一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置的制作方法

本实用新型涉及新能源动力电池领域，尤其涉及一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置。

背景技术：

锂离子电池运用在新能源汽车上作为动力，具有能力密度高，环境友好等优点。但是锂离子电池在充放电过程中，由于电芯内部发生电化学反应会对电芯的外壳产生压力，从而使电芯发生膨胀。由于电芯发生膨胀，由电芯排列而成的电池模组也会产生膨胀力。由于电芯以及模组膨胀力的存在，会对电池包的安全造成隐患。为了在电池包以及模组结构设计时，减少电芯膨胀的安全隐患，需要掌握电芯以及模组在充放电时的膨胀规律。为了对这个膨胀规律进行有效的掌握，通常采用一套工装夹具来测量不同时间内电芯或者模组充放电时的膨胀力数据，对数据进行分析总结，为电池包及模组结构设计提供参考，降低发生安全事故的可能性。

目前存在的测量锂电池电芯以及模组膨胀力的设备，只能单独测量电芯或者单独测量模组的膨胀力，一般测量电芯或者模组的整体膨胀力，一次测量只能测量一组数据。而且由于电芯以及模组进行一次完整充放电时间的很长，不同部位的膨胀力数据会有不同，而现有的测量设备也无法进行测量，无法得到更多电芯膨胀力信息；另外，电芯排列组成模组时，并不是完全贴合在一起，而是电芯相互之间有一定的间隙，在不同的间隙下，电芯的膨胀力数据也会存在差异，而现有的测量设备也无法准确设定测量间隙，以得到不同间隙下的膨胀力数据。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置，该装置既能测试电芯也能测试模组的膨胀力数据；同时该夹具也可以电芯或者模组不同部位的膨胀力数据；也能实现测量电芯间不同间隙下的膨胀力数据。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置，与现有技术不同的是，包括监控微调组件、可移动挡板组件及底座；所述监控微调组件及所述可移动挡板组件均固定安装于所述底座上部，并且两者之间的距离可调；待测量的所述锂电池电芯或电池模组置于所述监控微调组件及所述可移动挡板组件之间，所述锂电池电芯或电池模组膨胀后与所述监控微调组件及所述可移动挡板组件相抵，并且由所述监控微调组件测量所述锂电池电芯或电池模组膨胀后产生的压力。

本实用新型的有益效果是，由于监控微调组件和可移动挡板组件两者间距可调，所以可以根据待测量的锂电池电芯或电池模组的宽度，预先调节好所述监控微调组件及所述可移动挡板组件之间的距离，待测量工件膨胀后将压力传给监控微调组件，由监控微调组件进行测量膨胀压力即可。该装置既能测试电芯也能测试模组的膨胀力数据。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述可移动挡板组件包括第一夹板及安装板；所述第一夹板与所述监控微调组件相对布置，并且所述第一夹板与所述安装板固定连接，所述安装板可拆装的安装于所述底座上；所述底座上设有多个与所述监控微调组件距离由近及远的安装位，所述安装板可选择的安装于任一所述安装位；所述底座上还设有用于测量所述可移动挡板组件与所述监控微调组件之间距离的标尺。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，所述可移动挡板组件具有多个安装工位，可以通过安装在不同的安装工位实现与所述监控微调组件之间的距离的调节。另外，第一夹板用于夹持，安装板用于固定，将工件夹持在监控微调组件和可移动挡板组件的第一夹板之间，安全可靠。通过标尺，可以随时测量测量所述可移动挡板组件与所述监控微调组件之间距离，根据需要调整两者之间距离，以达到测量电芯间不同间隙下的膨胀力数据的目的。

进一步，所述安装板上设有定位头，所述底座上每个所述安装位上均设有与所述定位头相配合的定位孔。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，通过定位头与定位孔的配合，可以将可移动挡板组件安装于底座后，保持定位，以确保与所述监控微调组件之间距离不变。

进一步，所述监控微调组件包括固定座、传感器调节模块及第二夹板；所述固定座固定安装于底座上；所述传感器调节模块一端为设有外螺纹的螺杆段，另一端与所述第二夹板固定连接，所述螺杆段与所述固定座螺纹连接；所述第二夹板设于所述固定座与所述可移动挡板组件之间，所述螺杆段在所述固定座内旋转后可带动所述第二夹板靠近或远离所述可移动挡板组件。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，第二夹板为夹持板，通过传感器调节模块上的螺杆段与固定座的连接，形成丝杆传动机构，实现传感器调节模块的移动，进而带动第二夹板移动，实现所述监控微调组件与可移动挡板组件之间距离的微调。

进一步，所述固定座包括固定板及固定连接于所述固定板上的立板，所述固定板固定连接于所述底座上，所述立板上固定连接有螺杆套，所述螺杆套开设有与所述螺杆段相适配的螺纹孔，所述螺杆段的螺旋升角小于当量摩擦角。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，单独设置螺杆套，容易加工，并且由于所述螺杆段的螺旋升角小于当量摩擦角，可以实现自锁功能，防止由于待测量电池电芯或者电池模组膨胀后推动传感器调节模块后退，影响测量效果。

进一步，所述传感器调节模块包括螺杆丝杆、轴承套、轴承、传感器套、传感器及顶板；所述螺杆丝杆包括与所述螺杆套螺纹连接的螺旋部及位于所述螺杆丝杆一端且与所述螺旋部相接的配合部，所述配合部为圆柱形结构，且直径小于所述螺旋部的所形成的圆柱形的直径，所述配合部与所述螺旋部相接的部位为台阶面，所述配合部与所述螺旋部位于同一轴线上；所述轴承套为圆柱形结构，并且沿其中一端面的周向设有向外突出的外缘，所述轴承套沿轴向设有圆形通孔，并且在所述圆形通孔内表面设有向内突出的沿周向延伸的环形凸起；所述顶板为圆盘状结构，与所述配合部的端面固定连接，且所述顶板的外径大于所述配合部的端面的直径；所述轴承为两个，分别安装于所述环形凸起的两侧，并且两个轴承分别与所述环形凸起的两侧相抵接；两个所述轴承中，一个置于所述环形凸起与所述台阶面之间，另一个置于所述环形凸起与所述顶板之间；两个所述轴承的轴承外圈均与所述轴承套的圆形通孔的内表面配合连接，两个所述轴承的轴承内圈均与所述配合部的外表面配合连接；所述传感器套为一端敞口另一端设有套孔的腔体结构，所述传感器套通过所述套孔套设于所述轴承套的外侧壁，并且所述轴承套的所述外缘置于所述传感器套内与所述传感器套相扣；所述传感器套敞口的一端固定连接于所述第二夹板上；所述传感器为压力传感器，置于所述传感器套中并与所述第二夹板固定连接，所述传感器的测量头与所述轴承套的端面相抵接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，通过轴承的作用，可以实现螺杆丝杆自由的在轴承套中旋转，并且当螺杆丝杆前进或后退时，通过台阶面与压板的作用，带动轴承进行轴向移动，进而通过环形凸起带动轴承套移动，然后再带动传感器套、传感器及第二夹板同时移动，实现微调。

进一步，所述传感器为两个，上下布置于所述传感器套中。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，由于电芯与模组一般是左右对称的结构，而上下方向的结构有所差异，所以上下设置两个传感器，可以同时测量电芯或者模组上下方向两组数据，从而实现一次测量而得到电池电芯或者电池模组上下两个部位的膨胀力信息。

进一步，所述螺杆丝杆远离所述配合部的一端固定连接有调节螺帽。以方便调节。

进一步，所述第二夹板底部还固定连接有带有滑槽的滑块，所述底座上固定安装有与所述滑槽匹配的滑轨，所述滑块可沿所述滑轨滑动。

进一步，所述第二夹板的下部固定连接有连接板，所述滑块安装于所述连接板的下部。

采用上述两步进一步技术方案的有益效果是，由于传感器调节模块及第二夹板本身具有一定的重力，通过滑轨及滑块的设置，可以承担该重力的作用，避免了螺杆丝杆处于悬臂状态而损坏螺纹，同时，利于滑块及滑轨可以确保调节时移动部件运行的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为所述的可移动挡板组件的一种具体实施方式的结构示意图；

图3为所述的监控微调组件的一种具体实施方式的结构示意图；

图4为所述底座的一种具体实施方式的结构示意图；

图5为所述传感器调节模块的一种具体实施方式的结构示意图；

图6为图5所示的所述传感器调节模块的剖视图；

图7为所述螺杆丝杆的一种具体实施方式的剖视图；

图8为所述轴承套的一种具体实施方式的剖视图；

图9为所述传感器套的一种具体实施方式的结构示意图；

图10为本实用新型所提供的一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置进行测量所述电池电芯的示意图；

图11为本实用新型所提供的一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置进行测量所述电池模组的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

监控微调组件1，可移动挡板组件2，底座3，标尺4，第二夹板11，滑轨12，滑块13，连接板14，传感器调节模块15，螺杆套16，立板17，固定座筋板18，固定板19，第一夹板21，移动座筋板22，安装板23，定位头231，定位孔31，传感器151，顶板152，轴承153，传感器套155，轴承套156，螺杆丝杆157，环形凸起158，外缘159，套孔160，调节螺帽161，螺旋部1571，配合部1572，台阶面1573，电池模组100，电池电芯101。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1至图11，图1为本实用新型所提供的一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置的一种具体实施方式的整体结构示意图；图2为所述的可移动挡板组件的一种具体实施方式的结构示意图；图3为所述的监控微调组件的一种具体实施方式的结构示意图；图4为所述底座的一种具体实施方式的结构示意图；图5为所述传感器调节模块的一种具体实施方式的结构示意图；图6为图5所示的所述传感器调节模块的剖视图；图7为所述螺杆丝杆的一种具体实施方式的剖视图；图8为所述轴承套的一种具体实施方式的剖视图；图9为所述传感器套的一种具体实施方式的结构示意图；图10为本实用新型所提供的一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置进行测量所述电池电芯的示意图；图11为本实用新型所提供的一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置进行测量所述电池模组的示意图。

在本实用新型所提供的一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置，包括监控微调组件1、可移动挡板组件2及底座3；所述监控微调组件1及所述可移动挡板组件2均固定安装于所述底座3上部，并且两者之间的距离可调；待测量的所述锂电池电芯101或电池模组100置于所述监控微调组件1及所述可移动挡板组件2之间，所述锂电池电芯101或电池模组100膨胀后与所述监控微调组件1及所述可移动挡板组件2相抵，并且由所述监控微调组件1测量所述锂电池电芯101或电池模组100膨胀后产生的压力。

所述可移动挡板组件2包括第一夹板21及安装板23；所述第一夹板21与所述监控微调组件1相对布置，并且所述第一夹板21与所述安装板23固定连接，所述安装板23可拆装的安装于所述底座3上；所述底座3上设有多个与所述监控微调组件1距离由近及远的安装位，所述安装板23可选择的安装于任一所述安装位。第一夹板21及安装板23可以互相垂直安装，第一夹板21和安装板23之间还可以设置移动座筋板，以增加可移动挡板组件2的强度，防止膨胀力过大时发生变形，安装板23固定于底座3上，连接方式可以通过螺栓进行连接。所述可移动挡板组件2可以为焊接件也可以为各零件通过螺栓连接的组装件。

所述安装板23上设有定位头231，所述底座3上每个所述安装位上均设有与所述定位头231相配合的定位孔31。

所述监控微调组件1包括固定座、传感器调节模块15及第二夹板11；所述固定座固定安装于底座3上；所述传感器调节模块15一端为设有外螺纹的螺杆段，另一端与所述第二夹板11固定连接，所述螺杆段与所述固定座螺纹连接；所述第二夹板11设于所述固定座与所述可移动挡板组件2之间，所述螺杆段在所述固定座内旋转后可带动所述第二夹板11靠近或远离所述可移动挡板组件2。

所述固定座包括固定板19及固定连接于所述固定板19上的立板17，立板17竖直放置，固定板19水平放置，并通过螺栓固定于底座3上，所述固定板19与立板17之间设置有固定座筋板18，以提高固定座的强度。所述立板17上固定连接有螺杆套16，所述螺杆套16开设有与所述螺杆段相适配的螺纹孔，所述螺杆段的螺旋升角小于当量摩擦角。所述固定座可以为焊接件也可以为各零件通过螺栓连接的组装件。

所述传感器调节模块15包括螺杆丝杆157、轴承套156、轴承153、传感器套155、传感器151及顶板152；所述螺杆丝杆157包括与所述螺杆套16螺纹连接的螺旋部1571及位于所述螺杆丝杆157一端且与所述螺旋部1571相接的配合部1572，所述配合部1572为圆柱形结构，且直径小于所述螺旋部1571的所形成的圆柱形的直径，所述配合部1572与所述螺旋部1571相接的部位为台阶面1573，所述配合部1572与所述螺旋部1571位于同一轴线上；所述轴承套156为圆柱形结构，并且沿其中一端面的周向设有向外突出的外缘159，所述轴承套156沿轴向设有圆形通孔，并且在所述圆形通孔内表面设有向内突出的沿周向延伸的环形凸起158；所述顶板152为圆盘状结构，与所述配合部1572的端面固定连接，且所述顶板152的外径大于所述配合部1572的端面的直径；所述轴承153为两个，分别安装于所述环形凸起158的两侧，并且两个轴承153分别与所述环形凸起158的两侧相抵接；两个所述轴承153中，一个置于所述环形凸起158与所述台阶面1573之间，另一个置于所述环形凸起158与所述顶板152之间；两个所述轴承153的轴承外圈均与所述轴承套156的圆形通孔的内表面配合连接，两个所述轴承153的轴承内圈均与所述配合部1572的外表面配合连接；所述传感器套155为一端敞口另一端设有套孔160的腔体结构，所述传感器套155通过所述套孔160套设于所述轴承套156的外侧壁，并且所述轴承套156的所述外缘159置于所述传感器套155内与所述传感器套155相扣；所述传感器套155敞口的一端固定连接于所述第二夹板11上；所述传感器151为压力传感器，置于所述传感器套155中并与所述第二夹板11固定连接，所述传感器151的测量头与所述轴承套156的端面相抵接。传感器套155可以是圆形也可以是方形。

为了实现精确的测量电池电芯101在不同间隙下的膨胀力数据，所述底座上设有用于测量所述可移动挡板组件2与所述监控微调组件1之间距离的标尺4，如图10、图11所示。当需要测量某一间隙下的数据时，只需将待测量电池电芯101放于第一夹板21和第二夹板11之间，然后参照标尺4，将第一夹板21和第二夹板11之间的距离调整到所需的尺寸即可，同时配合螺杆丝杆157在螺杆套16内的转动实现“微调”。

所述传感器151为两个，上下布置于所述传感器套155中。所述螺杆丝杆157远离所述配合部1572的一端固定连接有调节螺帽161。所述第二夹板11底部还固定连接有带有滑槽的滑块13，所述底座3上固定安装有与所述滑槽匹配的滑轨12，所述滑块13可沿所述滑轨12滑动。所述第二夹板11的下部固定连接有连接板14，所述滑块13安装于所述连接板14的下部。

由于电芯与模组一般是左右对称的结构，而上下方向的结构有所差异，所以上下设置两个传感器151，可以同时测量电芯或者模组上下方向两组数据，从而实现一次测量而得到电芯或者模组上下两个部位的膨胀力信息。传感器选用尺寸比较小但是测量精度高的微型应变式传感器。

本实用新型所提供的一种用于测量锂电池电芯及电池模组膨胀力的装置，只通过在不同的工位固定可移动安装组件2，并不能使电池电芯101或者电池模组100完全被夹紧，需要通过调节旋转螺杆丝杆157使第二夹板11与第一夹板21将电池电芯101或者电池模组100夹紧。而为了实现测量不同间隙下电芯的膨胀数据，需要使第二夹板11或者第一夹板21与电池电芯101之间保留一定的间隙，通过旋转螺杆丝杆157，控制其旋转角度以及旋转圈数来控制第二夹板11或者第一夹板21与电池电芯101的预留间隙，从而可以得到不同间隙下电池电芯101的膨胀力变化。所以，根据电池电芯101或者电池模组100的尺寸来选定可移动部分的位置，而螺杆丝杆157可用来进行微调节。

螺杆丝杆157选用螺旋升角小于当量摩擦角的螺杆，具有自锁功能。在测量膨胀力时，为了测量的准确性，螺杆丝杆157不能发生位移，所以需要有自锁功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。