CN216284649U - 一种电池挤压测试设备及测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型中公开了一种电池挤压测试设备及测试系统，涉及动力电池测试技术领域，测试设备包括测试架、用于放置电池的移动平板、直线驱动机构和力传感器，所述测试架的顶部具有第一固定平板；所述移动平板位于所述第一固定平板的下方，以使所述移动平板与所述第一固定平板间形成电池挤压区域；所述直线驱动机构的输出端作用于所述移动平板上，以用于挤压位于所述电池挤压区域内的电池；所述力传感器被配置为用于测量电池受到的挤压力；测试系统包括控制系统和上述的测试设备，通过实施本技术方案，可有效解决现有测试设备难以测量锂离子电池挤压力的技术问题，结合电池电压可便于实现电压与挤压力的耦合控制，结构简单且操作简单便捷。

Description

一种电池挤压测试设备及测试系统

技术领域

本实用新型涉及动力电池测试技术领域，特别是涉及一种电池挤压测试设备及测试系统。

背景技术

随着新能源行业的发展，越来越多的锂离子电池被广泛地应用在电动汽车技术领域，锂离子动力电池在循环过程中，压力会随着充放电的变化而变化，充电时压力会增加，放电时压力会减小，随着循环次数的增加锂离子电池的膨胀力也会增加，金属异物杂质会严重影响锂离子电池安全，但目前对金属异物杂质的认识还不够深入，在电池循环过程中，一方面电极材料膨胀产生挤压力，挤压力会导致颗粒杂质刺穿电池隔膜产生内短路；另一方面电池内部电位的变化也会导致金属颗粒溶解后析出成枝晶状刺穿隔膜。

为了研究金属异物杂质对锂电池安全的影响，需要对锂离子电池电压及挤压力进行精确的编程控制，且电池电压与挤压力需要进行耦合控制，但现有测试设备难以测量锂离子电池挤压力，进而难以实现电压与挤压力的耦合控制；同时现有测试设备无法实现复杂的编程控制，工况比较单一。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种电池挤压测试设备，可有效解决现有测试设备难以测量锂离子电池挤压力的技术问题，结合电池电压可便于实现电压与挤压力的耦合控制，结构简单且操作简单便捷。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种电池挤压测试设备，所述测试设备包括

测试架，所述测试架的顶部具有第一固定平板；

用于放置电池的移动平板，所述移动平板位于所述第一固定平板的下方，以使所述移动平板与所述第一固定平板间形成电池挤压区域；

直线驱动机构，所述直线驱动机构的输出端作用于所述移动平板上，以用于挤压位于所述电池挤压区域内的电池；

力传感器，所述力传感器被配置为用于测量电池受到的挤压力。

上述技术方案优选地，所述力传感器位于移动平板的底部，所述直线驱动机构的输出端作用于所述力传感器上并通过所述力传感器作用于所述移动平板上；本技术方案依靠直线驱动机构提供挤压力，将驱动机构的力控制转化为位移控制，可有效提高控制精度，且力传感器作用于直线驱动机构的输出端，相对于将力传感器置于电池挤压区域内，可减少移动平板阻隔，有效提高力传感器的测量精确度。

上述技术方案优选地，在所述直线驱动机构的输出端与力传感器之间设有弹性件，所述弹性件的一端通过第一连接接头与直线驱动机构的输出端连接，另一端通过第二连接接头与力传感器连接；如此本技术方案弹性件可提供缓冲效果，避免在测试过程对挤压电池产生硬性损伤。

上述技术方案优选地，所述第一连接接头包括定位块、位于所述定位块一端的定位凸台以及位于所述定位块另一端的定位套；测试时，所述定位套套接于所述直线驱动机构的输出端，所述弹性件抵接于所述定位块上，且所述定位凸台能够延伸至所述弹性件内侧以用于定位；如此第一连接接头可使得弹性件与直线驱动机构的输出端过渡连接稳定，保证测试时力传递平稳，且便于装卸。

上述技术方案优选地，所述第二连接接头包括固定块、位于所述固定块一端的定位柱；测试时，所述固定块固定于所述力传感器的底部，且所述定位柱能够延伸至所述弹性件内侧以用于定位；本技术方案固定块可以是通过螺钉固定于力传感器的壳体底部，第二连接接头可使得弹性件与力传感器过渡连接稳定，保证测试时力传递平稳，且长期使用中便于弹性件更换。

上述技术方案优选地，在所述移动平板的顶部端面滑动连接有一电池托盘，所述电池托盘的上表面设有一用于电池安装的定位槽，以实现电池位于移动平板上方位置对中；进一步地，电池托盘优选采用绝缘材质，避免电池与金属制移动平台发生短路，且滑动连接的电池托盘便于放置电池，而定位槽的设计可实现电池在移动平台上位置对中，以避免挤压力位置偏心，移动平板挤压受力稳定；并可针对不同电池分别制定不同尺寸的定位槽，通过更换电池托盘即可对不同电池进行实验，通用性好，且操作便捷。

上述技术方案优选地，所述测试架还包括位于其底部的第二固定平板以及位于第二固定平板与第二固定平板之间的支撑导轨，所述直线驱动机构固定于所述第二固定平板中部；且所述支撑导轨的一端固定于所述第二固定平板上，所述支撑导轨的另一端穿过所述移动平板并固定于所述第一固定平板上，以使所述直线驱动机构的输出端作用方向与所述支撑导轨延伸方向相互平行；如此支撑导轨作为测试架的组成，也可作为移动平板移动的导向机构，结合直线驱动机构的输出端作用方向与支撑导轨延伸方向相互平行，保证对电池提供平稳挤压力。

另一方面，本实用新型还提供有一种电池挤压测试系统，包括控制系统和所述的测试设备，其中所述控制系统包括

单片机，所述单片机被配置为能够用于耦合控制算法；

AD采用模块，所述AD采用模块的信号输入端与所述力传感器和电池连接，且所述AD采用模块的信号输出端与所述单片机的信号输入端连接；

执行驱动模块，所述执行驱动模块的信号输入端与所述单片机的信号输出端连接，所述执行驱动模块的信号输出端与所述直线驱动机构连接；

电源模块，用于为测试系统供电。

本技术方案将待测试电池置于电池挤压区域内，通过直线驱动机构提供挤压力，带动移动平板朝向第一固定平板运动，使得位于电池挤压区域内的电池受到挤压，进而直线驱动机构持续挤压，电池受到的挤压力逐渐升高；根据力传感器反馈挤压力测量结果，通过AD采用模块将电池电压及挤压力结果反馈给单片机，并通过控制执行驱动模块实时反馈调整直线驱动机构运动速度，最终达到预设挤压力后停止直线驱动机构运动，同时当需求挤压力变化时，直线驱动机构沿挤压方向来回运动，实时跟随，便于实现电压与挤压力的耦合控制。

上述技术方案优选地，所述直线驱动机构为电动推杆，所述执行驱动模块被配置为用于驱动所述电动推杆运动的电机驱动模块；本技术方案直线驱动机构采用现有电动推杆，便于获得，且运动平稳，便于运动控制。

上述技术方案优选地，所述控制系统还包括上位机和通讯模块，所述上位机被配置为能够运行控制算法并通过所述通讯模块发送指令至所述单片机；如此本技术方案中单片机内部可以独立运行控制算法，也可以利用上位机运行控制算法，而后通过通讯模块发送指令至单片机，使单片机集成控制的方法，最终实现电池电压与挤压力的耦合控制。

本实用新型至少具有以下有益效果：

1.本实用新型测试设备便于实现锂离子电池挤压力测量，结构简单，在移动平板与第一固定平板间形成电池挤压区域，利用直线驱动机构驱动移动平板运动以挤压电池，结合力传感器采集电池受到的挤压力及电池电压可便于实现电压与挤压力的耦合控制，且操作简单便捷。

2.本实用新型测试设备中直线驱动机构的输出端通过弹性件连接作用于力传感器上并通过力传感器作用于移动平板上，保证移动平板在支撑导轨上运动平稳，可有效保证对电池提供平稳挤压力，并提高力传感器的测量精确度。

3.本实用新型弹性件的一端通过可拆卸的第一连接接头与直线驱动机构的输出端连接，弹性件的另一端通过可拆卸的第二连接接头与力传感器连接，弹性件可提供缓冲效果，避免在测试过程对挤压电池产生硬性损伤，保证测试时力传递平稳，且长期使用中便于弹性件更换。

4.本实用新型移动平板的顶部端面滑动连接有一电池托盘，电池托盘优选采用绝缘材质，避免电池与金属制移动平台发生短路，滑动连接的电池托盘便于放置电池，而定位槽的设计可实现电池在移动平台上位置对中，以避免挤压力位置偏心，移动平板挤压受力稳定；并可针对不同电池分别制定不同尺寸的定位槽，通过更换电池托盘即可对不同电池进行实验，通用性好。

5.利用本实用新型测试系统能够对电池挤压力进行测试，并获取电压，以实现电压与挤压力的耦合控制，测试精确度高，且稳定性好，且操作便捷，适用于对不同锂离子电池电压及挤压力进行精确的编程控制，具有很好的应用前景及推广使用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例中测试设备的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例中图1的正视图；

图3示出了本实用新型实施例中电池托盘滑动状态的示意图；

图4示出了本实用新型实施例中第一连接接头的示意图；

图5示出了本实用新型实施例中第二连接接头的示意图；

图6示出了本实用新型实施例中控制系统的连接框图。

图中：1-测试架；11-第一固定平板；12-第二固定平板；13-支撑导轨；2-移动平板；21-滑槽；3-直线驱动机构；4-力传感器；5-弹性件；6-第一连接接头；61-定位块；62-定位凸台；63-定位套；7-第二连接接头；71-固定块；72-定位柱；8-电池托盘；81-定位槽；82-拉条；9-控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例一

请参考图1至图5所示，本实施例提供了一种电池挤压测试设备，该测试设备包括测试架1、用于放置电池的移动平板2、直线驱动机构3和力传感器4，其中本实施例提供的测试架1的顶部具有第一固定平板11，第一固定平板11可以是构成测试架1的一部分，也可以是安装在测试架1顶部的电池挤压结构；本实施例提供的移动平板2和直线驱动机构3依次位于第一固定平板11的下方，以使移动平板2与第一固定平板11间形成电池挤压区域，直线驱动机构3的输出端由下往上作用于移动平板2上，能够推动移动平板2朝向第一固定平板11移动，以用于挤压位于电池挤压区域内的电池，力传感器4被配置为用于测量电池受到的挤压力。

本实施例提供的力传感器4为现有技术中通用的测力传感器，力传感器4优选为位于移动平板2的底部，直线驱动机构3的输出端作用于力传感器4上并通过力传感器4作用于移动平板2上；为保证移动平板2受力平稳，本实施例提供的力传感器4可以通过螺钉或嵌入式或卡扣或现有其它固定方式固定于移动平板2底部中心位置，使得移动平板2与力传感器4间定位稳定；本实施例依靠直线驱动机构3提供挤压力，将驱动机构的力控制转化为位移控制，可有效提高控制精度，且力传感器4作用于直线驱动机构3的输出端，相对于将力传感器4置于电池挤压区域内，可减少移动平板2阻隔，有效提高力传感器4的测量精确度；当然具体并不局限于此，力传感器4也可位于电池挤压区域内，包括位于测试电池底部与移动平板2间以及位于测试电池与第一固定平板11间，均包含在本实用新型的保护范围之内。

在图示的实施例中，在直线驱动机构3的输出端与力传感器4之间设有弹性件5，弹性件5可以是现有压簧，压簧的下端通过第一连接接头6与直线驱动机构3的输出端连接，压簧的上端通过第二连接接头7与力传感器4连接；如此本实施例弹性件5可提供缓冲效果，避免在测试过程对挤压电池产生硬性损伤；当然本实施例弹性件5也可以选用现有其它弹性结构以提供挤压缓冲效果，均在本实用新型的保护范围之内。

具体来讲，如图4所示，本实施例提供的第一连接接头6包括定位块61、位于定位块61上端的定位凸台62以及位于定位块61下端的定位套63；测试时，定位套63套接于直线驱动机构3的输出端，弹性件5能够抵接于定位块61上，且定位凸台62能够沿弹性件5压缩方向延伸至弹性件5内侧以用于定位，本实施例中定位块61、定位凸台62及定位套63可以是可拆卸组合结构，也可以是一体成型结构，且套接于直线驱动机构3的输出端上的定位套63可以与输出端卡接或螺纹连接或打孔并通过径向设置的定位销实现固定连接，均在本实用新型的保护范围之内；如此第一连接接头6可使得弹性件5与直线驱动机构3的输出端过渡连接稳定，保证测试时力传递平稳，同时便于装卸。

如图5所示，本实施例提供的第二连接接头7包括固定块71、位于固定块71下端的定位柱72；测试时，固定块71固定于力传感器4的底部，且定位柱72能够沿弹性件5压缩方向延伸至弹性件5内侧以用于定位；其中固定块71与定位柱72可以是可拆卸组合结构，也可以是一体成型结构；本实施例固定块71可以是通过螺钉固定于力传感器4的壳体底部，第二连接接头7可使得弹性件5与力传感器4过渡连接稳定，保证测试时力传递平稳，且长期使用中便于弹性件5更换。

本实施例中，在移动平板2的顶部端面滑动连接有一电池托盘8；图1示出了本实施例电池托盘8呈闭合状态的示意图；图3示出了本实施例中电池托盘8滑动状态的示意图；结合图1和图3所示，本实施例电池托盘8设于移动平板2的顶部端面的固定滑槽21内，使得电池托盘8能够沿移动平板2一侧滑动，便于取放待测电池，且在电池托盘8滑动一侧的端面设有尺寸大于滑槽21的拉条82，以便于拉动电池托盘8取放电池，同时保证电池托盘闭合时限位；其中电池托盘8优选采用绝缘材质，避免电池与铝制移动平台发生短路；进一步地，本实施例在电池托盘8的上表面设有一用于电池安装的定位槽81，以实现电池位于移动平板2上方位置对中，以避免挤压力位置偏心，移动平板2挤压受力稳定；并可针对不同电池分别制定不同尺寸的定位槽81，通过更换电池托盘8即可对不同电池进行实验，通用性好，且操作便捷。

本实施例中，测试架1还包括位于其底部的第二固定平板12以及位于第二固定平板12与第二固定平板12之间的支撑导轨13，本实施例第一固定平板11与第二固定平板12均为矩形块状结构，并且第一固定平板11与第二固定平板12在竖着方向呈相对平行设置，支撑导轨13包括四根与第一固定平板11及第二固定平板垂直连接的导向柱，直线驱动机构3固定于第二固定平板12中部；四根连接导向柱构成的支撑导轨13分别位于第一固定平板11与第二固定平板12之间的四个拐角处，支撑导轨13的下端固定于第二固定平板12上，支撑导轨13的上端穿过移动平板2并固定于第一固定平板11上，以使直线驱动机构3的输出端作用方向与支撑导轨13延伸方向相互平行；如此支撑导轨13可作为测试架的组成，也可作为移动平板2移动的导向机构，结合直线驱动机构3的输出端作用方向与支撑导轨13延伸方向相互平行，保证对电池提供平稳挤压力。

在一些实施例中，直线驱动机构3可以是直线推杆或丝杠机构，当然具体并不局限于此，也可以是其它直线驱动机构，均在本实用新型的保护范围之内。

由上所述，利用本实施例测试设备进行挤压测试时，拔出电池托盘8以将电池放置于电池托盘8上的定位槽81内，再插入电池托盘8以使电池位于移动平台上对中位置；在利用直线推杆的输出端向上移动，推动移动平板2朝向第一固定平板11移动，以使位于电池挤压区域内的电池受到挤压；直线推杆继续运动以压缩弹性件5，使得对电池的挤压力逐渐提高，同时通过力传感器4测量电池挤压力，可有效解决现有测试设备难以测量锂离子电池挤压力的技术问题，结合电池电压可便于实现电压与挤压力的耦合控制，结构简单且操作简单便捷。

实施例二

请参考图1至图6所示，本实施例提供了一种电池挤压测试系统，该测试系统包括控制系统9和实施例一中的电池挤压测试设备，该控制系统9包括单片机、AD采用模块、执行驱动模块和电源模块，具体来讲，本实施例提供的单片机用于耦合控制算法与核心功能，其算法及核心功能均为现有技术，并不为本公开的发明点，故不作赘述；本实施例提供的AD采用模块的信号输入端与力传感器4和电池连接，且AD采用模块的信号输出端与单片机的信号输入端连接；AD采用模块用于采集力传感器4获取的电池压力及电池受到的挤压力数据，并将数据传输至单片机进行处理；本实施例提供的执行驱动模块的信号输入端与单片机的信号输出端连接，执行驱动模块的信号输出端与直线驱动机构3连接，如此单片机在获取AD采用模块传输数据后可控制执行驱动模块驱动直线驱动机构3运动，实时反馈调整直线驱动机构3运动速度，本实施例提供的电源模块用于为测试系统9供电。

具体来讲，本实施例提供的直线驱动机构3优选为电动推杆，执行驱动模块被配置为用于驱动电动推杆运动的电机驱动模块；本实施例直线驱动机构3采用现有电动推杆，便于获得，且运动平稳，便于运动控制；当然也可采用现有其它直线驱动机构3，均在本实用新型的保护范围之内。

作为本实施例的优选，本实施例控制系统9还包括上位机和通讯模块，上位机被配置为能够运行控制算法并通过通讯模块发送指令至单片机；如此单片机内部可以独立运行控制算法，也可以利用上位机运行控制算法，而后通过通讯模块发送指令至单片机，使单片机集成控制的方法，最终实现电池电压与挤压力的耦合控制。

举例来讲，将待测试电池置于电池挤压区域内，通过电动推杆提供挤压力，带动移动平板2朝向第一固定平板11运动，使得位于电池挤压区域内的电池受到挤压，进而电动推杆持续挤压，电池受到的挤压力逐渐升高；根据力传感器4反馈挤压力测量结果，通过AD采用模块将电池电压及挤压力结果反馈给单片机，并通过控制电机驱动模块实时反馈调整电动推杆运动速度，最终达到预设挤压力后停止电动推杆运动，同时当需求挤压力变化时，电动推杆沿挤压方向来回运动，实时跟随，便于实现电压与挤压力的耦合控制。

综上所述，本实施例提供的测试系统能够对电池挤压力进行测试，并获取电压，以实现电压与挤压力的耦合控制，测试精确度高，且稳定性好，且操作便捷，适用于对不同锂离子电池电压及挤压力进行精确的编程控制，具有很好的应用前景及推广使用价值。

值得说明的是，上述实施例中测试设备及测试系统是以用于测量锂离子电池挤压力为例，但具体并不局限于此，也可以用于对其它元器件挤压力测试，均在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本实用新型基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池挤压测试设备，其特征在于：所述测试设备包括

测试架，所述测试架的顶部具有第一固定平板；

用于放置电池的移动平板，所述移动平板位于所述第一固定平板的下方，以使所述移动平板与所述第一固定平板间形成电池挤压区域；

直线驱动机构，所述直线驱动机构的输出端作用于所述移动平板上，以用于挤压位于所述电池挤压区域内的电池；

力传感器，所述力传感器被配置为用于测量电池受到的挤压力。

2.根据权利要求1所述的电池挤压测试设备，其特征在于：所述力传感器位于移动平板的底部，所述直线驱动机构的输出端作用于所述力传感器上并通过所述力传感器作用于所述移动平板上。

3.根据权利要求2所述的电池挤压测试设备，其特征在于：在所述直线驱动机构的输出端与力传感器之间设有弹性件，所述弹性件的一端通过第一连接接头与直线驱动机构的输出端连接，另一端通过第二连接接头与力传感器连接。

4.根据权利要求3所述的电池挤压测试设备，其特征在于：所述第一连接接头包括定位块、位于所述定位块一端的定位凸台以及位于所述定位块另一端的定位套；测试时，所述定位套套接于所述直线驱动机构的输出端，所述弹性件抵接于所述定位块上，且所述定位凸台能够延伸至所述弹性件内侧以用于定位。

5.根据权利要求3所述的电池挤压测试设备，其特征在于：所述第二连接接头包括固定块、位于所述固定块一端的定位柱；测试时，所述固定块固定于所述力传感器的底部，且所述定位柱能够延伸至所述弹性件内侧以用于定位。

6.根据权利要求2所述的电池挤压测试设备，其特征在于：在所述移动平板的顶部端面滑动连接有一电池托盘，所述电池托盘的上表面设有一用于电池安装的定位槽，以实现电池位于移动平板上方位置对中。

7.根据权利要求1所述的电池挤压测试设备，其特征在于：所述测试架还包括位于其底部的第二固定平板以及位于第二固定平板与第二固定平板之间的支撑导轨，所述直线驱动机构固定于所述第二固定平板上；且所述支撑导轨的一端固定于所述第二固定平板中部，所述支撑导轨的另一端穿过所述移动平板并固定于所述第一固定平板上，以使所述直线驱动机构的输出端作用方向与所述支撑导轨延伸方向相互平行。

8.一种电池挤压测试系统，其特征在于：包括控制系统和权利要求1-7任一项所述的测试设备，其中所述控制系统包括

单片机，所述单片机被配置为能够用于耦合控制算法；

AD采用模块，所述AD采用模块的信号输入端与所述力传感器和电池连接，所述AD采用模块的信号输出端与所述单片机的信号输入端连接；

执行驱动模块，所述执行驱动模块的信号输入端与所述单片机的信号输出端连接，所述执行驱动模块的信号输出端与所述直线驱动机构连接；

电源模块，用于为测试系统供电。

9.根据权利要求8所述的电池挤压测试系统，其特征在于：所述直线驱动机构为电动推杆。

10.根据权利要求9所述的电池挤压测试系统，其特征在于：所述控制系统还包括上位机和通讯模块，所述上位机被配置为能够运行控制算法并通过所述通讯模块发送指令至所述单片机。

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