用于電池測試設備的壓力云臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電池安全測試裝置領域，公開了一種用于電池測試設備的壓力云臺，該壓力云臺包括：固定部(23)，該固定部(23)具有通過軸承安裝的絲桿(233)；云臺部(24)，該云臺部(24)設置有與所述絲桿(233)螺紋配合的螺孔，以在所述絲桿(233)轉動時，所述云臺部(24)能夠帶動連接至該云臺部(24)上的施壓元件(21)沿所述絲桿(233)的軸向運動以對被測電池施加壓力。本實用新型的壓力云臺能夠用于驅動施壓元件(21)對被測電池進行擠壓、針刺等，以實現多種安全性測試。
【專利說明】
用于電池測試設備的壓力云臺
技術領域
[0001]本實用新型涉及電池安全測試裝置，具體地，涉及一種用于電池測試設備的壓力云臺。
【背景技術】
[0002]電池(包括熱電池單體和電池組、鋰離子電池等)在使用時可能處于不同的工作環境中，因而表現出不同的性能。例如，在高溫和/或高壓等極端狀況下，可能出現過放、過沖等導致損壞電池可逆性的現象發生，甚至直接導致電池爆炸，威脅用戶安全。因此，電池在投入使用之前通常需要進行安全性測試。
[0003]傳統的電池安全性測試主要包括針刺、擠壓、沖擊等，即在被測電池充滿電的狀態下，利用鋼釘、鋼棒、擠壓設備等施壓元件或設備刺穿、沖擊、擠壓該被測電池，觀測其是否發生起火、爆炸等現象。
[0004]然而，上述電池測試中使用的測試裝置或設備具有相對單一的功能，難以完全模擬電池實際使用時的狀態和環境，在刺穿、沖擊和擠壓過程中施加的壓力不能確定，難以通過單次測試獲得被測電池在發生起火、爆炸時所處的狀態和環境條件，浪費電池材料，測試成本較高。
[0005]為此，有必要提供一種用于電池測試設備的壓力云臺，以解決上述現有技術中存在的至少部分技術問題。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術是提供一種用于電池測試設備的壓力云臺，該壓力云臺能夠用于驅動施壓元件對被測電池進行擠壓、針刺等，以實現多種安全性測試。
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種用于電池測試設備的壓力云臺，包括:固定部，該固定部具有通過軸承安裝的絲桿;云臺部，該云臺部設置有與所述絲桿螺紋配合的螺孔，以在所述絲桿轉動時，所述云臺部能夠帶動連接至該云臺部上的施壓元件沿所述絲桿的軸向運動以對被測電池施加壓力。
[0008]優選地，所述固定部包括間隔設置的第一固定板和第二固定板，所述絲桿在該第一固定板和第二固定板之間延伸。
[0009]優選地，所述云臺部包括間隔設置的第一云臺板和第二云臺板，所述螺孔設置于所述第一云臺板上，該第一云臺板和第二云臺板通過穿過所述第一固定板和第二固定板中的一者并沿平行于所述絲桿的延伸方向延伸的第一支撐桿相互連接。
[0010]優選地，所述第一固定板和第二固定板之間連接有穿過所述第一云臺板并沿平行于所述絲桿的延伸方向延伸的第二支撐桿。
[0011]優選地，所述云臺部還包括間隔設置于所述第二云臺板的背向所述第一云臺板一側的傳壓板，該傳壓板通過連接桿滑動連接于所述第二云臺板，且所述第二云臺板的朝向所述傳壓板的一側安裝有第一壓力傳感器，所述施壓元件連接于所述傳壓板上，以能夠在所述絲桿轉動時，依次通過所述第一云臺板、第一支撐桿、第二云臺板、第一壓力傳感器、傳壓板將驅動力傳遞至所述施壓元件。
[0012]優選地，所述第一壓力傳感器為荷重傳感器，所述施壓元件包括壓力推板和/或撞針。
[0013]優選地，所述傳壓板上安裝有用于連接所述施壓元件的球頭關節。
[0014]通過上述技術方案，本實用新型的壓力云臺以固定部為運動機架，在絲桿轉動時，利用云臺部帶動施壓元件(如壓力推板或撞針)在被測電池上施加壓力以刺穿或擠壓該被測電池，實現多種安全性測試。
[0015]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0016]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0017]圖1是具有本實用新型一種優選實施方式的壓力云臺的電池測試設備的剖視結構示意圖；
[0018]圖2a和圖2b分別是圖1所示電池測試設備中的壓力云臺的主視和立體結構示意圖；
[0019]圖3a和圖3b分別是圖2a中壓力云臺在另一升降位置時的主視和立體結構示意圖。
[0020]附圖標記說明
[0021]I 支撐加熱機構11 加熱板12 石墨墊板
[0022]2 施壓機構21 施壓元件21a 壓力推板
[0023]22 第一壓力傳感器 23 固定部231 第一固定板
[0024]232 第二固定板233 絲桿234 第二支撐桿
[0025]24 云臺部241 第一云臺板 242 第二云臺板
[0026]243 第一支撐桿244 傳壓板245 連接桿
[0027]246 球頭關節3設備殼體31 測試腔
[0028]32 上套筒33 下套筒4動力裝置
[0029]5 安全閥6攝像裝置
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0031]為了更好地理解本實用新型的技術方案，以下將首先對具有壓力云臺的電池測試設備進行說明，然后對本實用新型提供的壓力云臺進行說明。
[0032]參照圖1，所示為電池測試設備，包括支撐加熱機構I和施壓機構2。
[0033]其中，被測電池(未示出)可以支撐在支撐加熱機構I上，并由該支撐加熱機構I加熱，以便于使被測電池具有所需的測試溫度。通過控制發熱元件(如下述電熱板11)，可以使被測電池具有不同的溫度。
[0034]施壓機構2具有施壓元件21(如壓力推板21a或撞針等)，該施壓元件21能夠被如動力裝置4驅動以靠近或遠離支撐加熱機構I，從而在該支撐加熱機構I上擠壓被測電池。可以理解的是，此處所述擠壓包括如利用撞針、壓力推板21a等各類型施壓元件21刺入、沖擊或壓緊被測電池，只要施壓元件21在被測電池上施加有壓力作用，均屬于本實用新型的構思范疇。另外，施壓機構2還具有第一壓力傳感器22，該第一壓力傳感器22能夠在施壓元件21靠近支撐加熱機構I并作用于被測電池時測量支撐在支撐加熱機構I上的被測電池承受的壓力，這種壓力可以是沖擊作用下的瞬時(或短時間)內的壓力值，也可以是壓力推板21a施加在被測電池上的逐漸變化的壓力。
[0035]電池測試設備可以形成為多種結構形式，通過支撐加熱機構I加熱被測電池，使之處于不同的測試溫度條件下(輔以測溫元件可以控制測試溫度)，并通過施壓機構2的施壓元件21在被測電池上施加壓力，以刺穿、沖擊、擠壓被測電池，同時由第一壓力傳感器22測量施加的壓力，能夠對被測電池進行多種安全性測試，并便于在單次或較少次數的測試中獲得被測電池發生起火、爆炸等時的極限壓力條件，能夠有效節約電池材料、降低測試成本。
[0036]參照圖1所示，在該電池測試設備中，可以包括設備殼體3，該設備殼體3形成有測試腔31。在此情形下，電池測試設備的主要的功能性部件(如支撐加熱機構I和施壓機構2等)可以設置在該測試腔31內，并在該測試腔31內完成安全性測試，以避免測試過程中被測電池發生燃燒、爆炸等對試驗人員造成傷害。例如，在圖示實施方式中，支撐加熱機構I具有用于支撐被測電池的支撐面(如石墨墊板12的上表面)，該支撐面位于測試腔31內，施壓元件21在該測試腔31內運動以靠近或遠離支撐加熱機構I，從而在靠近時向支撐面上的被測電池施加壓力，此時，若電池發生燃燒、爆炸，則火焰或爆炸碎片可以被設備殼體3限定在測試腔31內，避免傷及試驗人員。另外，通過隨后的說明可以看出，可以將設備殼體3設置為具有豎直延伸的測試腔31，支撐加熱機構I的支撐面位于水平方向，施壓元件21在豎直方向上移動以對被測電池施加壓力，從而能夠方便地放置/安裝各個部分。例如，施壓機構2及其動力裝置4可以安裝于設備殼體3的上端壁，支撐加熱機構I放置于測試腔31的底部。
[0037]為了便于將被測電池放置于支撐加熱機構I的支撐面上，并便于安裝、維修及更換測試腔31內的部件，可以將設備殼體3設置為分體式結構。具體地，如圖1所示，設備殼體3可以包括上套筒32和下套筒33，該上套筒32和下套筒33分別具有相對的開口并彼此對接(如通過法蘭)。施壓機構2安裝至上套筒32的上端壁，且其施壓元件21可以與動力裝置4(如步進電機等)的動力輸出端傳動連接，為此，動力裝置4可以設置于上套筒32的上端壁外側面上。支撐加熱機構I設置于下套筒33的下端壁的內側面上，并可以利用引線電連接至如位于設備殼體3外側的電源。
[0038]繼續參照圖1所示，支撐加熱機構I可以包括加熱板11和石墨墊板12，該石墨墊板12貼合設置于加熱板11的上側并能夠支撐被測電池(如通過形成上表面作為支撐面)。加熱板11可以具有電熱絲，當該電熱絲通電時，通過石墨墊板12能夠對被測電池加熱。在該優選實施方式中，設置石墨墊板12主要用于熱電池(組)的測試，在放電過程用作集流體。對于其他類型的電池，則無需該石墨墊板12或可以利用其他材質的墊板。
[0039]通過上述說明可以看出，電池測試過程中(由于燃燒、爆炸等)具有較為惡劣的環境，而相對封閉的測試腔31承受高溫、高壓作用可能導致設備受損，為此可以在設備殼體3上設置用于泄壓的安全閥5，以在測試腔31內的壓力升高至設定值時，如通過安全閥5兩端的壓差作用下連通測試腔31與設備殼體3外部的空間連通，從而釋放測試腔31內的壓力，限定該測試腔31所容許的最高氣壓。另外，為了觀測測試狀態，還可以在設備殼體3上安裝攝像裝置6，并通過特殊的設計避免該攝像裝置6無法清楚拍攝測試腔31內的情況或在高溫下損壞等問題。
[0040]結合圖1至圖3b，電池測試設備中的施壓機構2可以包括連接于施壓元件21的壓力云臺，本實用新型的即提供這種壓力云臺。其中，圖2a_2b與圖3a_3b分別為該壓力云臺處于不同升降位置時的視圖，圖2a和圖2b為使壓力元件21處于伸出極限狀態時的升降位置，圖3a和圖3b為使壓力元件21處于縮回極限狀態時的升降位置。并且，為了更好地表示該壓力云臺的具體結構，圖2a至圖3b中所示的壓力云臺為圖1中的安裝狀態時的壓力云臺的倒置狀態。
[0041 ] 該壓力云臺包括固定部23和云臺部24。其中，云臺部23具有通過軸承(如交叉輥子軸承)安裝的絲桿233;云臺部24設置有與所述絲桿233螺紋配合的螺孔。當絲桿233(如在動力裝置4帶動下)轉動時，云臺部24能夠帶動連接至其上的施壓元件21沿絲桿233的軸向運動，以通過該施壓元件21向被測電池施加壓力。
[0042]此處，壓力元件21可以為如上所述的壓力推板21a、撞針等。該壓力云臺以固定部23為運動機架(如可以固定至設備殼體3上)，從而在絲桿233轉動時，利用云臺部24帶動施壓元件21在被測電池上施加壓力以刺穿或擠壓該被測電池，能夠實現多種安全性測試功會K。
[0043]在圖示實施方式中，固定部23包括間隔設置的第一固定板231和第二固定板232，從而絲桿233可以安裝在該第一固定板231和第二固定板232上，即在第一固定板231和第二固定板232上分別設置有軸承，絲桿233通過該軸承安裝以在第一固定板231和第二固定板232之間延伸。利用該間隔設置的第一固定板231和第二固定板232可以分別限定云臺部24的兩個極限運動位置。但其并不限于此，例如可以僅設置一個固定板，并使絲桿233安裝在該固定板和設備殼體3的上端壁上，該絲桿233延伸至該上端壁之上以傳動連接至動力裝置4的動力輸出端。
[0044]進一步地，云臺部24可以包括間隔設置的第一云臺板241和第二云臺板242。其中，用于與絲桿233螺紋配合的螺孔設置于第一云臺板241上，即該第一云臺板241位于第一固定板231與第二固定板232之間。為了在第一云臺板241隨絲桿233的轉動而移動時將動力傳遞至第二云臺板242，第一云臺板241和第二云臺板242通過第一支撐桿243相互連接，該第一支撐桿243穿過第一固定板231和第二固定板232中的一者延伸，且延伸方向平行于絲桿233的延伸方向。從而，可以將施壓元件21連接于第二云臺板242的背向第一云臺板241的一偵U，以能夠在移動時使得施壓元件21向被測電池施加壓力。作為一種替代實施方式，云臺部24也可以僅設置一個云臺板，用于與絲桿233螺紋配合的螺孔設置于該云臺板上，為了通過該云臺板向施壓元件21傳遞動力，可以使該云臺板延伸至固定部23之外，如在圖2a的放置位置中，使第一云臺板241水平延伸至超出第二固定板232，從而能夠繞過該第二固定板232直接連接施壓元件21，而無需設置第二云臺板242和第一支撐桿243等。
[0045]在絲桿233轉動并驅動第一云臺板241和第二云臺板242運動過程中，螺紋之間的摩擦力可能帶動該第一云臺板241和第二云臺板242發生轉動，無法將動力裝置4的動力輸出端的旋轉運動良好地轉化為施壓元件21的沿絲桿233的延伸方向的軸向位移。為此，可以將第二固定板232直接固定在設備殼體3的側壁上。在本實用新型的優選實施方式中，可以在第一固定板231與第二固定板232之間連接第二支撐桿234，使該第二支撐桿234穿過第一云臺板241并沿平行于絲桿233的延伸方向延伸，從而第一固定板231和第二固定板232至少在環繞絲桿241的周向彼此固定，并通過第二支撐桿234以及上述第一支撐桿243共同作用以限定第一云臺板241和第二云臺板242的轉動，使之僅能在沿平行于絲桿233的延伸方向運動。
[0046]重要地，根據本實用新型一種較為優選的實施方式中，云臺部24還包括用于連接施壓元件21的傳壓板244，該傳壓板244能夠將被測電池對施壓元件21的反作用力傳遞至第一壓力傳感器22，以測量被測電池所受的壓力。具體地，傳壓板244可以與第二云臺板242間隔地設置在該第二云臺板242的背向第一云臺板241的一側，并通過連接桿245滑動連接。也就是說，傳壓板244能夠在被測電池的反作用力下沿連接桿245向第二云臺板242滑動。第二云臺板242的朝向傳壓板244的一側安裝有第一壓力傳感器22，施壓元件21連接于傳壓板244。從而，當絲桿233轉動時，該絲桿233傳遞的驅動力能夠依次通過第一云臺板241、第一支撐桿243、第二云臺板242、第一壓力傳感器22和傳壓板244傳遞至施壓元件21(即忽略摩擦力時，連接桿245不受軸向力)，以向被測電池施壓。此時，第一壓力傳感器22測得的力等于施壓元件21作用在被測電池上的壓力。另外，設置傳壓板244還可以在被測電池發生燃燒、爆炸時避免直接損壞第一壓力傳感器22及壓力云臺的其他部件，從而延長使用壽命。典型地，本實用新型中的第一壓力傳感器22可以為荷重傳感器。
[0047]進一步地，傳壓板244上可以安裝有用于連接施壓元件21的球頭關節246，這種設置方式的優點在于，若被測電池對于施壓元件21的反作用力相對絲桿233存在偏移(即壓力作用點不在絲桿233的軸線上)，該反作用力均可以通過球頭關節246沿平行于絲桿233的延伸方向傳遞至第一壓力傳感器22，從而準確測量被測電池所受的壓力。
[0048]以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
[0049]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0050]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
【主權項】
1.一種用于電池測試設備的壓力云臺，其特征在于，該壓力云臺包括: 固定部(23)，該固定部(23)具有通過軸承安裝的絲桿(233); 云臺部(24)，該云臺部(24)設置有與所述絲桿(233)螺紋配合的螺孔，以在所述絲桿(233)轉動時，所述云臺部(24)能夠帶動連接至該云臺部(24)上的施壓元件(21)沿所述絲桿(233)的軸向運動以對被測電池施加壓力。2.根據權利要求1所述的壓力云臺，其特征在于，所述固定部(23)包括間隔設置的第一固定板(231)和第二固定板(232)，所述絲桿(233)在該第一固定板(231)和第二固定板(232)之間延伸。3.根據權利要求2所述的壓力云臺，其特征在于，所述云臺部(24)包括間隔設置的第一云臺板(241)和第二云臺板(242)，所述螺孔設置于所述第一云臺板(241)上，該第一云臺板(241)和第二云臺板(242)通過穿過所述第一固定板(231)和第二固定板(232)中的一者并沿平行于所述絲桿(233)的延伸方向延伸的第一支撐桿(243)相互連接。4.根據權利要求3所述的壓力云臺，其特征在于，所述第一固定板(231)和第二固定板(232)之間連接有穿過所述第一云臺板(241)并沿平行于所述絲桿(233)的延伸方向延伸的第二支撐桿(234)。5.根據權利要求3或4所述的壓力云臺，其特征在于，所述云臺部(24)還包括間隔設置于所述第二云臺板(242)的背向所述第一云臺板(241)—側的傳壓板(244)，該傳壓板(244)通過連接桿(245)滑動連接于所述第二云臺板(242)，且所述第二云臺板(242)的朝向所述傳壓板(244)的一側安裝有第一壓力傳感器(22)，所述施壓元件(21)連接于所述傳壓板(244)上，以能夠在所述絲桿(233)轉動時，依次通過所述第一云臺板(241)、第一支撐桿(243)、第二云臺板(242)、第一壓力傳感器(22)、傳壓板(244)將驅動力傳遞至所述施壓元件(21)。6.根據權利要求5所述的壓力云臺，其特征在于，所述第一壓力傳感器(22)為荷重傳感器，所述施壓元件(21)包括壓力推板(21a)和/或撞針。7.根據權利要求5所述的壓力云臺，其特征在于，所述傳壓板(244)上安裝有用于連接所述施壓元件(21)的球頭關節(246)。
【文檔編號】G01R31/36GK205643648SQ201620245427
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】張鑫, 韋德行, 柯偉, 王國慶, 于衛昆
【申請人】新材料與產業技術北京研究院