CN209820571U - 体积测量装置 - Google Patents

Abstract

一种体积测量装置，用于测量待测电芯的体积，所述体积测量装置包括：容器，用于盛装不导电液体；以及拉力机，包括拉力感测器，所述拉力感测器用于与所述待测电芯连接，并测量所述待测电芯完全容置于所述不导电液体中的拉力。由于所述拉力由所述拉力感测器直接读出，因此，能够避免人工操作的误差，提高所述待测电芯的体积测量精度，而且能够适用于任意形状的待测电芯的体积测量。

Description

体积测量装置

技术领域

本申请涉及电池领域，具体涉及一种用于测量待测电芯体积的体积测量装置。

背景技术

随着电动汽车及储能电源的迅速发展，电芯的功率密度、能量密度、安全等性能愈来愈受到研发者的关注，特别是电芯在研发、制造、使用及存储过程中的体积变化也成为电芯性能检测的一个重要的指标。

传统的电芯体积的测量方法包括游标卡尺法以及排水法等。游标卡尺法采用游标卡尺分别对电芯的长度、宽度以及高度进行测量，进而计算得到电芯的体积。然而，游标卡尺法人工操作误差难以避免，且不适用于形状不规则的电芯。排水法通过将电芯浸入水中，通过观察水位上升或所排出的水的体积得到电芯的体积。然而，排水法当水位上升变化量较少或管壁上水残留量较多时，同样存在误差，测量精度较低。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种能够适用于任意形状电芯且提高体积测量精度的体积测量装置。

本申请提供一种体积测量装置，用于测量待测电芯的体积，所述体积测量装置包括：容器，用于盛装不导电液体；以及拉力机，包括拉力感测器，所述拉力感测器用于与所述待测电芯连接，并测试所述待测电芯完全容置于所述不导电液体中的拉力。

作为优选，所述拉力机包括底座、机身以及横梁，所述容器位于所述底座上，所述机身固定于所述底座上，所述横梁可移动地设置于所述机身上，所述拉力感测器固定于所述横梁上，其中，所述横梁移动时在第一位置以及第二位置之间切换，所述横梁位于所述第一位置时使得所述待测电芯与所述容器相距设置，使所述拉力感测器还用于测试所述待测电芯的重力，所述横梁位于所述第二位置时使得所述待测电芯完全容置于所述不导电液体中。

作为优选，所述体积测量装置还包括悬挂组件，所述悬挂组件包括固定件，所述固定件连接所述拉力感测器且用于固定所述待测电芯。

作为优选，所述悬挂组件还包括固定于所述固定件的悬挂件，所述固定件通过所述悬挂件连接所述拉力感测器，所述悬挂件上设有体积刻度线。

作为优选，所述拉力机还包括夹持件，所述夹持件夹持并固定所述悬挂件，所述悬挂件通过所述夹持件连接所述拉力感测器。

作为优选，所述体积测量装置还包括加热件，所述加热件与所述容器导热性接触。

作为优选，所述容器内设有温度感测器，所述温度感测器用于感测所述不导电液体的温度。

作为优选，所述加热件为烘箱，所述烘箱位于所述底座上，所述容器容置于所述烘箱中，所述烘箱包括远离所述底座的第一表面，所述第一表面设有第一开口，所述第一开口的横截尺寸大于所述悬挂组件的最大横截尺寸。

作为优选，所述悬挂组件还包括导电夹以及导线，所述导电夹夹持所述待测电芯的极耳，所述导线的一端固定于所述导电夹，另一端穿过所述第一开口并伸出所述体积测量装置以连接电化学性能测试装置。

作为优选，所述拉力机还包括数据采集器，所述数据采集器与所述拉力感测器电性连接。

本申请通过测量所述待测电芯完全容置于所述不导电液体中的拉力，再结合所述待测电芯的重力以及所述不导电液体的密度计算获得所述待测电芯的体积，由于所述拉力由所述拉力感测器直接读出，因此，能够避免人工操作的误差，提高所述待测电芯的体积测量精度，而且能够适用于任意形状的待测电芯的体积测量。

附图说明

图1为本申请一实施方式的体积测量装置的结构示意图。

图2为本申请另一实施方式的体积测量装置的结构示意图。

图3为本申请又一实施方式的体积测量装置的结构示意图。

图4为图3所示的体积测量装置与电化学性能测试装置相连接的示意图。

主要元件符号说明

待测电芯 1

电化学性能测试装置 2

拉力机 10

底座 11

机身 12

横梁 13

拉力感测器 14

夹持件 15

数据采集器 16

容器 20

温度感测器 22

不导电液体 23

悬挂组件 30

固定件 31

悬挂件 32

导电夹 33

导线 34

加热件 41

第二开口 210

第一表面 410

第一开口 411

密封圈 412

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

请参阅图1，本申请一实施方式提供一种体积测量装置100，用于测量待测电芯1的体积。所述体积测量装置100包括容器20以及拉力机10。所述容器20用于盛装不导电液体23。所述拉力机10包括拉力感测器14。所述拉力感测器14用于与所述待测电芯1连接，并测量所述待测电芯1完全容置于所述不导电液体23中的拉力。

在本实施方式中，所述拉力机10还包括底座11、机身12以及横梁13。所述机身12固定于所述底座11上。所述横梁13设置于所述机身12上。所述拉力感测器14固定于所述横梁13上。所述体积测量装置100还包括悬挂组件30。所述悬挂组件30包括固定件31，所述固定件31连接所述拉力感测器14且用于固定所述待测电芯1。其中，所述固定件31为能够将所述待测电芯1收容于其中的框架。在其它实施方式中，所述固定件31还可以为夹具、卡勾等其它固定结构，只要能够将所述待测电芯1进行固定便可。

所述容器21为可以完全收容所述待测电芯1的烧杯或其它形状的容器。所述不导电液体23的电导率低于10^-4S/m，所述不导电液体23可选自硅油、去离子水、蒸馏水或纯净水等。所述不导电液体23的体积能完全浸润所述待测电芯1。

所述待测电芯1的体积V可以通过以下公式(1-1)计算：

V＝V₀-V₁＝F₀/ρg-V₁＝(G-F)/ρg-V₁ (1-1)

其中，V₀表示所述待测电芯1完全容置于所述不导电液体23中时所排开的不导电液体23的体积，V₁表示所述悬挂组件30容置于所述不导电液体23的部分所排开的不导电液体23的体积，F₀表示所述待测电芯1完全容置于所述不导电液体23中受到的浮力，G表示所述待测电芯1的重力，F表示所述待测电芯1完全容置于所述不导电液体23中受到的拉力，ρ表示所述不导电液体23的密度，g为重力加速度。

利用阿基米德原理，所述待测电芯1完全容置于所述不导电液体23中时所排开的不导电液体23的体积即为所述待测电芯1的体积和所述悬挂组件30容置于所述不导电液体23中的部分所排开的不导电液体23的体积之和。可以理解，当所述固定件31体积较小时，所述悬挂组件30容置于所述不导电液体23中的部分所排开的不导电液体23的体积可以忽略。此时，通过测量所述待测电芯1完全容置于所述不导电液体23中的拉力，再结合所述待测电芯1的重力以及所述不导电液体23的密度便可计算获得所述待测电芯1完全容置于所述不导电液体23中时所排开的不导电液体23的体积，从而获得所述待测电芯1的体积。由于所述拉力由所述拉力感测器14直接读出，因此，能够避免人工操作的误差，提高所述待测电芯1的体积测量精度，而且能够适用于任意形状的待测电芯1的体积测量。

在另一实施方式中，若需考虑所述悬挂组件30所排开的不导电液体23的影响以提高所述待测电芯1的体积测量精度，需要测量所述悬挂组件30所排开的不导电液体23的体积。此时，所述悬挂组件30还可包括固定于所述固定件31的悬挂件32，所述固定件31通过所述悬挂件32连接所述拉力感测器14，所述悬挂件32上设有体积刻度线。所述体积刻度线用于记录所述悬挂组件30浸入所述不导电液体23中的体积。

在本实施方式中，所述拉力机10还可包括夹持件15，所述夹持件15夹持并固定所述悬挂件32，所述悬挂件32通过所述夹持件15连接所述拉力感测器14。所述夹持件15可为夹具，便于用户通过所述夹具直接夹持所述悬挂组件30，从而将所述悬挂组件30与所述拉力感测器14连接。

在本实施方式中，所述横梁13可移动地设置于所述机身12上。其中，所述横梁13能够朝向所述底座11直线运动，使所述横梁13移动时在第一位置以及第二位置之间切换。其中，所述横梁13位于所述第一位置时使得所述待测电芯1与所述容器20相距设置，此时，所述拉力感测器14可用于测量所述待测电芯1的所述重力。所述横梁13位于所述第二位置时使得所述待测电芯1完全容置于所述不导电液体23中，此时，所述拉力感测器14可用于测量所述待测电芯1受到的拉力。进一步地，所述横梁13还可通过所述横梁13与所述机身12之间的摩擦力定位于所述第一位置和所述第二位置，从而便于用户读取所述拉力感测器14的读数。在其它实施方式中，所述横梁13还可通过其它方式定位于所述机身12，如，所述横梁13在移动至所述第一位置和所述第二位置时，可通过所述横梁13

进一步地，所述拉力机10还包括数据采集器16。所述数据采集器16与所述拉力感测器14电性连接，用于采集所述拉力感测器14所测量的所述拉力以及重力，并将所述拉力以及所述重力发送至数据处理设备(如计算机，图未示)。用户还可将所述悬挂组件30容置于所述不导电液体23中的部分所排开的不导电液体23的体积V₁经输入单元(如鼠标、键盘灯)输入所述数据处理设备中，从而触发所述数据处理设备计算所述待测电芯1的体积。当然，所述数据采集器16以及所述拉力感测器14均可省略，此时，由人工读取所述拉力感测器14的读数并由上述公式(1-1)计算所述待测电芯1的体积。

请参阅图2，本申请另一实施方式还提供一种体积测量装置200。与上述体积测量装置100不同的是，所述体积测量装置100还包括加热件41，所述加热件41与所述容器21导热性接触。所述加热件41用于加热所述不导电液体23至特定温度，从而使所述体积测量装置100能够原位测量所述待测电芯1在特定温度下的存储过程中的体积变化。

在本实施方式中，所述加热件41为烘箱，所述烘箱位于所述底座11上，所述容器20容置于所述烘箱中，所述烘箱包括远离所述底座11的第一表面410，所述第一表面410包括第一开口411，所述第一开口411的横截尺寸大于所述悬挂组件30的最大横截尺寸，以使所述悬挂组件30以及所述待测电芯1能够经所述第一开口411进入所述烘箱。为避免热量流失，所述第一开口411以及所述悬挂组件30之间还可设有密封圈412，所述密封圈412可采用石棉网或橡胶等材质制成。在其它实施方式中，所述加热件41还可以为加热器，所述加热器设置于所述容器中，用于直接对所述不导电液体23进行加热。

进一步地，所述容器21包括远离所述底座11的第二开口210，所述第二开口210的横截尺寸大于所述悬挂组件30的最大横截尺寸，以使固定于所述悬挂组件30的所述待测电芯1经所述第二开口210容置于所述容器中的不导电液体23中。所述第一开口411以及所述第二开口210可以根据实际需要设置为圆形、正方形等形状。

在本实施方式中，所述容器20内还设有温度感测器22，所述温度感测器22用于感测所述不导电液体23的温度。由于所述不导电液体23的密度通常与温度相关，通过感测所述不导电液体23的温度，可更准确地获得所述不导电液体23在特定温度下的密度，进一步提高所述待测电芯1的体积测量精度。

请参阅图3和图4，本申请又一实施方式还提供一种体积测量装置300。与上述体积测量装置200不同的是，所述体积测量装置300还可以连接外部电性能测试装置2，从而测试所述待测电芯1在特定温度下的充放电过程中的体积变化。其中，所述悬挂组件30还包括导电夹33以及导线34，所述导电夹33夹持所述待测电芯1的极耳(图未标)，所述导线34的一端固定于所述导电夹33，另一端穿过所述第一开口411并伸出所述体积测量装置100以连接所述外部电性能测试装置。其中，所述导电夹33可以为鳄鱼夹。

下面通过实施例对本申请中待测电芯1的体积测量过程进行具体说明。

实施例1

采用体积测量装置100进行待测电芯1的体积测量，具体步骤为：

步骤一：采用称量法测量不导电液体23的密度ρ，向容器21内盛放能够完全容置待测电芯1的不导电液体23；

步骤二：将悬挂件32与固定件31(框架)连接至夹持件15，待所述拉力感测器14读数稳定后，清零，然后将待测电芯1置于固定件31中，读取所述拉力感测器14的读数，此读数即为所述待测电芯1的重力G；

步骤三：将横梁13移动至所述悬挂组件30浸入所述不导电液体23，待所述拉力感测器14读数稳定后，清零，并记录所述悬挂组件30浸入所述不导电液体23中的体积V₁；将所述待测电芯1重新固定于所述固定件31，读取所述拉力感测器14的读数，此读数即为所述待测电芯1完全进入所述不导电液体23中的拉力F，并记录所述悬挂组件30浸入所述不导电液体23中的体积V₂；

步骤四：由上述公式(1-1)计算得到所述待测电芯1的体积，由于当所述待测电芯1完全容置于所述不导电液体23中前后，所述悬挂件32浸入所述不导电液体23中的体积可能存在不一致的情况，因此，采用(V₂-V₁)对所述待测电芯1的体积V进行修正。

实施例2

采用体积测量装置200进行待测电芯1的体积测量，具体步骤为：

步骤一：采用称量法测量不导电液体23的密度ρ，向容器21内盛放能够完全容置待测电芯1的不导电液体23；

步骤二：将悬挂件32与固定件31(框架)连接至夹持件15，待所述拉力感测器14读数稳定后，清零，然后将待测电芯1置于所述固定件31中，读取所述拉力感测器14的读数，此读数即为所述待测电芯1的重力G；

步骤三：将容器20放入烘箱中，并将烘箱设定为预定温度，移动横梁13使所述悬挂组件30经所述烘箱顶部的第一开口411浸入所述不导电液体23，待所述拉力感测器14读数稳定后，清零；将所述待测电芯1重新置于固定件31中，读取所述拉力感测器14的读数，此读数即为所述待测电芯1完全进入所述不导电液体23中的拉力F；

步骤四：由上述公式(1-1)计算得到所述待测电芯1的体积，得到待测电芯1在特定温度下存储过程中的体积变化。

实施例3

采用体积测量装置300进行待测电芯1的体积测量，具体步骤为：

步骤一：采用称量法测量硅油的密度ρ，向容器21内盛放能够完全容置待测电芯1的硅油；

步骤二：将悬挂件32与固定件31(框架)连接至夹持件15，待所述拉力感测器14读数稳定后，清零，然后将待测电芯1置于所述固定件31中，读取所述拉力感测器14的读数，此读数即为所述待测电芯1的重力G；

步骤三：将容器20放入烘箱中，并将烘箱设定为预定温度。移动横梁13使所述悬挂组件30经所述烘箱顶部的开口浸入所述硅油，待所述拉力感测器14读数稳定后，清零；将所述待测电芯1重新置于固定件31中(正负极耳露出硅油)，通过烘箱顶部的第一开口411引入导线34，导线34一端连接导电夹33，导电夹33分别夹持所述待测电芯1的正负极耳，导线34另一端连接电化学性能测量装置2，实现对待测电芯1进行充放电。读取所述拉力感测器14的读数，此读数即为所述待测电芯1完全进入所述硅油中的拉力F；

步骤四：由上述公式(1-1)计算得到所述待测电芯1的体积，得到待测电芯1在特定温度下充放电过程中的体积变化。

本申请通过测量所述待测电芯完全容置于所述不导电液体中的拉力，再结合所述待测电芯的重力以及所述不导电液体的密度，计算获得所述待测电芯的体积，由于所述拉力由所述拉力感测器直接读出，因此，能够避免人工操作的误差，提高所述待测电芯的体积测量精度，而且能够适用于任意形状的待测电芯的体积测量。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种体积测量装置，用于测量待测电芯的体积，其特征在于，所述体积测量装置包括：

容器，用于盛装不导电液体；以及

拉力机，包括拉力感测器，所述拉力感测器用于与所述待测电芯连接，并测量所述待测电芯完全容置于所述不导电液体中的拉力。

2.如权利要求1所述的体积测量装置，其特征在于，所述拉力机包括底座、机身以及横梁，所述容器位于所述底座上，所述机身固定于所述底座上，所述横梁可移动地设置于所述机身上，所述拉力感测器固定于所述横梁上，其中，所述横梁移动时在第一位置以及第二位置之间切换，所述横梁位于所述第一位置时，所述待测电芯与所述容器相距设置，所述拉力感测器还用于测量所述待测电芯的重力；所述横梁位于所述第二位置时使得所述待测电芯完全容置于所述不导电液体中。

3.如权利要求2所述的体积测量装置，其特征在于，所述体积测量装置还包括悬挂组件，所述悬挂组件包括固定件，所述固定件连接所述拉力感测器且用于固定所述待测电芯。

4.如权利要求3所述的体积测量装置，其特征在于，所述悬挂组件还包括固定于所述固定件的悬挂件，所述固定件通过所述悬挂件连接所述拉力感测器，所述悬挂件上设有体积刻度线。

5.如权利要求4所述的体积测量装置，其特征在于，所述拉力机还包括夹持件，所述夹持件夹持并固定所述悬挂件，所述悬挂件通过所述夹持件连接所述拉力感测器。

6.如权利要求3所述的体积测量装置，其特征在于，所述体积测量装置还包括加热件，所述加热件与所述容器导热性接触。

7.如权利要求6所述的体积测量装置，其特征在于，所述容器内设有温度感测器，所述温度感测器用于感测所述不导电液体的温度。

8.如权利要求6所述的体积测量装置，其特征在于，所述加热件为烘箱，所述烘箱位于所述底座上，所述容器容置于所述烘箱中，所述烘箱包括远离所述底座的第一表面，所述第一表面设有第一开口。

9.如权利要求8所述的体积测量装置，其特征在于，所述悬挂组件还包括导电夹以及导线，所述导电夹夹持所述待测电芯的极耳，所述导线的一端固定于所述导电夹，另一端穿过所述第一开口并伸出所述体积测量装置以连接电化学性能测试装置。

10.如权利要求1所述的体积测量装置，其特征在于，所述拉力机还包括数据采集器，所述数据采集器与所述拉力感测器电性连接。