CN208887726U - 一种蓄电池体积变化的监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池体积变化的监测装置，所述装置包括容置待测蓄电池的测试箱；所述测试箱与外界密封，所述测试箱内设置有不导电液体；所述测试箱上设置有待测蓄电池充放电的充放电引出孔和显示所述测试箱内不导电液体液位的液位导管，所述充放电引出孔内设置有第一密封件。本实用新型的蓄电池体积变化的监测装置，能准确监测蓄电池的体积变化情况，也能在各种环境下、长时间连续监测。

Description

一种蓄电池体积变化的监测装置

技术领域

本实用新型涉及电池制造技术，具体涉及一种蓄电池体积变化的监测装置。

背景技术

蓄电池，如锂电池在充放电过程中会发生体积的膨胀和收缩；在长期使用过程中会产生气体，导致体积膨胀。通过确认锂电池的体积变化情况可以为锂电池安全性设计和使用寿命设计等提供极具参考价值的信息。现有监测这种体积变化的方法主要为排水法，通过测量锂电池浸没在水中排出水的体积或者通过称量排出水的质量等价还原出锂电池的体积变化。这类测试方法主要存在以下几个缺陷：1)由于水的表面张力问题，在测量大锂电池时，测试数据偏差过大；2)由于水的凝固点为零摄氏度，无法用于测量零度以下工作的锂电池的体积变化；3)由于实际使用的环境是持续变化的，这类测试方法无法长时间连续监测锂电池在实际工作环境下的体积变化。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型期望提供一种蓄电池体积变化的监测装置，能准确监测蓄电池的体积变化情况，也能在各种环境下、长时间连续监测。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种蓄电池体积变化的监测装置，所述装置包括容置待测蓄电池的测试箱；所述测试箱与外界密封，所述测试箱内设置有不导电液体；所述测试箱上设置有待测蓄电池充放电的充放电引出孔和显示所述测试箱内不导电液体液位的液位导管，所述充放电引出孔内设置有第一密封件。

上述方案中，所述装置还包括测温部件，所述测试箱上还设置有测温引出管，所述测温部件的测温杆通过所述测温引出管进入所述测试箱的不导电液体中；所述测温引出管和所述测温部件、所述测温引出管和所述测试箱之间都密封连接。

上述方案中，所述装置还包括定时监测所述液位导管内的不导电液体液位变化情况的液位监测部件，所述液位监测部件设置在所述液位导管周边。

上述方案中，所述液位监测部件为摄像头，所述摄像头的摄制方向对准所述液位导管。

上述方案中，所述装置还包括保温箱，所述测试箱和所述液位监测部件均设置于所述保温箱内。

上述方案中，所述不导电液体的凝固点低于-30℃，所述不导电液体在常温下的饱和蒸汽压小于133.32Pa。

上述方案中，所述测试箱包括箱体和上盖板，所述上盖板通过卡扣固定在所述箱体上端；所述箱体和所述上盖板的相接处均设有第二密封件。

上述方案中，所述待测蓄电池的正负极耳连接有充放电的引出线，所述引出线通过所述充放电引出孔伸出所述测试箱。

上述方案中，所述测温引出管内设置有第三密封件，所述测温部件的测温杆穿过所述第三密封件进入所述测试箱的不导电液体中；所述测温引出管和所述测试箱为一体成形。

上述方案中，液位导管的外表面设置有液位刻度，所述液位导管内设置有指示液位的浮块。

本实用新型的蓄电池体积变化的监测装置，包括容置待测蓄电池的测试箱；所述测试箱与外界密封，所述测试箱内设置有不导电液体；所述测试箱上设置有待测蓄电池充放电的充放电引出孔和显示所述测试箱内不导电液体液位的液位导管，所述充放电引出孔内设置有第一密封件；可见，本实用新型的蓄电池体积变化的监测装置，将待测蓄电池放置在充满不导电液体、且密封的测试箱内，通过测量不导电液体的液位变化，获得待测蓄电池的体积变化情况；能准确监测蓄电池的体积变化情况，也能在各种环境下、长时间连续监测。

本实用新型的其他有益效果将在具体实施方式中结合具体技术方案进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例蓄电池体积变化的监测装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在本实用新型实施例记载中，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，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的具体含义。

需要说明的是，本实用新型实施例中如有涉及的术语“第一\第二\第三”，仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\ 第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二 \第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本实用新型实施例提供了一种蓄电池体积变化的监测装置，所述装置可以包括容置待测蓄电池的测试箱；所述测试箱与外界密封，所述测试箱内设置有不导电液体；所述测试箱上设置有待测蓄电池充放电的充放电引出孔和显示所述测试箱内不导电液体液位的液位导管，所述充放电引出孔内设置有第一密封件。所述待测蓄电池是浸没在所述不导电液体里的，因此不导电液体需要不导电。所述第一密封件可以由橡胶材质制成。

本实用新型实施例的原理：将待测蓄电池放置在充满不导电液体、且密封的测试箱内，通过测量不导电液体的液位变化，获得待测蓄电池的体积变化情况；能准确监测蓄电池的体积变化情况，也能在各种环境下、长时间连续监测。

在一种实施方式中，所述装置还可以包括测温部件，所述测试箱上还设置有测温引出管，所述测温部件的测温杆通过所述测温引出管进入所述测试箱的不导电液体中；所述测温引出管和所述测温部件、所述测温引出管和所述测试箱之间都密封连接。这样，可以获知测量时，不导电液体的温度，更好了解待测蓄电池的工作环境温度。当然，如果测量时室内环境温度比较稳定，不设置测温部件也是可以的。

在一种实施方式中，所述装置还可以包括定时监测所述液位导管内的不导电液体液位变化情况的液位监测部件，所述液位监测部件设置在所述液位导管周边。所述液位监测部件监测的频率可以根据蓄电池的类型确定，体积变化快的，监测频率高一些。具体地，所述液位监测部件可以是摄像头，所述摄像头的摄制方向对准所述液位导管。摄像头可以通过定时拍摄的所述液位导管的液位图片，监测所述不导电液体的液位变化，当然，里面可能还涉及到图像识别和处理技术，对于液位识别，还是比较常规的图像识别和处理技术，不作介绍。能够理解，所述液位监测部件可以是其它部件，例如可以是光电传感器。

在一种实施方式中，所述装置还可以包括保温箱，所述测试箱和所述液位监测部件均设置于所述保温箱套内。所述保温箱可以提供测试所需要的环境温度，例如可以模拟在夏天户外的温度50°，也可以模拟冬天户外的温度，零下 10°等。如果所述液位监测部件的分辨率足够高的话，也可以将所述液位监测部件设置在所述保温箱外，保温箱在所述测试箱的液位刻度处的材质设为透明。

在一种实施方式中，所述不导电液体的特性可以是：凝固点低于-30℃的、在常温下的饱和蒸汽压小于133.32Pa；凝固点低于-30℃，是便于测量低温下蓄电池的体积变化，常温下的饱和蒸汽压小于133.32Pa，是说明所述不导电液体为低挥发性物质，不会因为挥发快而影响蓄电池体积的测量；这里的常温是指 20℃。能够理解，其它不导电液体也是可以的，不过测量会有局限，例如只能在某一温度范围测试、测量精度会有差别。

在一种实施方式中，所述测试箱可以包括箱体和上盖板，所述上盖板通过卡扣固定在所述箱体上端；所述箱体和所述上盖板的相接处均设有第二密封件。这样，便于将所述待测蓄电池和不导电液体放入并密封。所述第二密封件也可以由橡胶材质制成。

在一种实施方式中，所述待测蓄电池的正负极耳可以连接有充放电的引出线，所述引出线通过所述充放电引出孔伸出所述测试箱。这样，便于对所述待测蓄电池进行充放电。如果有无线充电装置，则不设置充放电的引出线也是可以的。

在一种实施方式中，所述测温引出管内可以设置有第三密封件，所述测温部件的测温杆穿过所述第三密封件进入所述测试箱的不导电液体中；所述测温引出管和所述测试箱为一体成形。所述测温引出管和所述测试箱为一体成形，则所述测温引出管和所述测试箱之间是密封的，所述测温部件的测温杆穿过所述第三密封件进入所述测试箱的不导电液体中，则所述测温引出管和外界也是密封的；所述第三密封件也可以由橡胶材质制成。能够理解，测温方式也可以是其它方式，例如可以是红外线测温等。

在一种实施方式中，液位导管的外表面可以设置有液位刻度，所述液位导管内可以设置有指示液位的浮块。这样，查看液位更清楚。能够理解，设置其它方式也是可以的，例如，可以将不导电液体设置为明显区别液位导管的颜色，通过颜色反差确定液位等。

以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例提供了一种蓄电池体积变化的监测装置，如图1所示，所述装置包括容置待测蓄电池的测试箱11；所述测试箱11与外界密封，所述测试箱11 内设置有不导电液体21；所述测试箱11上设置有待测蓄电池充放电的充放电引出孔31和显示所述测试箱11内不导电液体21液位的液位导管211，所述充放电引出孔31内设置有第一密封件(未在图中示出)。所述第一密封件可以由橡胶材质制成。

本实施例中，所述蓄电池为铝壳锂电池，所述不导电液体为硅油。

本实施例中，所述装置还包括测温部件，所述测试箱11上还设置有测温引出管41，所述测温部件的测温杆411通过所述测温引出管41进入所述测试箱 11的不导电液体21中；所述测温引出管41和所述测温部件、所述测温引出管41和所述测试箱11之间都密封连接。这样，可以获知测量时不导电液体21的温度，更好了解待测蓄电池的工作环境温度。本实施例中，所述测温杆411为热电偶。

本实施例中，所述装置还包括定时监测所述液位导管211内的不导电液体 21液位变化情况的液位监测部件51，所述液位监测部件51设置在所述液位导管211周边。具体地，所述液位监测部件51可以是摄像头，所述摄像头的摄制方向对准所述液位导管211。摄像头可以通过定时拍摄的所述液位导管211的液位图片，监测所述不导电液体21的液位变化。所述摄像头拍摄的时间间隔可以根据蓄电池的类型确定，体积变化快的，时间间隔短一些。

本实施例中，所述装置还包括保温箱(未在图中示出)，所述测试箱11和所述液位监测部件51均设置于所述保温箱套内。所述保温箱可以提供测试所需要的环境温度，例如可以模拟在夏天户外的温度50°，也可以模拟冬天户外的温度，零下10°等。

本实施例中，所述不导电液体21的凝固点低于-30℃，所述不导电液体21 在常温下的饱和蒸汽压小于133.32Pa；凝固点低于-30℃，便于测量低温下蓄电池的体积变化，常温下的饱和蒸汽压小于133.32Pa，保证所述不导电液体21 不会因为挥发快而影响蓄电池体积的测量。

本实施例中，所述测试箱11包括箱体111和上盖板112，所述上盖板112 通过卡扣固定在所述箱体111上端；所述箱体111和所述上盖板112的相接处均设有第二密封件113。这样，便于将所述待测蓄电池和不导电液体21放入并密封。所述第二密封件113也可以由橡胶材质制成。

本实施例中，所述待测蓄电池的正负极耳可以连接有充放电的引出线311，所述引出线311通过所述充放电引出孔31伸出所述测试箱11。这样，便于对所述待测蓄电池进行充放电。如果有无线充电装置，则不设置充放电的引出线 311也是可以的。

本实施例中，所述测温引出管41内设置有第三密封件412，所述测温部件的测温杆穿过所述第三密封件412进入所述测试箱11的不导电液体21中；所述测温引出管41和所述测试箱11为一体成形。所述测温引出管41和所述测试箱11为一体成形，则所述测温引出管41和所述测试箱11之间是密封的，所述测温部件的测温杆穿过所述第三密封件412进入所述测试箱11的不导电液体 21中，则所述测温引出管41和外界也是密封的；所述第三密封件412也可以由橡胶材质制成。

本实施例中，液位导管211的外表面设置有液位刻度，所述液位导管211 内可以设置有指示液位的浮块212。这样，查看液位更清楚。

为了更清楚的了解本实用新型实施例，下面介绍监测过程：

步骤101：确定铝壳锂电池的初始体积V0；可以用简单排水法测量，也可以通过测量铝壳锂电池的长、宽、高之后计算得到；

步骤102：将铝壳锂电池放入测试箱11中，盖上上盖板112，正负极耳从上盖板112引出，连接外部电路；

步骤103：锁住卡扣，将上盖板112与测试箱11密封。从测温引出管41 将硅油倒入测试箱11内，直到液面高度高于盖板上平面，可左右倾斜测试箱 11，确保内部气体完全排出。

步骤104：将带有测温杆411的橡胶塞密封测温引出管41，确保密封时无气体残留。

步骤105：检查各个连接密封部位，确保没有液体泄漏。

步骤106：将测试箱11置于水平台面上，记录此时浮块212读数K0，测温杆411读数T0。

步骤107：将测试箱11和液位监测部件51放入高温箱中，液位监测部件 51，即摄像头的摄制方向对准所述液位导管211。

步骤108：当测温杆411显示的温度达到设定温度后，保温30min。记录此时浮块212读数K1，测温杆411读数T1。

步骤109：对铝壳锂电池进行充放电测试，并获得体积变化情况。通过摄像头观察浮块212对应刻度的变化K2···Kn，可以得到对应测试温度条件下，不同荷电状态(SOC，State of Charge)条件下铝壳锂电池体积的一个实时变化值。

铝壳锂电池T1温度下体积：

V1＝V0+(K1-K0) (1)

在进行充电测试中，10％SOC读数K2，20％SOC读数K3·····

对应10％SOC，铝壳锂电池体积变化率：

体积变化率＝(K2-K1)/V1 (2)

对应20％SOC体积变化率：

体积变化率＝(K3-K1)/V1···· (3)

通过表达式(2)、(3)能够获得铝壳锂电池的体积变化情况。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓄电池体积变化的监测装置，其特征在于，所述装置包括容置待测蓄电池的测试箱；所述测试箱与外界密封，所述测试箱内设置有不导电液体；所述测试箱上设置有待测蓄电池充放电的充放电引出孔和显示所述测试箱内不导电液体液位的液位导管，所述充放电引出孔内设置有第一密封件。

2.根据权利要求1所述的蓄电池体积变化的监测装置，其特征在于，所述装置还包括测温部件，所述测试箱上还设置有测温引出管，所述测温部件的测温杆通过所述测温引出管进入所述测试箱的不导电液体中；所述测温引出管和所述测温部件、所述测温引出管和所述测试箱之间都密封连接。

3.根据权利要求1或2所述的蓄电池体积变化的监测装置，其特征在于，所述装置还包括定时监测所述液位导管内的不导电液体液位变化情况的液位监测部件，所述液位监测部件设置在所述液位导管周边。

4.根据权利要求3所述的蓄电池体积变化的监测装置，其特征在于，所述液位监测部件为摄像头，所述摄像头的摄制方向对准所述液位导管。

5.根据权利要求3所述的蓄电池体积变化的监测装置，其特征在于，所述装置还包括保温箱，所述测试箱和所述液位监测部件均设置于所述保温箱内。

6.根据权利要求5所述的蓄电池体积变化的监测装置，其特征在于，所述不导电液体的凝固点低于-30℃，所述不导电液体在常温下的饱和蒸汽压小于133.32Pa。

7.根据权利要求1或2所述的蓄电池体积变化的监测装置，其特征在于，所述测试箱包括箱体和上盖板，所述上盖板通过卡扣固定在所述箱体上端；所述箱体和所述上盖板的相接处均设有第二密封件。

8.根据权利要求1或2所述的蓄电池体积变化的监测装置，其特征在于，所述待测蓄电池的正负极耳连接有充放电的引出线，所述引出线通过所述充放电引出孔伸出所述测试箱。

9.根据权利要求2所述的蓄电池体积变化的监测装置，其特征在于，所述测温引出管内设置有第三密封件，所述测温部件的测温杆穿过所述第三密封件进入所述测试箱的不导电液体中；所述测温引出管和所述测试箱为一体成形。

10.根据权利要求1或2所述的蓄电池体积变化的监测装置，其特征在于，液位导管的外表面设置有液位刻度，所述液位导管内设置有指示液位的浮块。