一种车用铝塑膜电池厚度变化测试装置的制作方法

本发明属于电动汽车动力电池检测领域，特别涉及一种车用铝塑膜电池厚度变化测试装置。

背景技术：

车用铝塑膜电池在充放电使用的过程中，由于锂离子在正负极之间脱嵌、入嵌使得铝塑膜电池的厚度发生变化。此外，随着循环次数的增加，电池内部的副反应加剧会导致产气，同样会导致铝塑膜电池厚度的变化。这种厚度变化极大地影响着电池的成组使用和电池的性能。

目前，对于铝塑膜电池厚度变化的测量多采用将其夹紧在两个平行板之间，通过测量平行板之间距离的变化来间接得到电池厚度变化的方式(如一种测试聚合物锂离子电池厚度的装置，申请号201320048501.8；一种铝塑膜单体锂离子电池形变测试台，申请号201520789255.0；用于软包动力电池厚度变化测量的测量装置，申请号201610352726.0)。然而，这类方式对电池本身施加了夹紧力，直接影响到电池正常循环间的厚度变化。此外，这类测量方式只能测得电池最大厚度变化量，且施加的夹紧力以及夹紧板自重等往往会削弱电池的形变，无法精确测得电池某个点在自由状态下的厚度变化。实际上，铝塑膜锂离子电池的厚度变化具有位置不均匀性，因此，精确测量铝塑膜电池自由状态下不同位置的厚度变化对电池的性能分析、成组使用具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提供一种车用铝塑膜电池厚度变化测试装置，该装置能够精确测量大多数尺寸的车用铝塑膜电池在循环充放电中不同位置点的厚度变化。

本发明所采用的技术方案是：

一种车用铝塑膜电池厚度变化测量装置，包括底座，固定在该底座底部的脚座，以及分别固定在该底座顶部的左侧厚度变化测量模块、右侧厚度变化测量模块、用于固定待测铝塑膜锂离子电池的电池夹紧模块；所述左、右侧厚度变化测量模块关于底座中心线对称设置且结构相同，均包括侧边支撑架、直线位移传感器、直线位移传感器安装支架以及直线位移传感器固定支架；所述铝塑膜电池夹紧模块的中心线与底座中心线重合，包括电池底部定位垫块、以及结构相同的两个电池侧边定位架；其中，所述直线位移传感器依次通过直线位移传感器安装支架、直线位移传感器固定支架与侧边支撑架固定连接，该直线位移传感器的感测头与待测铝塑膜锂离子电池直接接触，待测待测铝塑膜锂离子电池底部通过电池底部定位垫块与底座固定连接，待测铝塑膜锂离子电池两侧边分别通过1个电池侧边定位架与底座固定连接。

所述侧边支撑架包括两个结构相同且对称设置的L型支撑板、顶部U型支撑板和底部U型支撑板，两L型支撑板的一面分别开有腰孔，所述顶部U型支撑板的结构与底部U型支撑板相同，其两侧分别与对应的L型支撑板固定连接，底部U型支撑板的底面与底座固定连接；所述直线位移传感器以直线位移传感器安装支架安装在直线位移传感器固定支架上，该直线位移传感器沿着自身轴线方向前后移动调整位置，并通过直线位移传感器固定支架固定在两个L型支撑板侧壁上。

所述L型支撑板与直线位移传感器固定支架相连的侧壁上开有腰孔，所述直线位移传感器距底座的高度通过该腰孔调整。

所述电池底部定位垫块包括主动夹板和固定夹板；其中，所述固定夹板上开有与底座螺栓固接的沉头孔，要求该螺栓头的上平面位于固定夹板上平面的下方；所述主动夹板固定在固定夹板一侧。

所述电池侧边定位架包括两个L型定位块和两个电池边缘夹板；其中，所述L型定位块的一个侧壁与底座均通过螺栓连接，螺栓穿过底座上的腰孔，两个L型定位块的另一个侧壁分别与一个电池边缘夹板固接，第一L型定位块上固定底座螺栓的为圆形通孔，第二L型定位块上固定底座螺栓的为椭圆形通孔；所述第一、第二电池边缘夹板紧密贴合后通过螺栓固定连接。

本发明的特点及有益效果：本发明可以精确测量不同大小的铝塑膜电池在循环充放电过程中不同位置的厚度变化，其检测精度可达1微米，分辨率可达0.1微米。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中所述厚度变化测量模块的结构示意图；

图3是本发明中所述电池夹紧模块的结构示意图；

图4是本发明中所述电池夹紧模块的局部放大图；

图5是本发明实施例中测试的三个位置示意图；

图6是本发明实施例的测试结果。

图中，1.脚座、2.底座、3.左侧厚度变化测量模块、4.电池夹紧模块、5.右侧厚度变化测量模块、6.第一L型支撑板、7.直线位移传感器、8.直线位移传感器安装支架、9.顶部U型支撑板、10.第二L型支撑板、11.直线位移传感器固定支架、12.底部U型支撑板、13.左侧第一L型定位块、14.左侧第一电池边缘夹板、15.左侧第二电池边缘夹板、16.左侧第二L型定位块、17.主动夹板、18.固定夹板、19.右侧第一L型定位块、20.右侧第一电池边缘夹板、21.右侧第二L型定位块、22.右侧第二电池边缘夹板、23.L型支撑板腰孔、24.底座腰孔、25.固定夹板螺栓、26.主动夹板螺栓、27.调整孔、28.待测铝塑膜锂离子电池

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提出的一种车用铝塑膜电池厚度变化测量装置详细说明如下。

本发明设计的一种车用铝塑膜电池厚度变化测试装置实施例整体结构如图1所示，包括底座2，固定在底座2底部的脚座1，以及分别固定在底座2顶部的左侧厚度变化测量模块3、右侧厚度变化测量模块5、用于固定待测铝塑膜锂离子电池的电池夹紧模块4；所述左、右侧厚度变化测量模块关于底座2中心线对称设置且结构相同，如图2所示，均包括侧边支撑架、直线位移传感器7、直线位移传感器安装支架8以及直线位移传感器固定支架11；所述铝塑膜电池夹紧模块4的中心线与底座2重合，其结构如图3所示，包括电池底部定位垫块、以及结构相同的两个电池侧边定位架；其中，所述直线位移传感器7依次通过直线位移传感器安装支架8、直线位移传感器固定支架11与侧边支撑架固定连接，该直线位移传感器7的感测头与待测铝塑膜锂离子电池直接接触，待测待测铝塑膜锂离子电池底部通过电池底部定位垫块与底座2固定连接，待测铝塑膜锂离子电池两侧边分别通过1个电池侧边定位架与底座2固定连接。

所述各部件的具体实现方式及其功能分别说明如下：

所述脚座1与底座2以螺栓固定连接，形成半工字型稳定结构。

所述左侧厚度变化测量模块3与右侧厚度变化测量模块5结构相同，现以左侧厚度变化测量模块3为例对其进行说明，结构如图2所示，其中，所述侧边支撑架包括两个结构相同且对称设置的L型支撑板6、10，顶部U型支撑板9和底部U型支撑板12，两L型支撑板的一面分别开有腰孔23，所述顶部U型支撑板9的结构与底部U型支撑板12相同，其两侧分别与对应的L型支撑板6、10以螺栓固接，底部U型支撑板12的底面还开有与底座2螺栓固接的通孔；所述直线位移传感器7采用Keyence GT2-P12K型号传感器，其精度是1μm，分辨率是0.1μm，其感测头的最大弹力小于1.2N，直线位移传感器7以直线位移传感器安装支架8安装在直线位移传感器固定支架11上，该直线位移传感器7可沿着自身轴线方向前后移动调整位置，调至合适位置后，通过直线位移传感器固定支架11固定在两个L型支撑板6、10带腰孔的侧壁上；此外，可根据不同尺寸电池的测量需求使直线位移传感器固定支架11沿着腰孔23上下移动，从而调整直线位移传感器7距底座2的高度；测量时，需保证直线位移传感器的感测头与待测铝塑膜锂离子电池的两个接触点处于同一高度位置。

所述电池底部定位垫块的结构如图3所示，包括主动夹板17和固定夹板18，其中，固定夹板18上开有两个沉头孔，用内六角螺栓25与底座2固定连接，要求螺栓头的上平面在固定夹板18上平面的下方，以防螺栓头触碰到铝塑膜电池28；主动夹板17以螺栓26固定在固定夹板18一侧。

所述两个电池侧边定位架的结构相同，如图3所示，均包括两个L型定位块和两个电池边缘夹板，现以其中一个电池侧边定位架为例进行说明，电池侧边定位架的第一L型定位块13的一个侧壁与底座2以螺栓方式连接，螺栓穿过底座2上的腰孔24，第一L型定位块13的另一个侧壁与第一电池边缘夹板14以内六角螺栓固接；第二L型定位块16与底座2和第二电池边缘夹板15的连接方式与上面所述相同，与第一L型定位块13上的圆形螺栓孔不同的是，第二L型定位块16上开有椭圆调整孔27(如图4所示)，使得第二L型定位块15不仅可以沿着底座2的腰孔24平移，还可以沿着椭圆调整孔27轮廓进行微调整；第一电池边缘夹板14上开有通孔，第二电池边缘夹板15的对应位置进行螺纹攻丝，第一、第二电池边缘夹板之间以螺栓方式连接，所述电池侧边定位架固定好后保证与待测铝塑膜锂离子电池的侧边紧密贴合。

本发明的具体装配顺序如下：

测量前，先将两个电池侧边定位架的第一L型定位块13和19、第二L型定位块16和21分别与底座2之间的连接螺栓松开，并将它们沿着腰孔24反向移动到极限位置；略微松开螺栓26使得待测铝塑膜锂离子电池底部边缘的主动夹板17与固定夹板18之间有约2mm的间隙使得铝塑膜锂离子电池28下塑封边缘可以插入此缝隙中；将待测铝塑膜锂离子电池28的下塑封边缘的中心点位置与固定夹板18的中心位置重合，拧紧螺栓26使得待测铝塑膜锂离子电池28下边缘固定；接着扶稳该电池，分别将两侧的两个电池边缘夹板14、15和两个电池边缘夹板20、22往电池方向移动，至夹板能够紧密贴合待测铝塑膜锂离子电池28的左右塑封边缘为止；接着拧紧边缘夹板14、15和边缘夹板20、22之间的连接螺栓，使塑封边缘固定；再紧固四个L型定位块13、16、19、21与底座2之间的连接螺栓，使其与底座2之间的位置固定；

将待测铝塑膜锂离子电池28安装至电池夹紧模块4后，调节两个厚度变化测量模块3、5中的直线位移传感器固定支架11，使得直线位移传感器7处于合适位置后固定；最后，调节直线位移传感器7的轴向位置，使其与待测铝塑膜锂离子电池28表面接触，利用直线位移传感器安装支架8固定直线位移传感器7的位置；整个厚度变化测试装置组装后应如图1所示。

所述厚度变化测试装置需与恒定高低温控制设备结合，以消除温度对待测电池厚度的影响。

所述厚度变化测试装置中的待测铝塑膜锂离子电池28的正负极与电池充放电设备连接，以便给电池充放电测试。

如图5为本发明实施例中实际测试的三个不同点的位置示意图。本实施例中的三个点均选取在待测铝塑膜锂离子电池28的中轴线上。

如图6为本发明实施例的测试结果，实施例中，结合电池的充放电设备，对①、②、③三个点各进行了三次充放电循环。具体的，先将锂离子电池28按照其出厂规格书将电量放空，然后以C/3的电流大小恒流恒压充电至规定电压，充满后将电池搁置1h，以C/3的电流大小恒流放电至规定电压，再进行搁置1h，以上为一个循环。可以看到，对①、②、③三点的厚度变化测试中，重复性精度较好，且测试精度误差能够达到设计精度1μm以内。其中，处于中间位置的点①与处于上面位置的点③处的厚度变化曲线形状基本一致，仅仅是点③的厚度变化量更大一些。但是，处于下面位置的点②的厚度变化曲线形状与另外两点的变化曲线形状相差较大。因此，该实施例也验证了背景技术中提及的铝塑膜软包电池在充放电过程中各个位置的厚度变化不同的观点。综上，本发明对检测车用铝塑膜电池使用过程中的厚度变化，包括不同位置的厚度变化具有有益效果。