CN217689045U - 一种电芯初始力施加装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯初始力施加装置，包括：夹具，用于夹持电芯；包括成对的夹板以及螺栓，螺栓连接成对的夹板；固定压板和活动压板，夹持电芯夹具；分别与一夹板抵接；固定压板设置有穿孔；施力机构，驱动活动压板相向或背向固定压板移动；测力元件，检测夹具对电芯的夹持力；螺栓拧紧设备，穿过穿孔并以设定扭矩拧紧螺栓。固定压板和活动压板夹持夹具，利用施力机构对夹具中的电芯施加趋于均衡的初始夹持力；测力组件的设置便于获取初始力的实时数据，通过螺栓拧紧设备对螺栓施加预定扭矩，实现对电芯大面施加准确且趋于均衡的初始力；该装置适用于不同尺寸的电芯，操作方便，利于提高对单个电芯装配预定初始力夹具的生产效率。

Description

一种电芯初始力施加装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池测试设备技术领域，具体涉及一种电芯初始力施加装置。

背景技术

电芯在封装至电动汽车或3C产品中时，由于外壳或者其他部件的空间限制，电芯会受到不同程度的挤压，影响电池在后续使用过程的性能变化，例如充电时脱嵌锂的峰位偏移、电芯极化等。因此在电芯循环、存储或其他项目测试前，需要对电芯施加初始力（又称预紧力），以模拟电芯在模组中的受力情况。

对电芯施加初始力的装置主要有两种：一种如CN212871566U公开的，夹紧单体包括两个夹板，两个夹板通过预紧螺栓紧固连接，通过扭矩扳手将各预紧螺栓的拧紧力调整为设定的预紧力；另一种包括钢板、传感器、钢板、电芯、钢板的顺序组合方式，通过传感器获知钢板对电芯所施加初始力的大小。前一方案中拧紧螺栓的顺序、是否分次施加预定扭力、预定扭力的具体选择均会影响夹板四角所施加初始力的均匀度；后一方案中通过传感器能获得初始力的数值，但钢板对于电芯大面初始力的均匀度无明显改善。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种电芯初始力施加装置，固定压板和活动压板辅助确定接近的初始力值，按照对应关系确定螺栓拧紧设备的阶梯扭矩，使电芯大面受力更趋均衡。

为了实现上述技术效果，本实用新型的技术方案为：一种电芯初始力施加装置，包括：

夹具，用于夹持电芯；包括成对的夹板以及螺栓，所述螺栓连接成对的所述夹板；

固定压板和活动压板，用于夹持所述夹具；分别与一所述夹板抵接；所述固定压板设置有穿孔；

施力机构，驱动所述活动压板相向或背向所述固定压板移动；

测力元件，检测所述夹具对电芯的夹持力；

螺栓拧紧设备，穿过所述穿孔并以设定扭矩拧紧所述螺栓。

优选的技术方案为，所述施力机构包括驱动件、顶压板，所述驱动件与所述顶压板连接，所述顶压板与所述活动压板抵接。

优选的技术方案为，所述测力元件夹设于所述顶压板与所述活动压板之间。

优选的技术方案为，还包括第一导向件；所述第一导向件导向所述顶压板相向或背向所述固定压板移动。

优选的技术方案为，还包括第二导向件；所述第二导向件导向所述活动压板相向或背向所述固定压板移动。

优选的技术方案为，所述夹板的夹持面包括电芯对接部，所述螺栓穿设于所述夹板的通孔中，所述夹板的通孔对中分布设置于所述电芯对接部的周围。

优选的技术方案为，沿所述夹具对电芯的夹持力方向，所述测力元件与所述电芯对接部对中设置。

优选的技术方案为，包括机座，所述机座与固定压板可拆卸式连接。

优选的技术方案为，所述螺栓拧紧设备包括自动拧紧枪。

优选的技术方案为，还包括显示组件，所述显示组件用于显示测力元件的测试结果。

本实用新型的优点和有益效果在于：

该电芯初始力施加装置的固定压板和活动压板夹持夹具，利用施力机构驱动活动压板向固定压板移动，两压板对夹具以及夹具中的电芯施加趋于均衡的初始夹持力；测力组件的设置便于获取初始力的实时数据，试验获取扭矩和初始力之间的对应关系，通过螺栓拧紧设备对螺栓施加预定扭矩，实现对电芯大面施加准确且趋于均衡的初始力；

该电芯初始力施加装置适用于不同尺寸的电芯，并且操作方便，利于提高对单个电芯装配预定初始力夹具的生产效率。

附图说明

图1是实施例电芯初始力施加装置的主视结构示意图；

图2是实施例电芯初始力施加装置的立体结构示意图；

图3是夹具夹持电芯的立体结构示意图；

图中：1、夹具；101、夹板；102、螺栓；2、固定压板；3、活动压板；4、施力机构；401、驱动件；402、顶压板；5、测力元件；6、螺栓拧紧设备；7、第一导向件；8、第二导向件；9、机座；10、定位槽；11、显示组件；a、电芯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

如图1所示，在一实施例中，电芯初始力施加装置包括夹具1、固定压板2、活动压板3、施力机构4、测力元件5和螺栓拧紧设备6；夹具1用于夹持电芯a；夹具1包括成对的夹板101以及螺栓102，螺栓102连接成对的夹板101；固定压板2和活动压板3，夹持夹具1；固定压板2与一夹板101抵接，活动压板3与另一夹板101抵接；固定压板2设置有穿孔；施力机构4驱动活动压板3相向或背向固定压板2移动；测力元件5检测夹具1对电芯a的夹持力；螺栓拧紧设备6穿过穿孔并以设定扭矩拧紧螺栓102。

图中电芯a为方形电芯，夹板101为矩形，螺栓102设置于夹板101的四个端角处。固定压板2、活动压板3和夹板101的抵接面积趋大设置，利于分散受力和夹持稳定。固定压板2的作用在于提供与夹具1抵接的抵接面，包括但不限于位置固定的压板，以电缸将活动压板3沿铅垂方向上顶为例，机架的基本结构为：设置有限位固定压板2上行的限位件。固定压板2的穿孔的作用是容纳螺栓拧紧设备6穿过，因此穿孔的形状没有特别的限制，通孔的数量可以与螺栓102数量相同，或者小于螺栓102数量。

固定压板2、夹具1、活动压板3的相对位置关系须满足压板夹持夹具1的基本要求，包括但不限于由上至下依次设置，或者由下至上依次设置，又或者沿左右方向依次。固定压板2、活动压板3以及夹具1的夹板101均为初始力下变形小的刚性板材，例如钢板。活动压板3相向固定压板2移动，夹板抵紧电芯a，则夹板101对电芯a的夹持力增加；活动压板3背向固定压板2移动，则夹板101对电芯a的夹持力减小。固定压板2设置于夹具1上方，使用螺栓拧紧设备6拧紧螺栓102的操作空间更大，利于提高操作效率。以上施力机构4中，电缸的控制精度更高，可实现精密运动控制，与施加初始力的精确控制要求更适配。螺栓拧紧设备6为可设定扭矩的拧螺栓设备，该实施例中为扭矩扳手（图中未示出）。

如图1所示，在另一实施例中，施力机构4包括驱动件401、顶压板402，驱动件401与顶压板402连接，顶压板402与活动压板3抵接。驱动件401为能够输出沿固定压板2与活动压板3间距方向直线运动的机构，图中为电缸，作为替代方案，驱动件还可以为直线气缸、直线液压油缸。顶压板402与活动压板3直接抵接，或者间接抵接，前一方案顶压板402与活动压板3抵接面积趋大设置，利于分散受力和稳定输出上顶作用力。

如图1所示，在另一实施例中，测力元件5夹设于顶压板402与活动压板3之间。测力元件5用于检测夹具1对电芯a的夹持力，作为替代，测力元件5还可选设置于夹设与固定压板2与夹具1之间，或者夹具1与活动压板3之间，测力元件5的选型以满足以上夹持式检测结构为限。图中的测力元件5为压缩型压力传感器。

如图1所示，在另一实施例中，电芯初始力施加装置还包括第一导向件7；第一导向件7导向顶压板402相向或背向固定压板2移动，图中的第一导向件7能减少顶压板402上行过程中的水平方向横移，第一导向件7与机座9连接，为四根竖向的第一导向柱，施力机构4的驱动件401与基座相对位置固定，顶压板402设置有导向孔，第一导向柱一一对应穿设于顶压板402的导向孔中。

如图1所示，在另一实施例中，第二导向件8导向活动压板3相向或背向固定压板2移动。图中的第二导向件8能减少活动压板3上行过程中的水平方向横移，第二导向件8也与基座连接，为四根竖向的第二导向柱，活动压板3设置有导向孔，第二导向柱一一对应穿设于活动压板3的导向孔中。测力元件5夹持于顶压板402和活动压板3之间，第一导向件7和第二导向件8的导向作用能保持顶压板402、活动压板3与测力元件5之间的接触面稳定，进而保证测力元件5的数值相对准确。

如图1所示，在另一实施例中，夹板101的夹持面包括电芯对接部，螺栓102穿设于夹板101的通孔中，夹板101的通孔对中分布设置于电芯对接部的周围。夹具1夹持电芯a的状态下，电芯a的大面抵接于电芯对接部，通孔的对中分布利于提高电芯a受力的均匀性和一致性。

如图1所示，在另一实施例中，沿夹具1对电芯a的夹持力方向，测力元件5与电芯对接部对中设置，即基于长方体形状的电芯a，对接部的中心点位于测力元件5的中心轴直线上，以上结构利于获得相对准确的传感器数值。

如图1所示，在另一实施例中，电芯初始力施加装置包括机座9，机座9与固定压板2可拆卸式连接。可拆卸式连接包括可拆卸式固定连接。图中，机座9设置有槽口相对的两根定位槽10，定位槽10的槽端为敞口状，固定压板2可移除插接于定位槽10中。针对大面形状不同的电芯a，夹具1螺栓102分布存在差异，可拆卸式连接结构便于根据夹具螺栓102更换固定压板2。进一步的，活动压板3也设置有容纳螺母的穿孔，即活动压板3与夹板101直接抵接。

如图2所示，在另一实施例中，螺栓拧紧设备6包括自动拧紧枪，螺栓102的轴向沿竖向设置。基于同型号的螺栓102，与预设扭矩的扭矩扳手相比，自动拧紧枪作用于图中四根螺栓102时具有趋于一致的施力方向，有效用于拧紧螺栓102的扭矩占自动拧紧枪设定扭矩值的百分比也趋于一致。图中机座9通过手动转轴与自动拧紧枪连接，自动拧紧枪悬设于固定压板2的上方。

如图2所示，在另一实施例中，电芯初始力施加装置还包括显示组件11，显示组件11用于显示测力元件5的测试结果。进一步的，显示组件11还用于显示扭矩和预紧力之间的对应关系，以及根据扭矩力和对应关系预测的预紧力值等。进一步的，该显示组件11为人机交互式显示组件，自动拧紧枪的扭矩值通过显示组件输入，然后通过自动拧紧枪输出。

电芯初始力施加装置的工作步骤包括：

首先通过多次预设自动拧紧枪的扭矩，获得预定扭矩值对应的压力传感器数值范围，标定出扭矩力和预紧力的对应关系。

S1：电芯a夹持于成对的夹板101之间，拧上螺丝，此时夹板101与电芯a为非夹紧状态，电芯夹具1组合成测试组件；

S2：电缸驱动顶压板402和活动压板3上顶；

S3：调节自动拧紧枪至一扭矩值，该扭矩值低于目标初始力值对应的扭矩值，分别拧紧四个螺栓102，并观察压力传感器数值；

S4：提高自动拧紧枪的扭矩值（通过扭矩力和预紧力的对应关系确定），分别拧紧四个螺栓102，直至压力传感器数值在需求范围内；或者在S3的基础上，以较小的幅度提高扭矩，重复以上操作，直至压力传感器数值在初始力（预紧力）目标范围内。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电芯初始力施加装置，其特征在于，包括：

夹具，用于夹持电芯；包括成对的夹板以及螺栓，所述螺栓连接成对的所述夹板；

固定压板和活动压板，用于夹持所述夹具；分别与一所述夹板抵接；所述固定压板设置有穿孔；

施力机构，驱动所述活动压板相向或背向所述固定压板移动；

测力元件，检测所述夹具对电芯的夹持力；

螺栓拧紧设备，穿过所述穿孔并以设定扭矩拧紧所述螺栓。

2.根据权利要求1所述的电芯初始力施加装置，其特征在于，所述施力机构包括驱动件、顶压板，所述驱动件与所述顶压板连接，所述顶压板与所述活动压板抵接。

3.根据权利要求2所述的电芯初始力施加装置，其特征在于，所述测力元件夹设于所述顶压板与所述活动压板之间。

4.根据权利要求2所述的电芯初始力施加装置，其特征在于，还包括第一导向件；所述第一导向件导向所述顶压板相向或背向所述固定压板移动。

5.根据权利要求3所述的电芯初始力施加装置，其特征在于，还包括第二导向件，所述第二导向件导向所述活动压板相向或背向所述固定压板移动。

6.根据权利要求1所述的电芯初始力施加装置，其特征在于，所述夹板的夹持面包括电芯对接部，所述螺栓穿设于所述夹板的通孔中，所述夹板的通孔对中分布设置于所述电芯对接部的周围。

7.根据权利要求6所述的电芯初始力施加装置，其特征在于，沿所述夹具对电芯的夹持力方向，所述测力元件与所述电芯对接部对中设置。

8.根据权利要求1所述的电芯初始力施加装置，其特征在于，包括机座，所述机座与固定压板可拆卸式连接。

9.根据权利要求1所述的电芯初始力施加装置，其特征在于，所述螺栓拧紧设备包括自动拧紧枪。

10.根据权利要求1所述的电芯初始力施加装置，其特征在于，还包括显示组件，所述显示组件用于显示测力元件的测试结果。

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