚度的12倍。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述k等于1.5。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述步骤5）之后的步骤6）根据公式（2）计算电池的硬度，

T=δ_f/1-------------------------（2）

所述公式（2）中：

T——电池硬度，单位为度；

δ_f——弯曲强度，单位为兆帕（MPa）。

5.一种检测电池弯曲强度的装置、其特征在于，包括主机和基座，所述主机包括控制单元和分别与所述控制单元相连接的输入输出单元、伺服电机、压力传感器和压力组件，所述基座包括底座和设置在所述底座上用于固定或放置所述电池的样品放置平台；

所述输入输出单元向所述控制单元输入控制信息并向外输出所述控制单元发出的显示信息；

所述伺服电机根据接收到的所述控制单元的控制指令控制压力组件的升降；

所述压力传感器设置在所述压力组件上并将所检测到的压力组件载荷信号发送给所述控制单元；

所述压力组件包括接受所述控制单元控制的气压缸。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述样品放置平台通过垂直设置在所述底座上的多根承载柱与所述底座可拆卸地相连；所述主机可拆卸地设置在所述承载柱上。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述样品放置平台包括与所述底座相连接的平台固定架和可拆卸地设置在所述平台固定架上的夹持组件，所述平台固定架上设置有多个夹持组件固定位。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括设置在所述气压缸的活塞杆外伸端的载荷导柱，所述载荷导柱设置有用于与所述电池接触的弧形表面。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括用于检测电池厚度的测厚仪，所述测厚仪与所述控制单元相连接。

10.根据权利要求5-9任一项中所述的装置，其特征在于，还包括防护罩，所述主机和所述基座设置在所述防护罩中。

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