CN108333396A - 一种电流探针 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电流探针，属于导电联接技术领域。电流探针包括电流针管，可沿轴向滑动地套装在电流针管外的套管，可沿轴向滑动地套装在电流针管内且与之绝缘隔离的采样针杆，复位力迫使采样针杆的前端伸出电流针管的第一复位件，及复位力迫使电流针管的接触端头远离套管的第二复位件；接触端头的前端面凸起形成有多个接触块体，接触块体的前端面为平面；电流针管与套管间装设有转动驱动机构，用于迫使电流针管相对套管绕轴线转动。基于前述结构的电流探针，可有效地减少出现烧针异常而延长电流探针的使用寿命，可广泛应用于动力电池等领域。

Description

一种电流探针

技术领域

本发明涉及导电联接装置，具体地说，涉及一种可用于对动力电池进行大电流充放电的电流探针。

背景技术

动力电池的极耳通常采用铝极耳，铝极耳的表面会被氧化成高阻值的氧化铝薄膜，在使用电流针与极耳抵压以对动力电池进行充放电的过程中，该氧化铝薄膜使电流针在充放电过程中的接触电阻增大，高达几安甚至上百安的充放电大电流会在该处产生大量的热量而使电池升温，甚至会烧坏电流针与极耳。

为了解决上述问题，公告号为CN105044406A的专利文献中公开了一种电流探针，如其附图1及附图2所示，包括电流针管1、可沿轴向滑动地套装在电流针管1内的采样针杆2及可沿轴向滑动地套装在所述电流针管1外的套管3；在采样针杆2与电流针管1之间间隔地装设有绝缘件，包括后胶塞；在采样针杆2与电流针管1之间装设有迫使采样针杆2的针尖端伸出电流针管1的第一复位件，第一复位件为套装在采样针杆2外的第一压缩弹簧5；在电流针管1的前端固设有电流端头11，该电流端头11构成电流针管1的接触端头，及用于抵压在极耳上而实现大电流导电联接；在电流针管1与套管3之间装设有迫使电流端头11远离套管3的第二复位件，第二复位件为套装在电流针管1外的第二压缩弹簧4。

由于在电流端头11的端面凸起形成有多个锥状针尖112，锥状针尖112在充放电的过程中能有效地刺穿极耳上的氧化铝薄膜而减少接触电阻，以能稳定的低接触电阻的进行充放电。但是，在将电流端头压向极耳的过程中，使用锥状针尖112直接刺破极耳表面，而存在严重刺划伤极耳，在长期使用后，针面凹凸不平而极易出现烧针异常。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种结构改进的电流探针，以减少出现烧针异常而延长电流探针的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供的电流探针包括电流针管，可沿轴向滑动地套装在电流针管外的套管，可沿轴向滑动地套装在电流针管内且与之绝缘隔离的采样针杆，复位力迫使采样针杆的前端伸出电流针管的第一复位件，及复位力迫使电流针管的接触端头远离套管的第二复位件；接触端头的前端面凸起形成有多个接触块体，接触块体的前端面为平面；电流针管与套管间装设有转动驱动机构，用于迫使电流针管相对套管绕轴线转动。

将现有技术中的锥状针尖替换成前端面为平面的接触块体，从而使电流探针在使用过程不会刺破极耳，且接触块体构成的平齿针与极耳间接触力与尖针相比更加均匀，可有效地减少出现烧针异常而延长电流探针的使用寿命；并通过增设转动驱动机构，从而在进行充放电之前，通过转动驱动机构驱动抵压于极耳上的接触块体的前端面磨刷极耳表面，以将高电阻覆膜磨刷掉，且可通过磨刷而使固粘在接触块体上的部分极耳材料剥离，以确保电流探针与极耳之间为稳定的低接触电阻联接。

具体的方案为多个接触块体构成环绕轴线布置的多个环形结构，各环形结构同中心轴线地布置。接触块体组成环体结构，可在相对转动磨刷极耳表面的过程中，减少因磨刷所生产的铝粉量，有效地确保电流探针与极耳之间的接触良好，以能更好地进行大电流充放电。

更具体的方案为环形结构上设有沿径向布置的通风槽。通过设置通风槽，可有效地控制接触位置的温升。

进一步的方案为各环形结构的前端面构成多个同心环面；两条以上的通风槽分割多个同心环面，相邻两个环面的通风槽共线布置，同一环面上的相邻两条通风槽间的夹角相等。将环形结构设置成规律布置的结构，不仅能有效地减少磨刷所产生的铝粉，且能便于对接触块体的加工。

优选的方案为转动驱动机构为位移转换机构；位移转换机构受控于套管与电流针管间沿轴向的相对往复滑动位移，且至少将部分相对往复滑动位移转换成套管与电流针管间的相对往复转动位移；在至少后部分的相对往复转动位移中，第二复位件对电流针管施加的复位力迫使采样针杆能克服第一复位件的复位力，而使采样针杆的前端缩回至与接触块体的前端面持平。转动驱动机构可设置成由外电源驱动的主动式驱动机构或不基于外电源的被动式驱动机构，本技术方案采用被动式驱动机构，并通过利用电流探针在下压动作，以在接触块体被下压至其前端面与极耳的表面接触时，具有相对套管旋转的位移而对极耳表面进行自动磨刷，便于对整个充放电过程进行控制。

更优选的方案为位移转换机构包括滚珠导槽、滚珠安装槽及置于滚珠安装槽与滚珠导槽间的滚珠，滚珠导槽包括相对电流针管的轴向呈倾斜布置的倾斜导轨部；套管的内壁与电流针管的外壁中，一者上设有滚珠导槽，另一者上设有滚珠安装槽。采用滚珠与倾斜导轨部的配合实现将轴向位移转换成转动位移，整体结构简单且稳定性较高。

进一步的方案为滚珠导槽设于电流针管的外壁上，套管包括基套管及套装在基套管内的滚珠安装架，滚珠安装架包括环体部及自环体部的上端面朝电流针管的轴向延伸的耦合臂部，滚珠安装槽设于耦合臂部上，基套管的上端部设有内肩台，内肩台内凹形成有与耦合臂部相卡合的耦合槽，第二复位件的复位力迫使耦合臂部嵌于耦合槽内。便于对位移转换机构的安装。

更进一步的方案为滚珠导槽的数量为两条以上，且沿电流针管的轴向均匀布置；滚珠导槽包括与倾斜导轨部光滑邻接的上直导轨部与下直导轨部，上直导轨部与下直导轨部均沿电流针管的轴向布置，下直导轨部的下端部为封闭槽端，上直导轨部的上端为开口端；倾斜导轨部在垂直于电流针管的轴向的平面上投影的圆心角为5度至20度，滚珠在倾斜导轨部上沿电流针管轴向的行程不小于10毫米。

另一个优选的方案为电流针管包括基管及套装在基管的下端上的电流端头，电流端头构成接触端头，电流端头的内通孔设有与基管的下端面相抵靠的内肩台，该内肩台与基管的下端间压有下绝缘环套，下绝缘环套套装于采样针杆外，基管的上端可拆卸地固设有上绝缘环套，上绝缘环套套装于采样针杆外；电流针管相对套管可摆动3度至10度。

更优选的方案为第一复位件是第一压缩弹簧；采样针杆包括基杆及可沿轴向滑动地套装在基杆外的端套，基杆的中段部上设有上轴肩与下轴肩；端套可沿轴向滑动地套装在上绝缘环套内，且膨胀的下端部的径向尺寸大于上绝缘环套的内环面半径；下绝缘环套的上端面与下轴肩相抵靠而构成采样针杆的前端远离上绝缘环套的止挡机构；基杆的上端部设有卡槽，卡持于卡槽内的卡件构成端套滑离基杆的止挡件；第一压缩弹簧套装于基杆的上段部外，一端抵压于端套的下端面上，另一端抵压于上轴肩上。

再一个优选的方案为套管由绝缘材料制成、套管的内表面层由绝缘材料制成或设有将内表面与外表面电绝缘隔离的绝缘中间层。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体图；

图2为本发明实施例1的结构分解图；

图3为本发明实施例1的结构图；

图4为本发明实施例1中安装座的结构图；

图5为本发明实施例1中滚珠安装架的立体图；

图6为本发明实施例1中位移转换机构的结构图；

图7为本发明实施例1中基管的立体图；

图8为本发明实施例1中电流针管与采样针杆的连接结构图；

图9为图8中A局部放大图；

图10为本发明实施例1中采样针杆的前端部的立体图；

图11为本发明实施例1中电流端头的立体图；

图12为本发明实施例1中电流针管与采样针杆的上端部连接结构图；

图13为本发明实施例2中电流端头的前端面结构图；

图14为本发明实施例3中位移转换机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1至图12，本发明电流探针包括安装座1及安装在安装座1上的滚珠安装架2、第二压缩弹簧31、三颗滚珠32、第一压缩弹簧34、下绝缘环套35、上绝缘环套4、电流针管及采样针杆。

如图3及图4所示，安装座1包括套管部11，固设在套管部11的下端部上的安装耳座12，及固设在套管部11的上端部且以一体成型方式制成的防止外电缆牵引的接线固定柱13；接线固定柱13顶部采用软连接线与基管5用螺母连接；接线固定柱13朝外偏离套管部11的轴向正上方以避让电流针管与采样针杆。在安装座11中，至少套管部11由绝缘材料制成，在本实施例中具体采用塑料制成，以实现电流针管与安装座1之间的电绝缘隔离。

参见图4至图6，滚珠安装架2包括环体部20及自环体部20的上端面朝轴向延伸的三个耦合臂部21，在耦合臂部21的内环面上设有与滚珠32相配合的球冠槽210，即球冠槽210构成本实施例中的滚珠安装槽。在套管部11的内管孔上端部上设有内肩台110，内肩台110的台面内凹形成有与耦合臂部21相配合的耦合槽111，从而在周向上使滚珠安装架2与套管部11保持同步位移。

参见图6至图9及图11，电流针管包括基管5及套装在基管5的下端上的电流端头8，电流端头8构成本实施例中的接触端头。

在电流端头8的前端面凸起形成有多个接触块体80，在本实施例中，接触块体80由一个圆环体经四条沿径向布置的通风槽81分割成的弧形块体结构，即接触块体80的前端面为平面，被分割成的四个弧形块体结构组成本实施例中的一个环形结构，即电流端头8上的所有接触块体80一起构成环绕电流端头8的轴线布置的五个环形结构，且五个环形结构同中心轴线地布置。如图11所示，五个环形结构的前端面一起构成五个同心环面，相邻的两个环面的通风槽81共线布置，同一环面上的相邻两条通风槽81间的夹角相等，在本实施例中两条通风槽80间的夹角为90度。

在电流端头8的内通孔上设有与基管5的下端面相抵靠的内肩台82，在基管5管孔的下端口处设有与下绝缘环套35相配合的内肩台50，通过使下绝缘环套35压于内肩台82与内肩台50间而完成对下绝缘环套35的固定安装。

在基管5的中部外表面上设有三条沿环绕基管5均匀布置的滚珠导槽51，滚珠导槽51包括倾斜导轨部510及与倾斜导轨部510光滑邻接的上直导轨部511与下直导轨部512，上直导轨部511与下直导轨部512均沿基管5的轴向布置，且下直导轨部512的下端部为封闭槽端，上直导轨部511的上端为开口端。

如图7所示，基管5的上端部52的外表面设有外螺纹结构，内孔面设有内螺纹结构，且在外螺纹结构上设有三条与滚珠导槽51相对接的滚珠避让槽520。基管5的下端部为与电流端头8的内孔相配合的膨胀端53。通过与上端部52上的外螺纹结构配合的螺母，实现电流针管与外导线连接的同时，可利用该螺母构成防止基管5从安装座1上掉下的止挡件。

滚珠安装架2套装于基管5外，且使三颗滚珠32分别置于一个滚珠安装槽与一条滚珠导槽51间，以对滚珠安装架2与基管5之间的位移进行耦合关联；电流端头8与膨胀端53螺纹连接，第二压缩弹簧31的下端抵压于膨胀端53及电流端头8的上端面上，上端抵压在环体部20的下端面上，其弹性恢复力迫使耦合臂部21保持嵌于耦合槽111内的状态。第二压缩弹簧31构成本实施例中的第二复位件，即第二复位件的复位力迫使耦合臂部31嵌于耦合槽111内，且该复位力迫使电流针管的接触端头8远离套管部11。

基管5可沿轴向滑动地套装在套管部11内，从而在外力作用下，可使基管5与套管部11间产生沿轴向的往复滑动，随滚珠安装架2沿基管5在轴向上的往复滑动，带动滚珠32在滚珠导槽51内往复滚动，在滚珠32沿倾斜导轨部510滚动的过程中，滚珠32与滚珠导槽51及滚珠安装槽之间的耦合作用，迫使基管5相对安装座1绕其轴线往复转动一定角度。即滚珠导槽51、滚珠安装槽及滚珠32一起构成本实施例中位移转换机构，该位移转换机构用于将基管5与套管部11之间的轴向往复移动位移转换成周向往复转动位移。套管部11构成本实施例中的基套管，其与滚转安装架2一起构成本实施例中的套管，即套管可沿轴向滑动地套装在电流针管外，且该位移转换机构构成本实施例中用于迫使电流针管相对套管绕轴线转动的转动驱动机构。

在基管5与套管部11的上端口部间存有间隙1100，间隙110的存在使基管5可相对套管部11具有3度至10度的摆动角，即基管5的中心轴线相对套管部11的中心轴线可摆动的角度为3度至10度；由于该摆动角的存在,可使电流针管在充放电之前压向电池极耳时,若两者间存在相对倾斜角度，则可通过该摆动角进行自适应校正。

参见图8至图10及图12，上绝缘环套4的上端部为外六角结构，下端部设有与上端部52的内螺纹结构相配合的外螺纹结构，即上绝缘滑套4可拆卸地固定在基管5的上端部上。

采样针杆包括基杆7及可沿轴向滑动地套装在基杆7的上端部外的端套6，基杆7的中段部70上设有上轴肩71与下轴肩72；端套6可沿轴向滑动地套装在上绝缘环套4内，且端套6的膨胀下端部60的径向尺寸大于上绝缘环套4的内环面半径，即固定在基管5上端上的上绝缘环套4构成端套6从基管5的上端口远离基管5的止挡机构。基杆7的上端部设有卡槽74，卡持于卡槽74内的弹性卡环33或卡环构成端套6从上端滑离基杆7的止挡件；第一压缩弹簧34套装于基杆7的上段部73外，一端抵压于端套6的下端面上，另一端抵压于上轴肩71的台面上，第一压缩弹簧34构成本实施例中的第一复位件，即第一复位件复位力迫使采样针杆的前端伸出电流针管。

采样针杆的前端面通常设有两个以上的锥针状齿，该锥针状齿用于在充放电过程中刺破极耳上的氧化铝膜，以实现对电压等参数的采样，在本实施例中，如图10所示，在基杆7的前端设有四个锥针状齿77。

下绝缘环套35套装于基杆7外，上绝缘环套4套装于基杆7外，从而实现采样针杆与电流针管之间的电绝缘隔离，且使采样针杆可沿轴向滑动地套装在电流针管内。

使用本电流探针对动力电池进行充放电的过程如下：

(1)通过安装架带动整个电流探针沿电流针管的轴向朝靠近极耳的方向移动，至四个锥针状齿77接触极耳表面并随着压力的增加而刺破极耳表面的氧化铝膜。

(2)随着安装座1继续朝靠近极耳的方向移动，压缩第一压缩弹簧34，采样针杆的前端缩回基管5内，至锥针状齿77与接触块体80的前端面持平。

(3)随着安装座1继续朝靠近极耳的方向移动，电流针管的前端面抵靠极耳而移动受阻，将继续压缩第二压缩弹簧31至滚珠32沿滚珠导槽51滚动，从而迫使电流针管相对安装座1绕轴线转动，即迫使接触块体80的前端面相对极耳转动，在压力作用下，磨刷与前端面接触的氧化铝薄膜，从而可降低电流探针与极耳之间的接触电阻。

即，位移转换机构受控于套管与电流针管间沿轴向的相对往复滑动位移，且至少将部分相对往复滑动位移转换成所述套管与电流针管间的相对往复转动位移；在至少后部分的相对往复转动位移中，第二压缩弹簧34对电流针管施加的复位力迫使采样针杆能克服第一压缩弹簧的复位力，而使采样针杆的前端缩回至与接触块体的前端面持平，从而实现在至少部分的相对转动过程中，保持接触块体80的前端面抵压于极耳的表面上。

在本实施例中，倾斜导轨部510在垂直于基管5的轴向的平面上投影的圆心角为5度至20度，滚珠32在倾斜导轨部510上沿基管5的轴向行程不小于10毫米。

本申请人基于上述结构，其中，基杆7采用SK4工具钢制造，硬度高有利采样用途；基管5采用黄铜或磷铜，滚珠32为钢珠，在滚珠导槽51内添加润滑油脂以减少滚珠34与滚珠安装槽及滚珠导轨51之间的摩擦，以延长使用寿命；采用如图11所示的电流端头8，采用硬质铍铜，硬度不低于C17200，具体选为400HV0.3左右，材质硬有利于使用寿命长，其中环面的数量为5环，相邻两环之间的间距相等，每一环面的径向宽度为0.5毫米，5个环面的中心半径分别为2.93毫米、4.28毫米、5.63毫米、6.98毫米及8.32毫米。在使用60A直流进行一万次使用后，接触电阻小于0.3毫欧，在120A的直流进行一万次使用后，接触电阻小于0.5毫欧；且在风冷的室温条件下，使用60分钟后的温升小于15摄氏度。

实施例2

作为对本发明实施例2的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明。

参见图13，电流端头8上凸起形成有多圈菱形状或矩形的接触凸块80，在使用过程，利用接触凸块80与极耳表面接触而磨刷掉高电阻覆膜，并实现平面接触而导电。

实施例3

作为对本发明实施例3的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明。

参见图14，将第二压缩弹簧替换成扭簧，取消滚珠安装架，而利用由套管部内表面凸起形成的导柱32替换滚珠，采用设于基管外表面上的引导面51替换滚珠导槽，扭簧的扭转恢复力迫使导柱32一直抵压于引导面51上，轴向恢复力迫使电流端头远离安装座，引导面51包括沿基管轴向布置的直面部511、512及光滑连接二者的倾斜面部510，在导柱沿倾斜面部510滑动的过程中，实现对位移的转换而实现驱动电流针管相对套管转动。

实施例4

作为对本发明实施例4的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明。

利用两个同极相对布置的磁铁环替换压缩弹簧构成本实施例中的复位件，例如，如图8所示，两个磁铁环套装在基杆7的上段部73外，且下磁铁环的下端面抵靠上轴肩71上，上磁铁环的上端面抵靠在端套6的下端面上，即利用磁铁间的排斥力构成本实施例中的复位力。

实施例5

作为对本发明实施例5的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明。

采用电机作为旋转驱动机构，以驱动电流针管相对套管转动。

本发明的主要构思是通过将现有技术中的电流端头的前端面上的锥状针替换成接触面为平面的接触块体，并通过增设旋转驱动机构，以利用接触面与极耳相对转动而磨刷掉高电阻覆膜替代现有技术中的直接刺穿高电阻覆膜，以减少出现烧针异常而延长电流探针的使用寿命；根据本构思，套管、电流针管、旋转驱动机构、采样针杆及复位件的结构并不局限于上述实施例中的结构，还有多种显而易见的变化，比如，采用拉伸弹簧作为复位件，采用具有倾斜杆部的导杆与导环的配合替代滚珠与滚珠导槽配合，构成旋转驱动机构。

Claims (10)

1.一种电流探针，包括电流针管，可沿轴向滑动地套装在所述电流针管外的套管，可沿轴向滑动地套装在所述电流针管内且与之绝缘隔离的采样针杆，复位力迫使所述采样针杆的前端伸出所述电流针管的第一复位件，及复位力迫使所述电流针管的接触端头远离所述套管的第二复位件；

其特征在于：

所述接触端头的前端面凸起形成有多个接触块体，所述接触块体的前端面为平面；

所述电流针管与所述套管间装设有转动驱动机构，用于迫使所述电流针管相对所述套管绕轴线转动。

2.根据权利要求1所述的电流探针，其特征在于：

所述多个接触块体构成环绕所述轴线布置的多个环形结构，各所述环形结构同中心轴线地布置。

3.根据权利要求2所述的电流探针，其特征在于：

所述环形结构上设有沿径向布置的通风槽。

4.根据权利要求3所述的电流探针，其特征在于：

各所述环形结构的前端面构成多个同心环面；

两条以上的所述通风槽分割所述多个同心环面，相邻两个环面的通风槽共线布置，同一环面上的相邻两条通风槽间的夹角相等。

5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的电流探针，其特征在于：

所述转动驱动机构为位移转换机构；

所述位移转换机构受控于所述套管与所述电流针管间沿轴向的相对往复滑动位移，且至少将部分所述相对往复滑动位移转换成所述套管与所述电流针管间的相对往复转动位移；

在至少后部分的所述相对往复转动位移中，所述第二复位件对所述电流针管施加的复位力迫使所述采样针杆能克服所述第一复位件的复位力，而使所述采样针杆的前端缩回至与所述接触块体的前端面持平。

6.根据权利要求5所述的电流探针，其特征在于：

所述位移转换机构包括滚珠导槽、滚珠安装槽及置于所述滚珠安装槽与所述滚珠导槽间的滚珠，所述滚珠导槽包括相对所述电流针管的轴向呈倾斜布置的倾斜导轨部；

所述套管的内壁与所述电流针管的外壁中，一者上设有所述滚珠导槽，另一者上设有所述滚珠安装槽。

7.根据权利要求6所述的电流探针，其特征在于：

所述滚珠导槽设于所述电流针管的外壁上，所述套管包括基套管及套装在所述基套管内的滚珠安装架，所述滚珠安装架包括环体部及自所述环体部的上端面朝所述电流针管的轴向延伸的耦合臂部，所述滚珠安装槽设于所述耦合臂部上，所述基套管的上端部设有内肩台，所述内肩台内凹形成有与所述耦合臂部相卡合的耦合槽，所述第二复位件的复位力迫使所述耦合臂部嵌于所述耦合槽内。

8.根据权利要求6或7所述的电流探针，其特征在于：

所述滚珠导槽的数量为两条以上，且沿所述电流针管的轴向均匀布置；所述滚珠导槽包括与所述倾斜导轨部光滑邻接的上直导轨部与下直导轨部，所述上直导轨部与所述下直导轨部均沿所述电流针管的轴向布置，所述下直导轨部的下端部为封闭槽端，所述上直导轨部的上端为开口端；

所述倾斜导轨部在垂直于所述电流针管的轴向的平面上投影的圆心角为5度至20度，所述滚珠在所述倾斜导轨部上沿所述电流针管的轴向的行程为10毫米以上。

9.根据权利要求1至8任一项权利要求所述的电流探针，其特征在于：

所述电流针管包括基管及套装在所述基管的下端上的电流端头，所述电流端头构成所述接触端头，所述电流端头的内通孔设有与所述基管的下端面相抵靠的内肩台，该内肩台与所述基管的下端间压有下绝缘环套，所述下绝缘环套套装于所述采样针杆外，所述基管的上端可拆卸地固设有上绝缘环套，所述上绝缘环套套装于所述采样针杆外；

所述电流针管相对所述套管可摆动3度至10度。

10.根据权利要求9所述的电流探针，其特征在于：

所述第一复位件为第一压缩弹簧；

所述采样针杆包括基杆及可沿轴向滑动地套装在所述基杆外的端套，所述基杆的中段部上设有上轴肩与下轴肩；所述端套可沿轴向滑动地套装在所述上绝缘环套内，且膨胀的下端部的径向尺寸大于所述上绝缘环套的内环面半径；

所述下绝缘环套的上端面与所述下轴肩相抵靠而构成所述采样针杆的前端远离所述上绝缘环套的止挡机构；

所述基杆的上端部设有卡槽，卡持于所述卡槽内的卡件构成所述端套滑离所述基杆的止挡件；所述第一压缩弹簧套装于所述基杆的上段部外，一端抵压于所述端套的下端面上，另一端抵压于所述上轴肩上。