CN220553831U - 一种圆柱锂离子电池一体式充放电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆柱锂离子电池一体式充放电机，包括充放电机外框架，充放电机外框架内设有内框架，内框架包括水平设置的顶框和底框；顶框底部对称安装升降气缸，升降气缸的升降端与中框固定连接，顶框底部间隔地设有若干块固定条，每相邻两个固定条构成一个插槽，插槽中水平插接有充放电探针机构，充放电探针机构包括测试电源框架和若干个探针组件，测试电源框架的底部沿纵向间隔设有若干套探针组件，测试电源框架内设有充放电测试电源，充放电测试电源的纵向的一个端部设有供电连接端口；充放电测试电源设有若干组接电端子，每组接电端子连接一个探针组件。本实用新型的有益效果是：体积小、成本低、线损小、易维护、适配性强。

Description

一种圆柱锂离子电池一体式充放电机

技术领域

本实用新型涉及一种圆柱锂离子电池一体式充放电机，属于电池制造技术领域。

背景技术

目前，锂电池的应用已经越来越广泛，与传统电池相比，锂电池具有能量密度高、环境污染小、功率密度大、使用寿命长、适应范围广、自放电系数小等突出的优点，是现今世界上应用最为广泛的电池之一，也是新能源发展的重要组成部分。锂电池常见类型有圆柱型、软包型和方壳型。而目前圆柱锂电池作为动力电池及储能电池而广泛应用，其种类繁多。圆柱锂电池在制造完成后需要进行化成分容，以便激活电池，并稳定电池的性能指标，如内阻、输出电压、电流、功率等。

圆柱形电池在化成分容过程中，一般需要先放置在托盘中，然后将托盘置于充放电机中，并置于探针组件下方，通过控制探针组件的移动，探针组件上的探针可以与圆柱形电池导通或断开。

传统的充放电机多为分体式结构，设备的机构部与电源部一般采用都是分体式，机构部通常设置在独立的库位内，而电源部通常是设置在机构部的外部，也就意味着机构部需要与外置的电源部电连接，才能对置于化成分容设备内的锂电池进行化成分容操作，当圆柱锂电池需要化成分容操作时，探针与电池托盘相向运动，探针与圆柱锂电池导通，待化成分容操作结束之后，探针与电池托盘相互远离，恢复至初始位置；由此可知，上述结构存在以下问题：(一)充放电机占用空间大，需要额外的空间安装电源部；(二)充放电机的探针组件需要许多根导线与外置的电源部电连接，使得线损增大；(三)随着导线数量增加，线损增加，以及频繁的化成分容过程，使得操作过程中产生大量的热量，无法及时排出，容易造成危险；(四)安装拆卸以及维修时，探针组件与电源部之间的导线容易受到牵拉，导致导线的连接端容易发生松脱，从而导致各探针与电源部之间的电连接的可靠性降低，影响电池的充放电。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种占用空间小、接线稳定、线损小、散热快的圆柱锂离子电池一体式充放电机。

本实用新型采用的技术方案是：

一种圆柱锂离子电池一体式充放电机，包括充放电机外框架，充放电机外框架内设有内框架，内框架包括水平设置的顶框和底框，底框位于顶框下方，顶框和底框间隔分布，并通过数根导杆固定连接；顶框和底框之间设有呈水平状的中框，中框与导杆以滑动方式连接；顶框的底部对称安装升降气缸，升降气缸的升降端与中框固定连接，其特征在于：

顶框的底部间隔地设有若干块呈长条状且彼此平行的固定条，每相邻两个固定条构成一个插槽，将插槽的长度的延伸方向定义为纵向；插槽中水平插接有充放电探针机构，相邻两套充放电探针机构之间留有散热通道；充放电探针机构包括测试电源框架和若干个设置在测试电源框架上的探针组件，测试电源框架的底部沿纵向间隔设有若干套探针组件，测试电源框架内设有充放电测试电源，充放电测试电源的纵向的一个端部设有供电连接端口，充放电测试电源通过供电连接端口与外部电源电连接；充放电测试电源设有若干组接电端子，每组接电端子包括一个正极电流接线端子、一个负极电流接线端子和一个电压接线端子；每组接电端子对应连接一个探针组件；探针组件为圆柱电池组合探针，包括探针底座、正极探针、负极探针和温度针，探针底座可脱卸地设置在测试电源框架的底部；正极探针、负极探针和温度针均穿设于探针底座中，正极探针的电流端通过正极电流线与对应组接电端子的正极电流接线端子电连接，负极探针的电流端通过负极电流线与对应组接电端子的负极电流接线端子电连接；正极探针的电压端、负极探针的电压端、温度针的电压端分别通过相应导线与对应组接电端子的负极电压线接线端子电连接。

进一步，插槽的横截面呈T型。

进一步，所述的测试电源框架呈长条状，包括相互平行的顶板、底板，顶板位于底板的上方；底板的底部沿纵向间隔悬挂多块彼此平行的连接立板，底板的纵向的两边向上翻折并延伸形成侧挡边，探针组件固定在侧挡边上；底板上沿纵向间隔地设置若干个探针定位插孔，探针组件的探针穿过探针定位插孔，探针的下端部形成与圆柱锂电池电连接的导电端子。

进一步，顶板上设有散热孔。

进一步，所述的底框上间隔地设置数个托盘支撑机构，托盘支撑机构包括支撑立柱和导向块，支撑立柱的底端竖向安装在底框上，支撑立柱贯穿中框，并在顶端安装导向块，各托盘支撑机构的导向块的支撑面处于同一高度，共同对放置在托盘支撑机构上的托盘进行支撑。

进一步，位于托盘周边的支撑立柱上导向块的外缘设有引导板，引导板的底部连接导向块的外缘，引导板自下而上逐渐向外倾斜，共同形成托盘的导向口；将靠近托盘中心的方向设定为内，反之为外。

在将圆柱锂电池进行分容化成的测试时，圆柱锂电池被置于电池托盘中，外部电源通过导线连接锂电池的充放电测试电源的供电连接端口，充放电测试电源的每组接电端子对应连接一个探针组件，通过控制托盘的升降，使得圆柱锂电池可以与充放电探针机构上的探针组件导通或断开。本申请中的充放电测试电源直接安装在充放电机的充放电探针机构的测试电源框架中，充放电测试电源的供电连接端口通过导线与外部电源电连接，节约安装空间，并避免使用过多的导线，有效地降低导线使用过程中的能量损耗，提高能量利用效率；如果需要更换探针组件时，只需要将充放电探针机构从相应的插槽中抽出，然后根据需要更换相应的探针即可，更换过程中不会影响其余探针与充放电测试电源的接线端子直接的练级，防止其余探针与接线端子产生松脱，从而提高探针与充放电测试电源之间电连接可靠性，节约了经济成本。

更有利的是，在测试电源框架的顶板上设有散热孔，相邻两套充放电探针机构之间留有散热通道，整体设计中满足自上而下的空气流通性能，使整个托盘内的圆柱锂电池可以均匀受冷风散热，实现了电池生产时温度的均匀性，提高了生产良率。

探针组件脱卸地设置在底板，然后通过螺钉与侧挡边连接，当探针组件发生故障需要更换时，直接将固定的螺钉拆下，将探针组件取出即可，更换方便快捷，大大减少了更换时间，节省了时间成本。

本实用新型的有益效果是：将探针组件和充放电测试电源集成于充放电探针机构中，具有体积小、使用成本低、线损小、易维护、模块化程度高、适配性强等特点；充放电探针机构两侧设有散热风道，可有效将充放电测试电源的热量及时排出。

附图说明

图1是本实用新型的结构图。

图2是图1的局部放大图，显示了充放电探针机构与固定条的配合关系；

图3是本实用新型的充放电探针机构的结构图。

图4是本实用新型的充放电探针机构的主视图。

图5是图4的局部放大图。

图6是本实用新型的充放电探针机构的结构图，展示了充放电探针机构侧面的散热风道的位置；

图7是本实用新型的圆柱锂电池的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型所述的一种圆柱锂离子电池一体式充放电机，包括充放电机外框架100，充放电机外框架100内设有内框架200，内框架200包括水平设置的顶框210和底框220，底框220位于顶框210下方，顶框210和底框220间隔分布，并通过数根导杆固定连接；顶框210和底框220之间设有呈水平状的中框230，中框230与导杆以滑动方式连接；顶框210的底部对称安装升降气缸300，升降气缸300的升降端与中框230固定连接，顶框210的底部间隔地设有若干块呈长条状且彼此平行的固定条211，每相邻两个固定条211构成一个插槽，将插槽的长度的延伸方向定义为纵向；插槽中水平插接有充放电探针机构400，充放电探针机构400包括测试电源框架410和若干个设置在测试电源框架410上的探针组件420，测试电源框架410的底部沿纵向间隔设有若干套探针组件420，测试电源框架410内设有充放电测试电源430，充放电测试电源430的纵向的一个端部设有供电连接端口431，充放电测试电源430通过供电连接端口431与外部电源电连接；充放电测试电源430设有若干组接电端子，每组接电端子包括一个正极电流接线端子432、一个负极电流接线端子433和一个负极电压线接线端子434；每组接电端子对应连接一个探针组件420；探针组件420为圆柱电池组合探针，包括探针底座421、正极探针422、负极探针423和温度针424，探针底座421可脱卸地设置在测试电源框架410的底部；正极探针422、负极探针423和温度针424均穿设于探针底座421中，正极探针422的电流端通过正极电流线4221与对应组接电端子的正极电流接线端子432电连接，负极探针423的电流端通过负极电流线4231与对应组接电端子的负极电流接线端子433电连接；正极探针422的电压端、负极探针423的电压端、温度针424的电压端分别通过相应导线与对应组接电端子的负极电压线接线端子434电连接。

如图1、2所示，插槽的横截面呈T型。

如图3～5所示，所述的测试电源框架410呈长条状，包括相互平行的顶板411、底板412，顶板411位于底板412的上方；底板412的底部沿纵向间隔悬挂多块彼此平行的连接立板413，底板412的纵向的两边向上翻折并延伸形成侧挡边414，探针组件420固定在侧挡边414上；底板412上沿纵向间隔地设置若干个探针定位插孔，探针组件420的探针穿过探针定位插孔，探针的下端部形成与圆柱锂电池600电连接的导电端子。

如图3所示，顶板411上设有散热孔4111，可以与散热通道配合实现气流从下而上流道，方便散热。

如图3所示，底板412的横截面为U型，侧挡边上等间隔地设有腰型孔4141。

如图3、4所示，测试电源框架410的纵向的一个端部设有把手415，方便拆装时操作人员抓握。

如图4、5所示，正极探针422的电压端通过正极电压线4222与对应组接电端子的负极电压线接线端子434电连接；负极探针423的电压端通过负极电压线4232与对应组接电端子的负极电压线接线端子434电连接；温度针424的电压端通过温度针线4241与对应组接电端子的负极电压线接线端子434电连接。由于探针组件420与充放电测试电源430安装距离较近，使用线缆长度很短，线损小，使用成本低且充放电效率高。

如图5所示，相邻两套充放电探针机构400之间留有散热通道402，可以配合顶板上的散热孔同时散热，化成分容操作时，产生的大量的热量自上而下加速空气流通，借助风力从散热通道以及散热孔及时排除，使整个托盘内的圆柱锂电池可以均匀受冷风散热，实现了电池生产时温度的均匀性，提高了生产良率。

如图1所示，所述的底框220上间隔地设置数个托盘支撑机构500，托盘支撑机构500包括支撑立柱510和导向块520，支撑立柱510的底端竖向安装在底框220上，支撑立柱510贯穿中框230，并在顶端安装导向块520，各托盘支撑机构500的导向块520的支撑面处于同一高度，共同对放置在托盘支撑机构500上的托盘700进行支撑。

如图1所示，位于托盘700周边的支撑立柱510上导向块520的外缘设有引导板521，引导板521的底部连接导向块520的外缘，引导板521自下而上逐渐向外倾斜，共同形成托盘的导向口；将靠近托盘中心的方向设定为内，反之为外。

在将圆柱锂电池进行分容化成的测试时，圆柱锂电池被置于电池托盘中，外部电源通过导线连接锂电池的充放电测试电源430的供电连接端口431，充放电测试电源430的每组接电端子对应连接一个探针组件420，通过控制托盘的升降，使得圆柱锂电池可以与充放电探针机构400上的探针组件420导通或断开。本申请中的充放电测试电源430直接安装在充放电机的充放电探针机构的测试电源框架410中，充放电测试电源430的供电连接端口431通过导线与外部电源电连接，探针组件420与充放电测试电源430安装距离较近，使用线缆长度很短，线损小，使用成本低且充放电效率高，节约安装空间，并避免使用过多的导线，有效地降低导线使用过程中的能量损耗，提高能量利用效率；如果需要更换探针组件时，只需要将充放电探针机构400从相应的插槽中抽出，然后根据需要更换相应的探针即可，更换过程中不会影响其余探针与充放电测试电源的接线端子直接的练级，防止其余探针与接线端子产生松脱，从而提高探针与充放电测试电源之间电连接可靠性，节约了经济成本。

更有利的是，在测试电源框架410的顶板411上设有散热孔4111，相邻两套充放电探针机构400之间留有散热通道402，整体设计中满足自上而下的空气流通性能，使整个托盘内的圆柱锂电池可以均匀受冷风散热，实现了电池生产时温度的均匀性，提高了生产良率。

探针组件脱卸地设置在底板，然后通过螺钉与侧挡边连接，当探针组件发生故障需要更换时，直接将固定的螺钉拆下，将探针组件取出即可，更换方便快捷，大大减少了更换时间，节省了时间成本。

具体的，充放电探针机构400通过固定条211悬装于顶框210的底部，该使用示例中的顶框210上安装16列充放电探针机构400。升降气缸300底座与顶框210固定，升降气缸300的伸缩端与中框230固定，升降气缸300的伸缩端的伸出和缩回可带动中框230上下运动。

托盘支撑机构500固定于底框220上，初始状态下，升降气缸300动作，升降气缸300的伸缩杆向下伸出，托盘700依靠托盘支撑机构500支撑；当升降气缸300的伸缩杆缩回时，中框230上升，继而使托盘700脱离托盘支撑机构500，由中框230带动托盘700上升，最终使圆柱锂电池600与充放电探针机构400的探针组件420压合接触，探针组件420的正极探针422与圆柱锂电池600的正极601接触，负极探针423与圆柱锂电池600的负极602接触，实现充放电测试电源430对圆柱锂电池600的充放电和电压采集功能。探针组件420的温度针424与圆柱锂电池600的负极602接触，实现充放电测试电源430对圆柱锂电池600的温度采集功能。在压合状态下，充放电探针机构400可通过探针组件420和充放电测试电源430对圆柱电池600进行充放电；当充放电工作结束后，升降气缸300的伸缩杆向下伸出，使圆柱锂电池600与探针组件420脱离，中框230带动托盘700下降，当托盘700的底部接触托盘支撑机构的导向块520后，中框230到达底部极限位置，托盘700与中框230脱离，动作完成。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种圆柱锂离子电池一体式充放电机，包括充放电机外框架(100)，充放电机外框架(100)内设有内框架(200)，内框架(200)包括水平设置的顶框(210)和底框(220)，底框(220)位于顶框(210)下方，顶框(210)和底框(220)间隔分布，并通过数根导杆固定连接；顶框(210)和底框(220)之间设有呈水平状的中框(230)，中框(230)与导杆以滑动方式连接；顶框(210)的底部对称安装升降气缸(300)，升降气缸(300)的升降端与中框(230)固定连接，其特征在于：

顶框(210)的底部间隔地设有若干块呈长条状且彼此平行的固定条(211)，每相邻两个固定条(211)构成一个插槽，将插槽的长度的延伸方向定义为纵向；插槽中水平插接有充放电探针机构(400)，相邻两套充放电探针机构(400)之间留有散热通道(402)；充放电探针机构(400)包括测试电源框架(410)和若干个设置在测试电源框架(410)上的探针组件(420)，测试电源框架(410)的底部沿纵向间隔设有若干套探针组件(420)，测试电源框架(410)内设有充放电测试电源(430)，充放电测试电源(430)的纵向的一个端部设有供电连接端口(431)，充放电测试电源(430)通过供电连接端口(431)与外部电源电连接；充放电测试电源(430)设有若干组接电端子，每组接电端子包括一个正极电流接线端子(432)、一个负极电流接线端子(433)和一个负极电压线接线端子(434)；每组接电端子对应连接一个探针组件(420)；探针组件(420)为圆柱电池组合探针，包括探针底座(421)、正极探针(422)、负极探针(423)和温度针(424)，探针底座(421)可脱卸地设置在测试电源框架(410)的底部；正极探针(422)、负极探针(423)和温度针(424)均穿设于探针底座(421)中，正极探针(422)的电流端通过正极电流线(4221)与对应组接电端子的正极电流接线端子(432)电连接，负极探针(423)的电流端通过负极电流线(4231)与对应组接电端子的负极电流接线端子(433)电连接；正极探针(422)的电压端、负极探针(423)的电压端、温度针(424)的电压端分别通过相应导线与对应组接电端子的负极电压线接线端子(434)电连接。

2.如权利要求1所述的一种圆柱锂离子电池一体式充放电机，其特征在于：插槽的横截面呈T型。

3.如权利要求2所述的一种圆柱锂离子电池一体式充放电机，其特征在于：所述的测试电源框架(410)呈长条状，包括相互平行的顶板(411)、底板(412)，顶板(411)位于底板(412)的上方；底板(412)的底部沿纵向间隔悬挂多块彼此平行的连接立板(413)，底板(412)的纵向的两边向上翻折并延伸形成侧挡边(414)，探针组件(420)固定在侧挡边(414)上；底板(412)上沿纵向间隔地设置若干个探针定位插孔，探针组件(420)的探针穿过探针定位插孔，探针的下端部形成与圆柱锂电池(600)电连接的导电端子。

4.如权利要求3所述的一种圆柱锂离子电池一体式充放电机，其特征在于：顶板(411)上设有散热孔(4111)。

5.如权利要求4所述的一种圆柱锂离子电池一体式充放电机，其特征在于：所述的底框(220)上间隔地设置数个托盘支撑机构(500)，托盘支撑机构(500)包括支撑立柱(510)和导向块(520)，支撑立柱(510)的底端竖向安装在底框(220)上，支撑立柱(510)贯穿中框(230)，并在顶端安装导向块(520)，各托盘支撑机构(500)的导向块(520)的支撑面处于同一高度，共同对放置在托盘支撑机构(500)上的托盘(700)进行支撑。

6.如权利要求5所述的一种圆柱锂离子电池一体式充放电机，其特征在于：位于托盘(700)周边的支撑立柱(510)上导向块(520)的外缘设有引导板(521)，引导板(521)的底部连接导向块(520)的外缘，引导板(521)自下而上逐渐向外倾斜，共同形成托盘的导向口；将靠近托盘中心的方向设定为内，反之为外。