CN109668603A - 一种电芯体积测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种电芯体积测量装置及方法，包括：机架，容器，所述容器用于盛装浸没待测物的液体，配重系统，所述配重系统设置于机架上，通过加载的配重物向上牵拉待测物，拉力系统，所述拉力系统设置于机架上，与配重系统共同向上牵拉待测物，拉力系统设置有拉力计，所述拉力计用于测量拉力系统作用于待测物上的拉力参数。利用拉力系统以及配重系统共同对待测物进行牵引，通过不同的拉力牵引以及不同的配重方式，实现带夹具电芯的直接测量，从而准确计算出电芯的实际体积，具有测量精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及储能器件体积测量技术领域，尤其涉及一种电芯体积测量装置及方法。
背景技术
传统的电芯体积测量方法是应用阿基米德原理，将电芯放入水中进行称重，并将该重量转换成体积，实际测量中，往往需要将电芯的夹具卸载后再进行测量工作，测量完成后再恢复夹具，继续电芯相关性能测试。这种测量方法存在的误差在于拆卸电芯夹具之后电芯界面发生了变化，尤其是针对于软包电芯而言，其整体电芯性能(宏观膨胀力及形变、微观隔离膜结构)发生了变化，不仅对测量结果造成了较大的误差，还会影响电芯的循环寿命及安全性能。
发明内容
为此，需要提供一种电芯体积测量装置及方法，来解决电芯体积测量困难的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种电芯体积测量装置，包括：
机架，
容器，所述容器用于盛装浸没待测物的液体，
配重系统，所述配重系统设置于机架上，通过加载的配重物向上牵拉待测物，
拉力系统，所述拉力系统设置于机架上，与配重系统共同向上牵拉待测物，拉力系统设置有拉力计，所述拉力计用于测量拉力系统作用于待测物上的拉力参数。
进一步地，所述拉力系统还包括托盘，所述托盘悬挂于拉力计的下方且浸没于容器液体内，所述待测物放置于所述托盘内。
进一步地，所述配重系统还包括补偿部件以及配重块，所述补偿部件以及配重块通过牵引绳共同向上牵拉待测物，所述补偿部件的牵拉参数可调节。
进一步地，所述配重系统还包括牵引组件，所述牵引组件包括固定座以及滑轮，所述固定座设置于机架上，所述滑轮固定于固定座上，所述牵引绳跨设于滑轮上。
进一步地，所述拉力系统还包括顶板以及支撑柱，所述顶板设置于容器的上方，所述顶板上开设有连接孔，所述支撑柱的下端固定于机架上，所述支撑柱的上端向上延伸并贯穿所述连接孔，所述支撑柱与所述连接孔之间通过轴承相连接。
进一步地，所述拉力系统还包括滑块组件，所述滑块组件包括滑块以及竖直设置的滑槽，所述滑槽与机架相固定，所述滑块的一端设置于滑槽内并沿着滑槽方向滑动，所述滑块的另一端固定于顶板的上部。
进一步地，所述顶板上开设有顶板通孔，所述顶板通孔的位置与所述拉力计的位置相对应，且所述顶板通孔的尺寸大于拉力计的横截面尺寸。
发明人还提供了一种利用上述电芯体积测量装置测量电芯体积的方法，包括以下步骤：
用拉力计测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器中液体的密度；
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F拉3＝F拉2；
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4；
根据以下公式计算出电芯辅件以及电芯的体积；
根据以下公式计算出电芯的体积。
V0＝V2-V1
发明人还提供了一种利用上述电芯体积测量装置测量电芯体积的方法，包括以下步骤：
用拉力计测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器中液体的密度；
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配1＝F拉1，
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在空中空载的拉力，读数记为F拉3，
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配2＝F拉1-ρ液gV1，
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4，
根据以下公式计算出电芯的体积。
发明人还提供了一种利用上述电芯体积测量装置测量电芯体积的方法，包括以下步骤：
用拉力计测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器中液体的密度；
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配1＝F拉1，
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在空中空载的拉力，读数记为F拉3，
去除配重系统，
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4，
根据以下公式计算出电芯的体积。
发明人还提供了一种利用上述电芯体积测量装置测量电芯体积的方法，包括以下步骤：
用拉力计测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器中液体的密度；
在无配重系统的状态下，用拉力计测量带电芯辅件的电芯在空中空载的拉力，读数记为F拉3，
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配2＝F拉1-ρ液gV1
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4，
根据以下公式计算出电芯的体积。
进一步地，所述电芯辅件还包括托盘。
区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：利用拉力系统以及配重系统共同对待测物进行牵引，通过不同的拉力牵引以及不同的配重方式，实现带夹具电芯的直接测量，从而准确计算出电芯的实际体积，具有测量精度高的优点。
附图说明
图1为本实施例一种电芯体积测量装置的立体结构示意图；
图2为本实施例一种电芯体积测量装置的正视图；
图3为本实施例一种电芯体积测量装置的顶板部分的结构示意图；
图4为本实施例一种电芯体积测量装置配重系统跨设于牵引组件上的结构示意图；
图5为本实施例一种电芯体积测量装置的滑块组件的结构示意图；
图6为本实施例一种电芯体积测量装置的补偿部件的结构示意图。
附图标记说明：
1、机架；
2、容器；
31、补偿部件；
32、配重块；
41、托盘；
42、拉力计；
43、牵引绳；
44、顶板；
441、把手；
442、顶板通孔；
45、支撑柱；
46、轴承；
47、滑块；
48、滑槽；
5、待测物；
61、固定座；
62、滑轮；
7、烟雾报警器；
8、万向轮。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
请参阅图1以及图2，本实施例提供一种电芯体积测量装置，包括：机架1、容器2、配重系统以及拉力系统，机架1为该电芯体积测量装置的主体框架部分，用于固定或者放置容器2、配重系统以及拉力系统。所述容器2用于盛装浸没待测物5的液体；在本说明书中，容器2内盛装水，在使用该电芯体积测量装置时，将水浸没在容器2的水面以下，容器2内的水面以不漫出容器2开口为宜，其有益效果在于：避免电芯浸没在容器水面以下后，从容器2内漫出的水湿润该装置的其他部位，造成装置的各部件生锈。拉力系统用于牵拉待测物5以测量出待测物5在容器的液面以下或者在空中的拉力参数，所述拉力参数可以是直接可读取的拉力值，或者是可读取出位移变化值或者长度变化值等参数，从而推算出其拉力值。配重系统用于配合拉力系统共同牵拉待测物5，配重系统作用于待测物5上的作用力与拉力系统作用于待测物5上的作用力方向相同。
所述配重系统设置于机架1上，通过加载的配重物向上牵拉待测物5，加载的配重物是指该配重物可以是不属于装置内的部件，可以是另外配置的部件。所述拉力系统设置于机架1上，与配重系统共同向上牵拉待测物5，拉力系统设置有拉力计42，所述拉力计42用于测量拉力系统作用于待测物5上的拉力参数。拉力计42的牵引端直接或间接作用于待测物5上，加载的配重物以及拉力计42对待测物5的牵引力均是竖直向上的，在本说明书中，拉力计42沿竖直方向设置且设置于容器2的上方，而加载的配重物向下垂放于容器2外，加载的配重物通过跨设在容器2上方的牵引绳43对待测物5实现向上的牵引作用力。
在某些优选的实施例中，所述拉力系统还包括托盘41，所述托盘41悬挂于拉力计42的下方且浸没于容器液体内，所述待测物5放置于所述托盘41内。待测物5放置于托盘41内，托盘41浸没于容器液体内时，连同待测物5一同浸没于容器液体内。所述托盘41包括硬质的材料制成的盘状结构以及挂设于其上方的绳体，盘状结构具体可以是金属材料、碳纤维材料或者塑料等材料制成的，绳体可以是由尼龙或者塑料等材质制成。盘状结构的边缘开设有通孔，绳体的一端穿设并固定于通孔内，绳体的另一端挂设于拉力系统中拉力计42的牵引端。优选的实施例中，绳体的个数为三个以上，盘状结构上开设的通孔均匀分布于其边缘，其有益效果在于：能够使得放置在托盘41中的待测物5更为稳固，不易发生摇晃或者倾斜。
如图6所示，在某些优选的实施例中，所述配重系统还包括补偿部件31以及配重块32，所述补偿部件31以及配重块32通过牵引绳43共同向上牵拉待测物5，所述补偿部件31的牵拉参数可调节。配重块32所能提供的牵引力比补偿部件31所能提供的牵引力大，在设置配重块32之后，再利用补偿部件31进行补偿，通过对补偿部件31的细微调整最终获得所需的补偿力，即获得所需的牵引力。在这种实施例中，配重块32以及补偿部件31分别通过绳体向上牵引待测物5，或者配重块32以及补偿部件31同时系设于同一股连接待测物5的绳体上。在其他的实施例中，配重块32通过第一股绳体连接牵引待测物5，而补偿部件31通过第二股绳体连接在配重块32的下方，通过将牵引力作用在配重块32上从而实现对待测物5的间接牵引。
如图4所示，在某些优选的实施例中，所述配重系统还包括牵引组件，所述牵引组件包括固定座61以及滑轮62，所述固定座61设置于机架1上，所述滑轮62固定于固定座61上，所述牵引绳43跨设于滑轮62上。牵引组件改变将配重系统的牵引力反向变化后作用于待测物5上，牵引组件能够保护牵引绳43，避免在待测物5浸没或者提起的过程中，牵引绳43与机架1之间直接发生摩擦，影响牵引绳43的使用寿命。优选地，所述滑轮62的个数为两个以上，所述牵引绳43交叉跨设于滑轮62上，其有益效果在于能够防止在配重系统取下或者加载的瞬间牵引绳43发生跳跃的现象出现。
如图3所示，在某些优选的实施例中，所述拉力系统还包括顶板44以及支撑柱45，所述顶板44设置于容器2的上方，所述顶板44上开设有连接孔，所述支撑柱45的下端固定于机架1上，所述支撑柱45的上端向上延伸并贯穿所述连接孔，所述支撑柱45与所述连接孔之间通过轴承46相连接；顶板44用于跨设牵引绳43，或者用于安装固定牵引组件，支撑柱45与顶板44的连接孔之间通过直线轴承46相连接，在直线轴承46的作用下，顶板44可以自由地沿着支撑柱45的方向上下移动。支撑柱45的个数为两个以上，支撑柱45均分布于容器2外，且支撑柱45的设置位置均匀分布于容器2的外周。优选地，顶板44的侧边设置有把手441，使用者可以手握把手441将顶板44沿支撑柱45向上抬升，把手441的个数可以是两个或者四个，把手441对称设置于顶板44的相对两个侧边，有益效果在于对顶板44的两侧或者四侧同时施力，使得顶板44各处受力均匀，更易抬升或降低顶板44高度；
如图5所示，在更为优选的实施例中，所述拉力系统还包括滑块组件，所述滑块组件包括滑块47以及竖直设置的滑槽48，所述滑槽48与机架1相固定，所述滑块47的一端设置于滑槽48内并沿着滑槽48方向滑动，所述滑块47的另一端固定于顶板44的上部；滑块47为长条状结构，滑块47的上端设置有凸块，滑块47通过上端的凸块在滑槽48内滑动，滑块47的下端向下延伸至顶板44的上部并与之相固定，滑块47在滑槽48内滑动的过程中，滑块47带动顶板44上下移动；
在更为优选的实施例中，所述顶板44上开设有顶板通孔442，所述顶板通孔442的位置与所述拉力计42的位置相对应，且所述顶板通孔442的尺寸大于拉力计42的横截面尺寸。拉力计42的上端与机架1相固定，拉力计42的牵引端，即拉力计42的下端穿过顶板44上的顶板通孔442向下延伸，同时，当顶板44在抬升的过程中超过拉力计42的高度，顶板44上开设的顶板通孔442也能够有效避免顶板44与拉力计42之间发生干涉，从而对拉力计42或者顶板44造成破坏。
在某些优选的实施例中，该电芯体积测量装置还包括烟雾报警器7，所述烟雾报警器7设置于机架1的上方。烟雾报警器7用于检测该装置的周围是否发生火情，对该装置所在环境起到烟雾预警的作用，保护该电芯体积测量装置以及该装置使用者的安全。
在某些优选的实施例中，该电芯体积测量装置还包括万向轮8，所述万向轮8的个数为4个，分别设置于机架的底部边角处，其有益效果在于，方便移动电芯体积测量装置的位置。
发明人还提供了如下几种利用上述技术方案所述的电芯体积测量装置测量电芯体积的方法，
第一种测量电芯体积的方法包括以下步骤：
用拉力计42测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计42测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器2中液体的密度；
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F拉3＝F拉2；
用拉力计42测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4；
根据以下公式计算出电芯辅件以及电芯的体积；
根据以下公式计算出电芯的体积。
V0＝V2-V1
第二种测量电芯体积的方法包括以下步骤：
用拉力计42测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计42测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器2中液体的密度；
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配1＝F拉1，
用拉力计42测量带电芯辅件的电芯在空中空载的拉力，读数记为F拉3，
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配2＝F拉1-ρ液gV1，
用拉力计42测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4，
根据以下公式计算出电芯的体积。
第三种测量电芯体积的方法包括以下步骤：
用拉力计42测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计42测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器2中液体的密度；
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配1＝F拉1，
用拉力计42测量带电芯辅件的电芯在空中空载的拉力，读数记为F拉3，
去除配重系统，
用拉力计42测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4，
根据以下公式计算出电芯的体积。
第四种测量电芯体积的方法包括以下步骤：
用拉力计42测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计42测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器2中液体的密度；
在无配重系统的状态下，用拉力计42测量带电芯辅件的电芯在空中空载的拉力，读数记为F拉3，
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配2＝F拉1-ρ液gV1
用拉力计42测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4，
根据以下公式计算出电芯的体积。
上述四种测量电芯体积的方法中，所述电芯辅件包括托盘41，电芯辅件包括托盘41与夹具。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (12)
1.一种电芯体积测量装置，包括：
机架，
容器，所述容器用于盛装浸没待测物的液体，
配重系统，所述配重系统设置于机架上，通过加载的配重物向上牵拉待测物，
拉力系统，所述拉力系统设置于机架上，与配重系统共同向上牵拉待测物，拉力系统设置有拉力计，所述拉力计用于测量拉力系统作用于待测物上的拉力参数。
2.根据权利要求1所述的电芯体积测量装置，其特征在于：所述拉力系统还包括托盘，所述托盘悬挂于拉力计的下方且浸没于容器液体内，所述待测物放置于所述托盘内。
3.根据权利要求1所述的电芯体积测量装置，其特征在于：所述配重系统还包括补偿部件以及配重块，所述补偿部件以及配重块通过牵引绳共同向上牵拉待测物，所述补偿部件的牵拉参数可调节。
4.根据权利要求1所述的电芯体积测量装置，其特征在于：所述配重系统还包括牵引组件，所述牵引组件包括固定座以及滑轮，所述固定座设置于机架上，所述滑轮固定于固定座上，所述牵引绳跨设于滑轮上。
5.根据权利要求1所述的电芯体积测量装置，其特征在于：所述拉力系统还包括顶板以及支撑柱，所述顶板设置于容器的上方，所述顶板上开设有连接孔，所述支撑柱的下端固定于机架上，所述支撑柱的上端向上延伸并贯穿所述连接孔，所述支撑柱与所述连接孔之间通过轴承相连接。
6.根据权利要求5所述的电芯体积测量装置，其特征在于：所述拉力系统还包括滑块组件，所述滑块组件包括滑块以及竖直设置的滑槽，所述滑槽与机架相固定，所述滑块的一端设置于滑槽内并沿着滑槽方向滑动，所述滑块的另一端固定于顶板的上部。
7.根据权利要求5所述的电芯体积测量装置，其特征在于：所述顶板上开设有顶板通孔，所述顶板通孔的位置与所述拉力计的位置相对应，且所述顶板通孔的尺寸大于拉力计的横截面尺寸。
8.一种利用权利要求1-7任意一项所述的电芯体积测量装置测量电芯体积的方法，包括以下步骤：
用拉力计测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器中液体的密度；
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F拉3＝F拉2；
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4；
根据以下公式计算出电芯辅件以及电芯的体积；
根据以下公式计算出电芯的体积。
V0＝V2-V1 。
9.一种利用权利要求1-7任意一项所述的电芯体积测量装置测量电芯体积的方法，包括以下步骤：
用拉力计测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器中液体的密度；
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配1＝F拉1，
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在空中空载的拉力，读数记为F拉3，
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配2＝F拉1-ρ液gV1，
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4，
根据以下公式计算出电芯的体积。
。
10.一种利用权利要求1-7任意一项所述的电芯体积测量装置测量电芯体积的方法，包括以下步骤：
用拉力计测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器中液体的密度；
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配1＝F拉1，
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在空中空载的拉力，读数记为F拉3，
去除配重系统，
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4，
根据以下公式计算出电芯的体积。
。
11.一种利用权利要求1-7任意一项所述的电芯体积测量装置测量电芯体积的方法，包括以下步骤：
用拉力计测量电芯辅件在空中空载的质量，读数记为F拉1，所述电芯辅件包括电芯外带的夹具；
用拉力计测量电芯辅件在容器液体内的拉力，读数记为F拉2；
根据以下公式计算出电芯辅件的体积，其中，ρ液为容器中液体的密度；
在无配重系统的状态下，用拉力计测量带电芯辅件的电芯在空中空载的拉力，读数记为F拉3，
调整配重系统，使得配重系统所能提供的拉力值F配2＝F拉1-ρ液gV1
用拉力计测量带电芯辅件的电芯在容器液体内的拉力，读数记为F拉4，
根据以下公式计算出电芯的体积。
。
12.根据权利要求8-11任一权利要求所述的测量电芯体积的方法，其特征在于：所述电芯体积测量装置为权利要求2所述的电芯体积测量装置，所述电芯辅件还包括托盘。
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