CN212206442U - 一种膨胀力测试装置 - Google Patents

Abstract

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。其包括支撑组件，支撑组件包括导杆及第一端板，导杆的第一端连接第一端板；夹持框，其包括第二端板和第三端板，第二端板和第三端板均滑动设置于导杆上，第二端板位于第一端板和第三端板之间，第二端板和第三端板之间形成用于夹持电池模组的夹持位；第二端板和第一端板之间设置有弹性体，弹性体能够被第二端板挤压；位置调节机构，其连接导杆的第二端，其连接第三端板，其用于带动第三端板沿导杆发生位移；压力传感器，其设置于位置调节机构和第三端板之间，压力传感器用于获取位置调节机构和第三端板之间的压力。该膨胀力测试装置能够提高电池模组膨胀力的测量准确度。

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。

为此，现有技术中提出了不同的膨胀力测试夹具，现有技术中的膨胀力测试夹具虽然能够针对不同类型的电池模组进行测试，但是电芯膨胀特性的测量通常采用的结构模式是：夹板与压力传感器的组合，通过两块夹板夹住电芯，用游标卡尺测量夹板之间的距离。由于夹板刚度较大，在一定程度上限制了电芯膨胀，导致电芯厚度变形过小，从而使得压力传感器测量的数据偏大。未考虑等效刚度的电芯测量结构，测量所得膨胀力过大，电芯变形尺寸过小，使测量结果不准确。

因此，亟需一种膨胀力测试装置，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种膨胀力测试装置，能够提高电池模组膨胀力的测量准确度。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种膨胀力测试装置，包括：

支撑组件，所述支撑组件包括导杆及第一端板，所述导杆的第一端连接所述第一端板；

夹持框，所述夹持框包括第二端板和第三端板，所述第二端板和所述第三端板均滑动设置于所述导杆上，所述第二端板位于所述第一端板和所述第三端板之间，所述第二端板和所述第三端板之间形成用于夹持电池模组的夹持位；所述第二端板和所述第一端板之间设置有弹性体，所述弹性体能够被所述第二端板挤压；

位置调节机构，所述位置调节机构连接所述导杆的第二端，所述位置调节机构连接所述第三端板，所述位置调节机构用于带动所述第三端板沿所述导杆发生位移；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述位置调节机构和所述第三端板之间，所述压力传感器用于获取所述位置调节机构和所述第三端板之间的压力。

作为上述膨胀力测试装置的一种优选技术方案，所述弹性体分别设置于所述第一端板的四个边角处，且所述弹性体套设于所述导杆的第一端。

作为上述膨胀力测试装置的一种优选技术方案，所述弹性体为弹簧。

作为上述膨胀力测试装置的一种优选技术方案，所述位置调节机构包括第四端板和第五端板，所述导杆一端依次穿过所述第四端板和所述第五端板，所述第四端板位于所述第三端板和所述第五端板之间，所述压力传感器固定于所述第四端板朝向所述第三端板的侧壁上，所述第四端板和所述第五端板能够滑动地设置于所述导杆上，所述第四端板向所述电池模组滑动时能够带动所述第三端板移动。

作为上述膨胀力测试装置的一种优选技术方案，所述导杆上还套设有锁紧轴承，所述锁紧轴承位于所述第三端板和所述第四端板之间。

作为上述膨胀力测试装置的一种优选技术方案，所述位置调节机构还包括调节组件，所述调节组件包括手柄、丝杠和螺母，所述丝杠一端与所述第四端板转动连接，所述螺母固定穿设于所述第五端板上，所述丝杠另一端螺纹穿设于所述螺母并与所述手柄连接。

作为上述膨胀力测试装置的一种优选技术方案，所述丝杠与所述第四端板通过转动轴承转动连接。

作为上述膨胀力测试装置的一种优选技术方案，所述位置调节机构还包括调节组件，所述调节组件包括手柄和螺杆，所述第五端板上设置有螺纹孔，所述螺杆一端与所述第四端板转动连接，另一端穿过所述螺纹孔与所述手柄连接。

作为上述膨胀力测试装置的一种优选技术方案，所述第二端板、所述第四端板、所述第三端板和所述第五端板上均固定穿设有直线轴承，所述导杆穿设于所述直线轴承。

作为上述膨胀力测试装置的一种优选技术方案，所述夹持框还包括底板，所述底板的两端分别与所述第一端板和所述第五端板固定连接，在所述底板的垂直方向上，所述第二端板、所述第三端板和所述第四端板均与所述底板之间设置有间隙。

本实用新型有益效果：

本实用新型中在第一端板和第二端板之间设置有弹性体，在位置调节机构和第三端板之间设置有压力传感器，由于位置调节机构用于带动第三端板沿导杆发生位移，因此能够使压力传感器在初始状态下压力值为初始设定值。测试前，将电池模组放置在夹持框内(即第二端板和第三端板之间)并夹紧，夹紧力等同于电池模组实际工作过程中受到的夹紧力，随后对电池模组进行充放电循环，由于弹性件具有弹性和刚度，在电芯的膨胀力的作用下，第二端板挤压弹性件向第一端板方向运动，第三端板有向压力传感器方向运动的趋势，位于第三端板一侧的压力传感器能够检测到第三端板所受压力，进而获得的膨胀力。

具有刚度的弹性件的设置能等效电池模组的刚度作用，同时也能避免限制电池模组膨胀，真实反映电池模组实际使用时的膨胀情形，可持续输出膨胀力，提高了膨胀力的测量准确度；第二端板和第三端板滑动设置在导轴上，避免产生移动阻力，进一步提高测量准确度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的膨胀力测试装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的膨胀力测试装置夹紧电池模组的结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的膨胀力测试装置的俯视图。

图4是本实用新型实施例提供的膨胀力测试装置的侧视图。

图中：

1、第一端板；2、弹性体；3、压力传感器；4、第二端板；5、第三端板；6、导杆；7、第四端板；8、第五端板；9、锁紧轴承；10、丝杠；11、螺母；12、手柄；13、直线轴承；14、底板；15、转动轴承；100、电池模组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。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结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

现有技术中提供的膨胀力测试装置，实际膨胀力与测试值存在较大的误差，造成获得的膨胀力数值不准确。为了解决该问题，本实施提供了一种膨胀力测试装置，能够获得较为准确的膨胀力数值。

本实施例提供了一种膨胀力测试装置，用于测量包括一个或多个电芯的电池模组在充放电过程中真实膨胀力测量，当然也可以用于其他需要测量膨胀力或者膨胀量的结构，本实施例以电池模组为例进行说明。

如图1-4所示，该膨胀力测试装置包括：支撑组件、夹持框、位置调节机构和压力传感器。其中支撑组件包括导杆6及第一端板1，导杆6的第一端连接第一端板1；夹持框包括第二端板4和第三端板5，第二端板4和第三端板5均滑动设置于导杆6上，第二端板4位于第一端板1和第三端板5之间，第二端板4和第三端板5之间形成用于夹持电池模组的夹持位；第二端板4和第一端板1之间设置有弹性体2，弹性体2能够被第二端板4挤压；位置调节机构连接导杆6的第二端，位置调节机构连接第三端板5，位置调节机构用于带动第三端板5沿导杆6发生位移；压力传感器3设置于位置调节机构和第三端板5之间，压力传感器3用于获取位置调节机构和第三端板5之间的压力。

本实施例中在第一端板1和第二端板4之间设置有弹性体2，在位置调节机构和第三端板5之间设置有压力传感器3，由于位置调节机构用于带动第三端板5沿导杆6发生位移，因此能够使压力传感器3在初始状态下压力值为初始设定值。测试前，将电池模组100放置在夹持框内(即第二端板4和第三端板5之间)并夹紧，夹紧力等同于电池模组100实际工作过程中受到的夹紧力，随后对电池模组100进行充放电循环，由于弹性件2具有弹性和刚度，在电池模组的膨胀力的作用下，第二端板4挤压弹性件向第一端板1方向运动，第三端板5有向压力传感器方向运动的趋势，位于第三端板5一侧的压力传感器3能够检测到第三端板所受压力，进而获得的膨胀力。

具有刚度的弹性件的设置能等效电池模组100的刚度作用，同时也能避免限制电池模组100膨胀，真实反映电池模组100实际使用时的膨胀情形，可持续输出膨胀力，提高了膨胀力的测量准确度；第二端板4和第三端板5滑动设置在导杆6上，避免产生移动阻力，进一步提高测量准确度。

第二端板4和第三端板5均滑动设置于导杆6上，第二端板4和第三端板5能够根据电池模组100的类型和结构尺寸，调整第二端板4和第三端板5的位置来实现电池模组100的夹持。

弹性体2分别设置于第一端板1的四个边角处，即在本实施例中弹性体2数量为四个，在第一端板1的四个边角处各设置有一个弹性体2，其中弹性体2为弹簧，弹簧套设于导杆6的第一端。设置弹性体2的目的是实现与模组等刚度的膨胀变形，进而获得较为准确的膨胀力。可以理解的是，第一端板1和夹持框形成第一腔室，弹性体2位于第一腔室内，而夹持框形成第二腔室，电池模组100位于第二腔室内。

可选地，位置调节机构包括第四端板7和第五端板8，第四端板7位于第三端板5和第五端板8之间，第四端板7滑动设置于导杆6上。具体地，第四端板7上设置有直线轴承13，导杆6穿过直线轴承13，第四端板7和第五端板8能够滑动地设置于导杆6上，第四端板7向电池模组100滑动时能够带动第三端板5移动。第四端板7和第三端板5之间形成第三腔室，第四端板7和第五端板8之间形成第四腔室，压力传感器3设置在第三腔室内，且压力传感器3与第四端板7固定连接，具体是压力传感器3固定于所述第四端板7朝向所述第三端板5的侧壁上，而第四腔室的空间则能够根据模组的长度进行调节。

第二端板4、第四端板7、第三端板5和第五端板8上均固定穿设有直线轴承13，导杆6穿设于直线轴承13，进而，第二端板4、第四端板7、第三端板5和第五端板8能够在导杆6上滑动。导杆6上还套设有锁紧轴承9，锁紧轴承9位于第三端板5和第四端板7之间。

可选地，本实施例中，位置调节机构还包括调节组件，调节组件包括手柄12、丝杠10和螺母11，丝杠10一端与第四端板7转动连接，具体是通过转动轴承15转动连接，第四端板7上设置有能够容纳并固定该转动轴承15的固定孔，丝杠10的一端伸入转动轴承15内圈与转动轴承15固定连接。螺母11固定穿设第五端板8上，第五端板8上设置有通孔，螺母11固定于通孔内，丝杠10另一端螺纹穿设于螺母11并与手柄12连接。转动手柄12，即可实现对丝杠10的转动，由于第五端板8固定，因此第四端板7随丝杠10的转动而移动，实现对第三端板5和第四端板7二者之间的位置调节。

当然，在其他实施例中，还可以是，位置调节机构包括第四端板7、第五端板8和调节组件，调节组件包括手柄12和螺杆，第四端板7与螺杆一端转动连接，具体是通过转动轴承15连接。第四端板7上设置有能够容纳并固定该转动轴承的固定孔，螺杆的一端伸入转动轴承15内圈与转动轴承15固定连接，第五端板8上设置有螺纹孔，螺杆的另一端穿过螺纹孔与手柄12连接。转动手柄12，螺杆能够相对于第五端板8水平移动，从而螺杆能够带动第四端板7水平移动，实现对第三端板5和第四端板7二者之间的位置调节。

需要说明的是，如图4所示，底板14的两端分别与第一端板1和第五端板8固定连接，该设置能够适应不同电池模组100的长度，对电池模组100起到支撑的作用。同时，在底板14的垂直方向上，第二端板4、第三端板5和第四端板7均与底板14之间设置有间隙，间隙根据需要设定，本实施例中无限定。该种设置能够避免电池模组100在夹紧时或者充放电循环过程中移动时，第二端板4、第三端板5和第四端板7与底板14接触，影响电池模组100的正常膨胀。

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100的结构尺寸，解锁锁紧轴承9，转动手柄12和丝杠10使得压力传感器3与第三端板5脱离接触，随后可通过手动拨动第三端板5移动，进而通过调整第二端板4和第三端板5之间的距离，将电池模组100放入第二端板4和第三端板5之间。

2.通过反向转动手柄12和丝杠10使得压力传感器3抵接于第三端板5，此时压力传感器3受到的压力为预设值，停止转动丝杆，并锁紧锁紧轴承9，此时电池模组100的两侧分别紧贴于第二端板4和第三端板5，弹性体2两侧分别紧贴于第一端板1和第二端板4，且处于压缩状态，压力传感器3分别与第三端板5和第四端板7贴紧，模拟电池模组100在真实工作过程中受到一定的预紧力，并且挤压各个电芯之间的泡棉。

3.对电池模组100进行充放电，在充放电循环过程中，电池模组100的膨胀会推动第二端板4产生位移而对弹性体2施加作用力而使得弹性体2被压缩，电池模组100进行膨胀只能沿着导轨向第一端板1方向进行定向膨胀。膨胀过程会使弹性体2压缩，由于采用了等刚度变形的弹性体2，故弹性体2也将提供与膨胀力相等的力。电池模组100的膨胀，第三端板5也会受到力的作用，通过压力传感器3会显示力的大小，随着电池模组100循环的进行，膨胀力会不断的增加，压力传感器3会持续记录并输出力的大小。

此外，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种膨胀力测试装置，其特征在于，包括：

支撑组件，所述支撑组件包括导杆(6)及第一端板(1)，所述导杆(6)的第一端连接所述第一端板(1)；

夹持框，所述夹持框包括第二端板(4)和第三端板(5)，所述第二端板(4)和所述第三端板(5)均滑动设置于所述导杆(6)上，所述第二端板(4)位于所述第一端板(1)和所述第三端板(5)之间，所述第二端板(4)和所述第三端板(5)之间形成用于夹持电池模组(100)的夹持位；所述第二端板(4)和所述第一端板(1)之间设置有弹性体(2)，所述弹性体(2)能够被所述第二端板(4)挤压；

位置调节机构，所述位置调节机构连接所述导杆(6)的第二端，所述位置调节机构连接所述第三端板(5)，所述位置调节机构用于带动所述第三端板(5)沿所述导杆(6)发生位移；

压力传感器(3)，所述压力传感器(3)设置于所述位置调节机构和所述第三端板(5)之间，所述压力传感器(3)用于获取所述位置调节机构和所述第三端板(5)之间的压力。

2.根据权利要求1所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述弹性体(2)分别设置于所述第一端板(1)的四个边角处，且所述弹性体(2)套设于所述导杆(6)的第一端。

3.根据权利要求2所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述弹性体(2)为弹簧。

4.根据权利要求3所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述位置调节机构包括第四端板(7)和第五端板(8)，所述导杆(6)一端依次穿过所述第四端板(7)和所述第五端板(8)，所述第四端板(7)位于所述第三端板(5)和所述第五端板(8)之间，所述压力传感器(3)固定于所述第四端板(7)朝向所述第三端板(5)的侧壁上，所述第四端板(7)和所述第五端板(8)能够滑动地设置于所述导杆(6)上，所述第四端板(7)向所述电池模组(100)滑动时能够带动所述第三端板(5)移动。

5.根据权利要求4所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述导杆(6)上还套设有锁紧轴承(9)，所述锁紧轴承(9)位于所述第三端板(5)和所述第四端板(7)之间。

6.根据权利要求5所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述位置调节机构还包括调节组件，所述调节组件包括手柄(12)、丝杠(10)和螺母(11)，所述丝杠(10)一端与所述第四端板(7)转动连接，所述螺母(11)固定穿设于所述第五端板(8)上，所述丝杠(10)另一端螺纹穿设于所述螺母(11)并与所述手柄(12)连接。

7.根据权利要求6所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述丝杠(10)与所述第四端板(7)通过转动轴承转动连接。

8.根据权利要求5所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述位置调节机构还包括调节组件，所述调节组件包括手柄(12)和螺杆，所述第五端板(8)上设置有螺纹孔，所述螺杆一端与所述第四端板(7)转动连接，另一端穿过所述螺纹孔与所述手柄(12)连接。

9.根据权利要求4所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述第二端板(4)、所述第四端板(7)、所述第三端板(5)和所述第五端板(8)上均固定穿设有直线轴承(13)，所述导杆(6)穿设于所述直线轴承(13)。

10.根据权利要求5-8任一项所述的膨胀力测试装置，其特征在于，所述夹持框还包括底板(14)，所述底板(14)的两端分别与所述第一端板(1)和所述第五端板(8)固定连接，在所述底板(14)的垂直方向上，所述第二端板(4)、所述第三端板(5)和所述第四端板(7)均与所述底板(14)之间设置有间隙。

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