CN106771397B - 一种电池测试夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池测试夹具，包括测试基座、电池装夹组件，所述电池装夹组件设置于所述测试基座的上方，所述电池装夹组件的底部通过紧固件与所述测试基座的顶部相连接。本发明所达到的有益效果：（1）本发明可以使用一套夹具来实现多块电池的测试；（2）本发明中的探针具备自适应性，即使在电池端子表面与探针不垂直，或者表面不够光滑的情况下，也能够使探针与电池端子充分接触，并且接触电阻非常小；（3）本发明将所有探针都分离开来，提高测试安全性及可靠性，避免短接风险；（4）本发明将电力电子线缆进行充分合理的约束，使走线清晰更有条理，方便线路追踪检查；（5）本发明既可以用于方形电池测试，也可用于圆柱形电池测试。

Description

一种电池测试夹具

技术领域

本发明涉及一种电池测试夹具，属于夹具工装技术领域。

背景技术

动力电池行业近些年来发展迅猛，从企业到科研院校都对动力电池展开了各种测试研究，在企业可以使用大型自动化设备对电池进行性能参数测试，但是在科研院校或者在企业的试验阶段却需要小型测试装置对电池进行性能参数测试，此处所提到的性能参数测试是指，对电池进行充放电以及对电池进行电压、电流和温升等进行监测。

要精确的测量电池的各项性能参数，就需要保证每次进行测量时的环境温度和环境湿度是一致的，即要求在恒温恒湿箱（以下简称恒温箱）内进行测试操作，这样就要求测试装置的体积尽可能小。但是，要对电池性能参数进行统计分析，就需要对大量的电池进行测试，但是为了提高测试效率，缩短测试周期，就要求一次测试的电池数量越多越好。此外，由于每一块电池都需要有对应的充放电线、电压采集线和温度传感线，当电池越多时，线路也就越多，此种情况下就不能在恒温箱内进行反复接线，也就是需要将线路都连接好，每次只拆装电池，不动线路，而且电池的拆装要做到既快捷有可靠。

当然，也可能会有些在不需要恒温恒湿的开放环境中进行的电池测试，因此，测试装置最好能够兼容这两种不同的测试环境。

动力电池按照封装形式可以分为三大类：方形、圆柱形和软包，显然不同的封装形式对于测装置的结构有着决定性影响， 中国专利CN102967732 A、CN103825043 A、CN202502118 U是对方形电池进行测试，CN105990701 A专利是对圆柱形电池进行测试，CN205404615 U是对软包电池进行测试。

现有的测试装置存在着测试效率低的问题，一套装置通常只针对一块电池进行测试，尤其不适合在恒温恒湿箱内对电池进行批量测试，所说的测试包括对电池进行充放电、电压监控及温度测量，比如CN102967732 A，CN103825043 A。

现有技术多数无法或不适合对动力电池进行充放电，尤其是使用大电流（1C以上）进行充放电。

中国专利CN102967732A公开了一种电池测内阻夹具，如图1所示，该发明是用于电池测内阻，该套装置不适合同时测量多块电池，并且由于电池的底端（图中方框的右边界）没有限位，完全依靠电池表面与承载板1的摩擦来保证测试端子21与电池的接触，这种情况下接触电阻会很大，并且无法使用该装置进行电池充放电。

中国专利CN202502118U公开了滑片式高速四线制电池专用测量夹具，如图2所示，该专利相对更适合批量测量，但是只适合于针对电极分居在两端的电池，对于电极在同一侧的电池不适用，不能用于动力电池充放电，电池固定不够可靠，存在脱落风险。

中国专利CN103825043A公开了重力式电池化成专用夹具，如图3所示，该发明是电池化成（化成是指以≤0.2C的电流对电池进行初次充电）专用夹具，适用于批量生产，能够对动力电池进行充放电，但是存在如下问题：1、电池安放过程中定位不够准确可靠，需要依靠人为的经验，并且如果在恒温恒湿箱内批量测量电池，电池的安装位置会变得不可见，无法对电池进行准确的安装，而如果以手的触摸为判断依据，是不安全的，效率也会降低；2、电池被零件1完全遮住了底部，被左负极弹簧片3、右负极弹簧片4遮住了侧面的一部分，无法对被遮住的部分进行温度信号采集；3、批量测试时线路散乱无约束，而且存在着接触电阻大的问题。

中国专利CN205404615U公开了一种用于测试电池电流的夹具，如图4所示，只适合测量软包电池。

中国专利CN105990701A公开了大电流极柱型电池夹具，只适合测量圆柱型电池。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，解决上述技术问题，本发明的目的是：1、本发明要求可以使用一套夹具来实现多块电池的测试，可以在较小空间的恒温恒湿箱内使用一套或者多套夹具进行电池批量测试，要可以兼容非恒温恒湿的开放性测试环境；2、本发明要求装拆方便，测试效率高；3、本发明要可以对电池进行大电流（1C以上）充放电；4、本发明要可以对方形电池的六个面进行温度信号采集，并且使电池表面尽可能多的暴露出来，为电池表面温度测量提供尽可能多的测量点；5、本发明要求测试装置的接触电阻要小，解决现有装置存在接触电阻大的问题；6、本发明做适当变形后可以用于圆柱形电池的测试。

本发明采用如下技术方案：一种电池测试夹具，其特征在于，包括测试基座、电池装夹组件，所述电池装夹组件设置于所述测试基座的上方，所述电池装夹组件的底部通过紧固件与所述测试基座的顶部相连接。

优选地，测试基座包括基座底板一、基座底板二、探针安装板一、探针安装板二；基座底板二设置于基座底板一的正上方，基座底板二与基座底板一之间还设置有对称分布的底板支撑板，基座底板二与底板支撑板、底板支撑板与基座底板一均通过紧固件连接；探针安装板一设置于基座底板二的上方，探针安装板二设置于探针安装板一的上方，基座底板二与探针安装板一之间设置有分隔板一、若干连接板，基座底板二的上表面通过紧固件分别与分隔板一的底部、连接板的底部相连接，探针安装板一的下表面通过紧固件分别与分隔板一的顶部、连接板的顶部相连接，基座底板二与探针安装板二之间还设置有若干分隔板二，分隔板二通过紧固件分别与基座底板二、探针安装板二相连接，探针安装板一与探针安装板二之间设置有分隔板三，分隔板三通过紧固件分别与探针安装板一、探针安装板二相连接，探针安装板二上还设置有分隔板四、定位安装块，分隔板四、定位安装块分别通过紧固件与探针安装板二相连接，探针安装板二通过若干组内六角螺钉螺母以及套筒与探针安装板一固定连接。

优选地，探针安装板一上开设有若干个探针安装孔，探针安装孔内安装有相配合的探针，探针的外周面分别套设有相配合弹簧和垫片，弹簧设置于探针的底部，探针采用镀锡紫铜，探针的顶端为半球形，可以保证探针具备很强的适应性，即使在电池端子表面与探针不垂直，或者电池端子表面不够光滑的情况下，也能够使探针与电池端子接触良好，并且弹簧要有足够大的弹力，这样有利于减小接触电阻；分隔板一分别与连接板、分隔板二水平呈直角连接，分隔板二与分隔板三水平呈直角连接，分隔板四与分隔板三平行设置，分隔板一、连接板、分隔板二、分隔板三以及分隔板四起到隔离探针的作用，避免电极之间短接。

优选地，定位安装块上设置有台阶，用于将电池装夹组件装在测试基座上时进行定位。

优选地，基座底板二的两侧对称开设有若干等间距分布的矩形槽，底板支撑板的底部设置有若干等间距分布的矩形槽，基座底板二上的矩形槽与底板支撑板的矩形槽中安装有线缆，实现了约束线缆的路径，使得线缆整齐分明的作用。

优选地，底板支撑板、基座底板一、基座底板二之间形成空间，用于线缆与测试设备连接时走线，线缆包括充放电线和电压信号采集线。

优选地，基座底板一的两侧对称开设有若干等间距分布的矩形槽，基座底板一上的矩形槽用于将测试基座固定在恒温恒湿箱托板或其他盛放面上。

优选地，电池装夹组件包括电池限位底板、电池限位中板、电池限位顶板、若干丝杆，电池限位中板设置于电池限位底板的上方，电池限位顶板设置于电池限位中板的上方，电池限位底板通过丝杆与电池限位中板固定连接，电池限位中板通过丝杆与电池限位顶板固定连接，电池限位底板与电池限位顶板之间设置有若干等间距排列的电池，电池限位底板与电池限位中板上均设置有与电池相配合的卡槽一，电池限位顶板上设置有与电池相配合的卡槽二；电池嵌套设置于电池限位底板和电池限位中板的卡槽一中，电池的顶端紧贴电池限位顶板上的卡槽二，卡槽一的宽度大于卡槽二的宽度；电池为方形电池或者圆柱形电池或者软包电池，卡槽一与卡槽二的形状为与电池相匹配的方形或者圆柱形。

优选地，丝杠与电池限位底板的上端、电池限位中板的上下端、电池限位顶板上下端的连接处均设置有螺母和垫片。

优选地，电池限位顶板上还设置有若干顶板加强筋，顶板加强筋通过紧固件与电池限位顶板相连接，顶板加强筋用来避免电池限位顶板在压紧过程中产生明显弯曲。

本发明所达到的有益效果：（1）本发明可以使用一套夹具来实现多块电池的测试，可以在较小空间的恒温恒湿箱内使用一套或者多套夹具进行电池批量测试，并且兼容非恒温恒湿的开放性测试环境，装拆方便，测试效率高；（2）本发明可以对方形电池的六个面进行温度信号采集，并且电池遮挡面积小于7%（电池限位中板可以调节，不计算遮挡面积），这样就使得电池表面尽可能多的暴露出来，为电池表面温度测量提供尽可能多的测量点；（3）本发明中的探针具备自适应性，即使在电池端子表面与探针不垂直，或者表面不够光滑的情况下，也能够使探针与电池端子充分接触，并且接触电阻非常小，其值为0.2±0.05；（4）本发明将所有探针都分离开来，提高测试安全性及可靠性，避免短接风险；（5）本发明将电力电子线缆进行充分合理的约束，使走线清晰有条理，方便线路追踪检查；（6）本发明中与电池、电力电子元件相接处的零部件（探针除外）均为绝缘材料或做绝缘处理，保证安全性。

附图说明

图1是现有的一种电池测内阻夹具的结构示意图。

图2是现有的滑片式高速四线制电池专用测量夹具的结构示意图。

图3是现有的重力式电池化成专用夹具的结构示意图。

图4是现有的一种用于测试电池电流的夹具的结构示意图。

图5是本发明的安装后的结构示意图。

图6是本发明的拆卸后的结构示意图。

图7是本发明的测试基座的一个实施例的爆炸视图的结构示意图。

图8是本发明的电池装夹组件的结构示意图。

图9是本发明用于开放环境下的一个实施例的结构示意图。

图10是本发明用于圆柱形电池的一个实施例的爆炸视图的结构示意图。

图中标记的含义：1-测试基座，2-电池装夹组件，3-带垫螺钉，111-基座底板一，112-基座底板二，113-底板支撑板，12-线缆，121-绝缘帽，122-绝缘垫圈，123-负极座，131-分隔板一，132-连接板，133-分隔板二，134-分隔板三，135-分隔板四，141-探针安装板一，142-弹簧，143-探针，144-探针安装板二，15-套筒，16-定位安装块，21-电池限位底板，22-丝杆，23-电池限位中板，24-电池，25-电池限位顶板，26-顶板加强筋。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图5是本发明的安装后的结构示意图。图6是本发明的拆卸后的结构示意图。本发明包括测试基座1和电池装夹组件2，两者之间通过带垫螺钉3进行连接。本发明的测试夹具可以在恒温恒湿箱（以下简称恒温箱）内使用，也可以不在恒温箱内使用，两种情况下的使用方式有所差异。首先就该夹具在恒温箱内使用时的方法进行详细介绍。测试基座1先行组装好后，固定于恒温箱内，然后将电池装夹组件2通过带垫螺钉3与之固连。每次更换电池时将电池装夹组件2取下，在恒温箱外更换好电池后，再将电池装夹组件2与测试基座1进行固连。带垫螺钉3的拆卸可以通过棘轮扳手或者电动扳手进行，操作简便，既不耗费时间，又不需要较大的操作空间。

图7是本发明的测试基座的一个实施例的爆炸视图的结构示意图。测试基座1包括基座底板一111、基座底板二112以及2块底板支撑板113通过沉头螺钉连接在一起。基座底板一111上的矩形槽用于将测试基座1固定在恒温箱托板或其他盛放面上，基座底板二112与底板支撑板113上的矩形槽用于约束线缆12的路径，通过这种约束使得线缆12整齐分明，2块底板支撑板113之间的空间用于线缆12与测试设备连接时走线，线缆12包括充放电线和电压信号采集线。基座底板二112与1个分隔板一131、4个连接板132通过沉头螺钉固连，4个连接板132与探针安装板一141通过沉头螺钉固连，探针安装板一141与分隔板三134通过沉头螺钉固连，8个弹簧142及垫片套在8个探针143上，再将探针143装进探针安装板141的对应孔中，分隔板四135及4个定位安装块16通过沉头螺钉与探针安装板二144固连，再将探针安装板144通过4组内六角螺钉螺母以及4个套筒15与探针安装板一141固连，分隔板二133通过沉头螺钉与基座底板二112、探针安装板二144固连。分隔板一131、连接板132、分隔板二133、分隔板三134以及分隔板四135起到隔离探针的作用，避免电极之间短接。探针143采用镀锡紫铜，顶端为半球形，底部装有弹簧142，这样的设计可以保证探针具备很强的适应性，即使在电池端子表面与探针不垂直，或者表面不够光滑的情况下，也能够使探针与电池端子接触良好，并且弹簧142要有足够大的弹力，这样有利于减小接触电阻。定位安装块16上有一个台阶，用于将电池装夹组件2装在测试基座1上时进行定位。

图8是本发明的电池装夹组件的结构示意图。电池装夹组件2包括电池限位底板21与电池限位中板23通过4个丝杆及16组螺母和垫片固连，电池限位顶板25与2个顶板加强筋26通过10个沉头螺钉固连，4块电池24放入到电池限位底板21和电池限位中板23相应的卡槽中，再用电池限位底板25通过4组螺母和垫片压紧电池。电池限位底板21上的四个小孔用于电池装夹组件2与测试基座1之间的固连。电池限位中板23的作用是方便电池安装定位，其位置可调，所以不会影响电池侧面温度信号采集。顶板加强筋26可以根据电池限位顶板25所使用的材料决定是否使用，如果是使用刚性好的表面做过绝缘处理的材料，则可以不使用顶板加强筋26；而如果使刚性较弱的绝缘材料，则需要使用顶板加强筋26避免电池限位顶板25在压紧过程中产生明显弯曲。

图9是本发明用于开放环境下的一个实施例的结构示意图。将本发明置于开放环境中使用，则只需要将电池限位顶板25拆下，将电池24取出和更换后，再将电池限位顶板25用螺母和垫片压紧即可。

图10是本发明用于圆柱形电池的一个实施例的爆炸视图的结构示意图。本实施例中的电池为圆柱形电池24，电池限位底板21与电池限位中板23上均设置有与圆柱形电池24相配合的卡槽一，电池限位顶板25上设置有与圆柱形电池24相配合的卡槽二，卡槽二内设置有负极座123；圆柱形电池24嵌套设置于电池限位底板21和电池限位中板23的卡槽一中，圆柱形电池24的负极紧贴电池限位顶板25上的卡槽二内的负极座123，卡槽一的宽度大于卡槽二的宽度；卡槽一与卡槽二的形状为与圆柱形电池24相匹配的圆柱形。电池装夹组件2还包括绝缘帽121、绝缘垫圈122，绝缘帽121套接在线缆12的接头上，绝缘垫圈122与负极座123套接在一起与圆柱形电池的底平面贴合，绝缘帽121起到防护作用，绝缘垫圈122起到拉紧负极座123的作用，负极座123为镀锡紫铜，与圆柱形电池24底平面贴合，用于充放电和电压信号采集。

与现有技术相比，本发明的优点在于：（1）整套结构由测试基座和电池装夹组件两部分组成，两者之间通过螺钉固连，每次更换电池时根据实际需要，将电池装夹组件拆下进行更换；亦可以将顶部的电池限位板拆下后更换电池；（2）基座底板一上有矩形槽，用于将测试基座固定在恒温箱托板或其他盛放面上，基座底板二与底板支撑板上有矩形槽用于约束线缆的路径，通过这种约束使得线缆整齐分明；（3）使用多块分隔板保证每一个探针都被独立分隔开来，避免短接风险，保证安全；（4）探针采用镀锡紫铜，顶部为半球形，底部装有足够大弹力的弹簧，保证探针与电池端子接触良好，并且有足够大的压紧力；（5）测试基座上装有四个定位安装块，每个定位安装块上都有一个台阶，该台阶用于将电池装夹组件装在测试基座上时进行定位；（6）上中下三块电池限位板使得本发明可以同时测量多块电池；（7）上下两块限位板只约束了电池的四个棱边，每个棱边的两个垂直面被覆盖的深度不超过3mm，电池限位中板的作用是方便电池安装定位，其位置可调，不会影响电池侧面温度信号采集；（8）顶板加强筋可以保证在使用刚性较小的绝缘板材时，顶板不会因为压紧电池而产生明显的弯曲。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电池测试夹具，其特征在于，包括测试基座（1）、电池装夹组件（2），所述电池装夹组件（2）设置于所述测试基座（1）的上方，所述电池装夹组件（2）的底部通过紧固件与所述测试基座（1）的顶部相连接；

所述测试基座（1）包括基座底板一（111）、基座底板二（112）、探针安装板一（141）、探针安装板二（144）；所述基座底板二（112）设置于所述基座底板一（111）的正上方，所述基座底板二（112）与所述基座底板一（111）之间还设置有对称分布的底板支撑板（113），所述基座底板二（112）与所述底板支撑板（113）、所述底板支撑板（113）与所述基座底板一（111）均通过紧固件连接；所述探针安装板一（141）设置于所述基座底板二（112）的上方，所述探针安装板二（144）设置于所述探针安装板一（141）的上方，所述基座底板二（112）与所述探针安装板一（141）之间设置有分隔板一（131）、若干连接板（132），所述基座底板二（112）的上表面通过紧固件分别与所述分隔板一（131）的底部、所述连接板（132）的底部相连接，所述探针安装板一（141）的下表面通过紧固件分别与所述分隔板一（131）的顶部、所述连接板（132）的顶部相连接，所述基座底板二（112）与所述探针安装板二（144）之间还设置有若干分隔板二（133），所述分隔板二（133）通过紧固件分别与所述基座底板二（112）、所述探针安装板二（144）相连接，所述探针安装板一（141）与所述探针安装板二（144）之间设置有分隔板三（134），所述分隔板三（134）通过紧固件分别与所述探针安装板一（141）、所述探针安装板二（144）相连接，所述探针安装板二（144）上还设置有分隔板四（135）、定位安装块（16），所述分隔板四（135）、所述定位安装块（16）分别通过紧固件与所述探针安装板二（144）相连接，所述探针安装板二（144）通过若干组内六角螺钉螺母以及套筒（15）与所述探针安装板一（141）固定连接；

所述电池装夹组件（2）包括电池限位底板（21）、电池限位中板（23）、电池限位顶板（25）、若干丝杆（22），所述电池限位中板（23）设置于所述电池限位底板（21）的上方，所述电池限位顶板（25）设置于所述电池限位中板（23）的上方，所述电池限位底板（21）通过所述丝杆（22）与所述电池限位中板（23）固定连接，所述电池限位中板（23）通过所述丝杆（22）与所述电池限位顶板（25）固定连接，所述电池限位底板（21）与所述电池限位顶板（25）之间设置有若干等间距排列的电池（24），所述电池限位底板（21）与所述电池限位中板（23）上均设置有与所述电池（24）相配合的卡槽一，所述电池限位顶板（25）上设置有与所述电池（24）相配合的卡槽二；所述电池（24）嵌套设置于所述电池限位底板（21）和所述电池限位中板（23）的卡槽一中，所述电池（24）的顶端紧贴所述电池限位顶板（25）上的卡槽二，所述卡槽一的宽度大于所述卡槽二的宽度；所述电池（24）为方形电池或者圆柱形电池，所述卡槽一与所述卡槽二的形状为与所述电池（24）相匹配的方形或者圆柱形。

2.根据权利要求1所述的一种电池测试夹具，其特征在于，所述探针安装板一（141）上开设有若干个探针安装孔，所述探针安装孔内安装有相配合的探针（143），所述探针（143）的外周面分别套设有相配合弹簧（142）和垫片，所述弹簧（142）设置于所述探针（143）的底部，所述探针（143）采用镀锡紫铜，所述探针（143）的顶端为半球形，可以保证探针（143）具备很强的适应性，即使在电池端子表面与探针（143）不垂直，或者电池端子表面不够光滑的情况下，也能够使探针（143）与电池端子接触良好，并且弹簧（142）要有足够大的弹力，这样有利于减小接触电阻；所述分隔板一（131）分别与所述连接板（132）、所述分隔板二（133）水平呈直角连接，所述分隔板二（133）与所述分隔板三（134）水平呈直角连接，所述分隔板四（135）与所述分隔板三（134）平行设置，所述分隔板一（131）、所述连接板（132）、所述分隔板二（133）、所述分隔板三（134）以及所述分隔板四（135）起到隔离探针（143）的作用，避免电极之间短接。

3.根据权利要求1所述的一种电池测试夹具，其特征在于，所述定位安装块（16）上设置有台阶，用于将电池装夹组件（2）装在测试基座（1）上时进行定位。

4.根据权利要求1所述的一种电池测试夹具，其特征在于，所述基座底板二（112）的两侧对称开设有若干等间距分布的矩形槽，所述底板支撑板（113）的底部设置有若干等间距分布的矩形槽，所述基座底板二（112）上的矩形槽与所述底板支撑板（113）的矩形槽中安装有线缆（12），实现了约束线缆（12）的路径，使得线缆（12）整齐分明的作用。

5.根据权利要求4所述的一种电池测试夹具，其特征在于，所述底板支撑板（113）、所述基座底板一（111）、所述基座底板二（112）之间形成空间，用于线缆（12）与测试设备连接时走线，所述线缆（12）包括充放电线和电压信号采集线。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种电池测试夹具，其特征在于，所述基座底板一（111）的两侧对称开设有若干等间距分布的矩形槽，所述基座底板一（111）上的矩形槽用于将所述测试基座（1）固定在恒温恒湿箱托板或其他盛放面上。

7.根据权利要求1所述的一种电池测试夹具，其特征在于，所述丝杆（22）与所述电池限位底板（21）的上端、所述电池限位中板（23）的上下端、所述电池限位顶板（25）上下端的连接处均设置有螺母和垫片，所述电池限位中板（23）沿所述丝杆（22）上下移动。

8.根据权利要求1或7任一项所述的一种电池测试夹具，其特征在于，所述电池限位顶板（25）上还设置有若干顶板加强筋（26），所述顶板加强筋（26）通过紧固件与所述电池限位顶板（25）相连接，所述顶板加强筋（26）用来避免电池限位顶板（25）在压紧过程中产生明显弯曲。