CN208860509U - 一种膨胀力测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膨胀力测试装置，属于电池测试设备技术领域，包括两个固定板、两个活动板、弹性体、压力传感器及施压组件。两个固定板之间连接有导柱和底板，底板上设置有刻度线；导柱穿设于两个活动板，两个活动板、两个固定板之间形成第一容纳腔、第二容纳腔和第三容纳腔，第二容纳腔位于第一容纳腔和第三容纳腔之间；弹性体及压力传感器中的一个位于第一容纳腔内，另一个位于第二容纳腔内，设有弹性体的容纳腔夹持电池模组。施压组件位于第三容纳腔内，能带动靠近第三容纳腔的活动板沿导柱滑动将电池模组、压力传感器、弹性体夹紧。本实用新型能测量电池模组在充放电循环过程中的真实膨胀力的。

Description

一种膨胀力测试装置

技术领域

本实用新型涉及电池测试设备技术领域，尤其涉及一种膨胀力测试装置。

背景技术

锂离子电池以其能量密度高，工作电压高、自放电低、充电效率高，循环寿命长及无记忆效应等优点，在消费电子产品、航天、储能及新能源汽车等领域得到越来越广泛的应用。

锂离子电池在其制造和使用过程中，由于锂离子的嵌入或脱出会带来电芯的厚度变化，即电芯充电时，锂离子从正极脱出，并嵌入负极，引起负极层间距增大，从而出现膨胀现象，电芯厚度越大，膨胀量越大；另一方面，锂离子在充放电过程中，由于发生化学反应产生气体，生成的气体造成电芯内压升高，增加了电芯的膨胀行为，而在装配电池模组时一般会在电池模组的各个电芯之间放置一泡棉，同时会对电池模组施加一定的预紧力，以提高和改善电池模组的循环性能，如果锂离子电池的膨胀程度较大，会导致对其施加预紧力的结构产生变形破坏，甚至引发安全事故。

因此，包括一个或多个电芯的电池模组在充放电循环过程中真实膨胀力的测试就极为重要，它可以作为评估电芯或电池模组结构是否安全的一个关键因素。目前的测试装置一般是针对特定的电池模组，无法对不同类型的电芯或电池模组进行测试，不仅测试结果误差较大，而且无法对电芯或电池模组在充放电循环过程中的真实膨胀力进行测量记录。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种膨胀力测试装置，实现对不同类型电池模组膨胀力的测试，并且能够对电池模组在充放电循环过程中的真实膨胀力进行测量。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种膨胀力测试装置，包括：

两个固定板，两个所述固定板之间连接有平行设置的导柱和底板，所述底板上设置有刻度线；

两个活动板，所述导柱穿设于两个所述活动板，且两个所述活动板、两个所述固定板之间形成第一容纳腔、第二容纳腔和第三容纳腔，所述第二容纳腔位于所述第一容纳腔和所述第三容纳腔之间；

弹性体及压力传感器，两者中的一个位于所述第一容纳腔内，另一个位于所述第二容纳腔内，其中夹设有所述弹性体的容纳腔用于夹持电池模组；

施压组件，能够带动靠近所述第三容纳腔的所述活动板沿所述导柱滑动将所述电池模组、所述压力传感器、所述弹性体夹紧。

进一步地，所述压力传感器位于所述第一容纳腔内，且固设于所述固定板，所述弹性体位于所述第二容纳腔内，且固设于其中一个所述活动板。

进一步地，所述压力传感器位于所述第二容纳腔内，且固设于其中一个所述活动板，所述弹性体位于所述第一容纳腔内，且固设于所述固定板。

进一步地，所述弹性体为热固性弹性体或热塑性弹性体。

进一步地，所述施压组件包括螺杆和凸台，所述螺杆穿过靠近所述第三容纳腔的所述固定板连接于所述凸台，能够通过所述凸台带动靠近所述第三容纳腔的所述活动板滑动。

进一步地，靠近所述第三容纳腔的所述固定板上开设有第一通孔，所述第一通孔内设置有套筒，所述套筒沿其轴向开设有螺纹孔，所述螺杆穿设于所述螺纹孔。

进一步地，在所述底板的垂线方向上，所述活动板与所述底板之间设置有间隙。

进一步地，所述导柱设置有四个，且四个所述导柱分别连接于每个所述固定板的四个角。

进一步地，所述固定板包括第一固定板和第二固定板，所述第二固定板沿垂直所述底板的方向开设有第一固定孔，所述底板与所述第一固定孔相对的位置开设有第二固定孔，紧固件穿过所述第二固定孔和第一固定孔实现所述第二固定板和所述底板的连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的膨胀力测试装置，通过设置两个活动板，能够根据电池模组的类型和结构尺寸，调整两个活动板的位置来实现电池模组的夹持。

通过施压组件带动靠近第三容纳腔的活动板沿导柱滑动，并且通过观察刻度线，在两个活动板中的一个到达预设位置时停止，将电池模组、压力传感器和弹性体夹紧，对电池模组施加一定的预紧力，其中预设位置根据需要进行设置，预紧力等同于电池模组实际工作过程中受到的夹紧力，弹性体为电池模组的膨胀提供缓冲空间。随后对电池模组进行充放电循环，由于靠近第三容纳腔的活动板被施压组件固定，因此电池模组的膨胀一方面会对弹性体施加作用力而挤压弹性体；另一方面会对另一个活动板施加作用力，压力传感器通过检测这个活动板对其施加的作用力检测电池模组膨胀力的大小及变化，实现对电池模组在充放电循环过程中真实膨胀力的测量。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的膨胀力测试装置的结构示意图一；

图2是本实用新型实施例一提供的膨胀力测试装置的结构示意图二；

图3是本实用新型实施例一提供的膨胀力测试装置的爆炸视图；

图4是本实用新型实施例一提供的第二固定板的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的底板的结构示意图；

图6是本实用新型实施例一提供的第一固定板的结构示意图；

图7是本实用新型实施例一提供的第一活动板的结构示意图；

图8是本实用新型实施例一提供的第二活动板的结构示意图；

图9是本实用新型实施例二提供的膨胀力测试装置的结构示意图。

图中：

11、第一固定板；111、第一通孔；112、第一沉头孔；12、第二固定板；121、第一固定孔；122、第二沉头孔；13、导柱；14、底板；141、刻度线；142、方形槽；143、第二固定孔；

21、第一活动板；22、第二活动板；201、第二通孔；23、导套；

3、弹性体；

4、压力传感器；

51、螺杆；52、套筒；53、凸台；

6、电池模组；61、电芯；

7、定位挡块。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

实施例一

如图1至图8所示，本实施例提供了一种膨胀力测试装置，用于测量电芯61或者电池模组6在充放电过程中膨胀力的测量，当然也可以用于其他需要测量膨胀力的结构，本实施例以电池模组6为例进行说明，电池模组6包括一个或多个电芯61。

该膨胀力测试装置包括两个固定板、两个活动板、弹性体3、压力传感器4、连接于压力传感器4的控制器(图中未示出)和施压组件。其中，两个固定板分别为第一固定板11和第二固定板12，第一固定板11和第二固定板12平行设置，且第一固定板11和第二固定板12连接有平行设置的导柱13和底板14，底板14上设置有刻度线141。两个活动板分别为第一活动板21和第二活动板22，第一活动板21和第二活动板22均位于第一固定板11和第二固定板12之间，第一活动板21和第二活动板22相互平行，且均平行于第一固定板11，第一固定板11、第一活动板21、第二活动板22和第二固定板12从右至左依次设置。

第二活动板22和第二固定板12之间形成第一容纳腔，第一活动板21和第二活动板22之间形成第二容纳腔，第一活动板21和第一固定板11之间形成第三容纳腔。在本实施例中，压力传感器4位于第二容纳腔内，且固设于第一活动板21，弹性体3位于第一容纳腔内，且固设于第二固定板12，第一容纳腔用于夹持电池模组6。施压组件位于第三容纳腔内，能够带动第一活动板21沿导柱13滑动将电池模组6、压力传感器4和弹性体3夹紧。

通过设置两个活动板，能够根据电池模组6的类型和结构尺寸，调整两个活动板的位置来实现电池模组6的夹持。通过施压组件带动第一活动板21沿导柱13滑动，并且通过观察刻度线141，在第一活动板21或第二活动板22到达预设位置时停止，将电池模组6、压力传感器4和弹性体3夹紧，对电池模组6施加一定的预紧力，其中预设位置(比如真实情况下电池模组6装配之后的长度)根据需要进行设置，预紧力等同于电池模组6实际工作过程中受到的夹紧力，弹性体3(等同于泡棉)为电池模组6的膨胀提供缓冲空间。随后对电池模组6进行充放电循环，由于第一活动板21被施压组件固定，因此电池模组6的膨胀一方面会对弹性体3施加作用力而挤压弹性体3，另一方面会对第二活动板22施加作用力，压力传感器4通过检测第二活动板22对其施加的作用力检测电池模组6膨胀力的大小及变化，实现对电池模组6在充放电循环过程中真实膨胀力的测量。

在本实施例中，弹性体3为热塑性弹性体或热固性弹性体，如图3所示，为了实现对弹性体3的固定，该膨胀力测试装置还包括定位挡块7，两个定位挡块7平行设置，且每个定位挡块7均连接于第二固定板12，弹性体3位于两个定位挡块7和第二固定板12之间，电池模组6抵接于弹性体3，当电池模组6在充放电循环过程中发生膨胀时会压缩弹性体3，进而可通过弹性体3的压缩量变化得出电池模组6的膨胀量。当电池模组6膨胀量过大，超过弹性体3的最大压缩量时，弹性体3不再收缩，可通过压力传感器4检测出电池模组6的最大膨胀力。

如图4所示，第二固定板12沿垂直底板14的方向开设有第一固定孔121，如图5所示，底板14上与第一固定孔121相对的位置开设有第二固定孔143，紧固件穿过第二固定孔143和第一固定孔121实现第二固定板12和底板14的连接，底板14的另一端未连接第一固定板11。在本实施例中，第一固定孔121为螺纹孔，第二固定孔143为通孔，紧固件为穿过第二固定孔143且与螺纹孔螺纹连接的螺钉，第一固定孔121、第二固定孔143均设置有三个且一一对应，相应地，螺钉也设置有三个。

此外，为了减轻底板14的重量，便于该膨胀力测试装置的搬运，底板14上沿其长度方向开设有两个方形槽142，在两个方形槽142的共同的两个相对侧均设置有刻度线141，也就底板14上表面在其长度方向的两侧均设置有刻度线141，通过设置底板14与两个活动板相配合实现对电池模组6的精确限位，防止电池模组6在放置过程中出现倾斜或偏移，而且设置刻度线141，可使得电池模组6被夹紧后的长度等于实际情况下电池模组6装配后的长度，即而使电池模组6受到的预紧力等于实际情况下受到的夹紧力。

另外，为了避免电池模组6在夹紧时或者充放电循环过程中移动时活动板与底板14接触，影响电池模组6的膨胀，在底板14的垂线方向上，第一活动板21和第二活动板22均与底板14之间设置有间隙，间隙的长度优选为2-3mm。

如图3所示，在本实施例中，导柱13设置有四个，且四个导柱13分别连接于两个固定板的四个角。具体而言，参照图4和图6，第一固定板11上开设有四个第一沉头孔112，第二固定板12开设有分别与四个第一沉头孔112正对的四个第二沉头孔122，每个导柱13的两端位于正对的一个第一沉头孔112和第二沉头孔122内，第一沉头孔112和第二沉头孔122均为阶梯孔，两端的直径大于中间段的直径，每个导柱13的两端沿其轴向均开设有螺纹孔，每个导柱13均通过两个螺钉分别穿过相对的第一沉头孔112和第二沉头孔122与导柱13的两个螺纹孔螺纹连接，实现将四个导柱13固定于第一固定板11和第二固定板12之间。

如图3和图6所示，第一固定板11上开设有第一通孔111，第一通孔111内设置有套筒52，套筒52沿其轴向设置有螺纹孔。施压组件包括螺杆51和凸台53，凸台53位于第三容纳腔内，螺杆51与套筒52的螺纹孔螺纹连接，且一端连接于凸台53。通过转动螺杆51能够通过凸台53与第一活动板21抵接并推动第一活动板21来实现带动第一活动板21沿导柱13滑动。

如图7和图8所示，第一活动板21和第二活动板22的四个角均开设有第二通孔201，每个第二通孔201内均设置有一导套23，每个导套23沿其轴向开设有第三通孔，每个导柱13分别穿设于第一活动板21和第二活动板22上两个相对的导套23。通过设置导套23，能够保证第一活动板21和第二活动板22沿导柱13的轴向运动，且减小第一活动板21、第二活动板22和导向柱13之间的摩擦力。

以下将对该膨胀力测试装置的工作过程进行详细的说明。

1.根据电池模组6的结构尺寸，转动螺杆51使得凸台53与第一活动板21脱离接触，随后可通过手动带动第一活动板21向远离第二活动板22的方向移动，进而通过调整第二活动板22和第二固定板12之间的距离，将电池模组6放入第二容纳腔内。

2.通过反向转动螺杆51使得凸台53抵接于第一活动板21，继续转动螺杆51推动第一活动板21向靠近第二活动板22的方向移动，当压力传感器4与第二活动板22接触后带动第二活动板22一起运动并逐渐挤压电池模组6，待第一活动板21或第二活动板22到达刻度线141上的预设位置时，停止转动螺杆51，此时压力传感器4与第二活动板22紧密接触，电池模组6与弹性体3紧密接触，且弹性体3具有一定程度的收缩，模拟电池模组6在真实工作过程中受到一定的预紧力，并且挤压各个电芯61之间的泡棉。

3.对电池模组6进行充放电，在充放电循环过程中，通过压力传感器4实时监测电池模组6的膨胀力，而且根据弹性体3在充放电初始时的压缩量和充放电循环完成后弹性体3的收缩量之间的差得出电池模组6的膨胀力、或者根据压力传感器4在充放电初始时测得膨胀力和放电循环完成后测得膨胀力的差值得出电池模组6的膨胀力，另外可根据测试初始弹性体3和测试完成后弹性体3的变形量来得出电池模组6的膨胀量。

实施例二

如图9所示，本实施例中的膨胀力测试装置与实施例一中的膨胀力测试装置基本相同，不同之处在于：压力传感器4位于第一容纳腔内，且固设于第二固定板12，弹性体3位于第二容纳腔内，且固设于第二活动板22，第二容纳腔用于夹持电池模组6。

实施例三

本实施例中的膨胀力测试装置与实施一中的膨胀力测试装置基本相同，不同之处在于：该膨胀力测试装置不包括弹性体，能够对电池模组在充放电循环过程中的膨胀力进行较为粗略的测量，但是所测到的最大膨胀力是与电池模组在真实工作过程中的最大膨胀力是相同的。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种膨胀力测试装置，其特征在于，包括：

两个固定板，两个所述固定板之间连接有导柱(13)和底板(14)，所述底板(14)上设置有刻度线(141)；

两个活动板，所述导柱(13)穿设于两个所述活动板，且两个所述活动板、两个所述固定板之间形成第一容纳腔、第二容纳腔和第三容纳腔，所述第二容纳腔位于所述第一容纳腔和所述第三容纳腔之间；

弹性体(3)及压力传感器(4)，两者中的一个位于所述第一容纳腔内，另一个位于所述第二容纳腔内，其中夹设有所述弹性体(3)的容纳腔用于夹持电池模组(6)；

施压组件，能够带动靠近所述第三容纳腔的所述活动板沿所述导柱(13)滑动将所述电池模组(6)、所述压力传感器(4)、所述弹性体(3)夹紧。

2.根据权利要求1所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述压力传感器(4)位于所述第一容纳腔内，且固设于所述固定板，所述弹性体(3)位于所述第二容纳腔内，且固设于其中一个所述活动板。

3.根据权利要求1所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述压力传感器(4)位于所述第二容纳腔内，且固设于其中一个所述活动板，所述弹性体(3)位于所述第一容纳腔内，且固设于所述固定板。

4.根据权利要求1-3任一项所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述弹性体(3)为热固性弹性体或热塑性弹性体。

5.根据权利要求1所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述施压组件包括螺杆(51)和凸台(53)，所述螺杆(51)穿过靠近所述第三容纳腔的所述固定板连接于所述凸台(53)，能够通过所述凸台(53)带动靠近所述第三容纳腔的所述活动板滑动。

6.根据权利要求5所述的膨胀力测试装置，其特征在于，靠近所述第三容纳腔的所述固定板上开设有第一通孔(111)，所述第一通孔(111)内设置有套筒(52)，所述套筒(52)沿其轴向开设有螺纹孔，所述螺杆(51)穿设于所述螺纹孔。

7.根据权利要求1所述的膨胀力测试装置，其特征在于，在所述底板(14)的垂线方向上，所述活动板与所述底板(14)之间设置有间隙。

8.根据权利要求1所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述导柱(13)设置有四个，且四个所述导柱(13)分别连接于每个所述固定板的四个角。

9.根据权利要求1所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述固定板包括第一固定板(11)和第二固定板(12)，所述第二固定板(12)沿垂直所述底板(14)的方向开设有第一固定孔(121)，所述底板(14)与所述第一固定孔(121)相对的位置开设有第二固定孔(143)，紧固件穿过所述第二固定孔(143)和第一固定孔(121)实现所述第二固定板(12)和所述底板(14)的连接。