一种电池模组测试装置以及测试方法

技术领域

本发明涉及电池测试技术领域，具体涉及一种电池模组测试装置以及测试方法。

背景技术

电池作为移动电源，在我们的生产生活中有着极其广泛的应用。在电池使用过程中必然伴随着膨胀力与位移的产生，而其对电池的容量和寿命又有着极其巨大的影响。

软包锂离子电芯在充放电循环过程中，会因为以下两点原因导致电芯厚度增加，体积膨胀：第一，电池极片的厚度变化导致的鼓胀；第二，由于电解液氧化分解产气导致的鼓胀。而电芯膨胀对其本身的循环寿命和电池模组的结构可靠性均会产生极其重大的影响。因此，研究清楚电芯及模组充放电过程的厚度变化与膨胀力曲线至关重要，据此我们才可以做出合理的电芯成组结构以保障其寿命和结构可靠性

然而，现有的电池膨胀力与位移测量装置设备复杂、耗时长、且对电池模组初期设计无指导意义，还存在以下问题：

1.液压装置测量，测量装置复杂、加工难度大且成本高、测试流程繁琐；

2.弹性装置测量，测量装置复杂、加工难度大且成本高、测试流程繁琐；

3.电池长时间充放电循环在线测试，测试周期长，难以在短期内获得有效数。

基于上述情况，本发明提出了一种电池模组测试装置以及测试方法，可有效解决以上一个或多个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，操作方便，测试周期短的电池模组测试装置以及测试方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种电池模组测试装置，包括：

模组外壳；所述模组外壳内设有两个相互平行的膨胀模拟结构，两个所述膨胀模拟结构之间存在间隙，且在所述膨胀模拟结构与外壳内壁之间也存在间隙，间隙用来放置电芯；所述模组外壳的两侧对称设有若干拉环，所述拉环连接至所述膨胀模拟结构；

拉杆，所述拉杆与所述拉环连接。

优选的，所述拉环包括环部和第一连接部；所述第一连接部插入所述模组外壳中，并与所述膨胀模拟结构连接。

优选的，所述膨胀模拟结构包括固定板和膨胀模拟板；所述膨胀模拟板为弧形板。

优选的，所述固定板上对应所述拉环设有用于连接所述第一连接部的固定孔，且所述第一连接部与固定孔之间可拆卸连接；所述膨胀模拟板上对应所述拉环设有用于被所述第一连接部贯穿的第一通孔。

优选的，所述固定板和膨胀模拟板的材质不同。

优选的，所述模组外壳的侧壁上对应所述拉环设有用于被所述第一连接部贯穿的第二通孔。

优选的，在所述第二通孔的外侧设有环套在所述第一连接部上的垫片。

优选的，所述拉杆包括杆体，所述杆体一侧的对应所述拉环设有第二连接部，所述杆体另一侧的中部设有第三连接部；所述第二连接部与环部连接。

优选的，所述第二连接部和第三连接部之间相互平行。

一种测试方法，测试步骤如下：

步骤S1：将模组外壳、固定板、膨胀模拟板、拉环、拉杆和垫片按固定组装循序组装好，并在组装的过程中将未注液的电芯放置到间隙中；

步骤S2：将组装好的测试装置固定到测试台架上；

步骤S3：将两个拉杆的第三连接部均连接到拉力机上，并且调整拉力机的位置使所述拉杆处于水平但不受力的状态；

步骤S4：启动拉力机，以设定速度对测试装置施加拉力，模拟电池膨胀的过程；

步骤S5：记录拉力机所显示的中拉力变化与位移变化的数据，并且在膨胀测试结束后通过游标卡尺测定所述模组外壳膨胀后的宽度，并得到模组外壳在膨胀过程中的总形变量，与拉力机中所显示的位移数据进行核对；

步骤S6：重复步骤S1～S5，记录多组数据。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明的电池模组测试装置以及测试方法结构简单，使用方便，通过膨胀模拟结构以及和膨胀模拟结构连接的拉环，对放置在模组外壳内的电芯进行测试，只需对拉环施加拉力，就可以较好的模拟电池膨胀的状态，模拟方法简单方便，测试耗时短；并且拉环通过拉杆同时拉扯，保证电池模组各个位置受力均衡，可以更准确的测出膨胀力与位移的关系。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明内部结构的结构示意图；

图3为本发明内部结构的俯视结构示意图；

图4为本发明所述固定板的结构示意图；

图5为本发明所述膨胀模拟板的结构示意图；

图6为本发明所述拉杆的结构示意图；

图7为本发明所述拉环的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1至7所示，一种电池模组测试装置，包括：

模组外壳1；所述模组外壳1内设有两个相互平行的膨胀模拟结构，两个所述膨胀模拟结构之间存在间隙，且在所述膨胀模拟结构与外壳内壁之间也存在间隙，间隙用来放置电芯；所述模组外壳1的两侧对称设有若干拉环4，所述拉环4连接至所述膨胀模拟结构；

拉杆5，所述拉杆5与所述拉环4连接。

本发明通过膨胀模拟结构以及和膨胀模拟结构连接的所述拉环4，对放置在所述模组外壳1内的电芯进行测试，只需对拉环4施加拉力，就可以较好的模拟电池膨胀的状态，模拟方法简单方便，测试耗时短；并且所述拉环4通过拉杆5同时拉扯，保证电池模组各个位置受力均衡，可以更准确的测出膨胀力与位移的关系。

放置在两个所述膨胀模拟结构之间的电芯构成第一电芯组21；放置在所述膨胀模拟结构于外壳内壁之间的电芯构成第二电芯组22。

进一步地，在另一个实施例中，所述拉环4包括环部41和第一连接部42；所述第一连接部42插入所述模组外壳1中，并与所述膨胀模拟结构3连接。

通过所述环部4确保与所述拉杆4较好的连接效果；通过所述第一连接部42，确保与所述膨胀模拟结构3具有较好的连接效果。

进一步地，在另一个实施例中，所述膨胀模拟结构3包括固定板31和膨胀模拟板32；所述膨胀模拟板32为弧形板。

由于电芯包装的两端的结构强度要大于电芯包装的中部，在电芯膨胀时，电芯的中部会先拱起，并带动周边部分缓慢膨胀，膨胀面呈弧形，故所述膨胀模拟板32采用弧形板，可以更好使所述第一电芯组21和第二电芯组22模拟出电池模组膨胀时的状态，确保膨胀效果更贴合实际，保证测试数据的合理与准确。

进一步地，在另一个实施例中，所述固定板31上对应所述拉环4设有用于连接所述第一连接部42的固定孔311，且所述第一连接部42与固定孔311之间可拆卸连接；所述膨胀模拟板32上对应所述拉环4设有用于被所述第一连接部42贯穿的第一通孔321。

所述固定板31为与所述拉环4连接的板，起到推动所述膨胀模拟板32移动的作用。

所述膨胀模拟板32的设置是为了使所述第一电芯组21和第二电芯组22的膨胀可以更好的贴近现实，所以在模拟膨胀时，所述膨胀模拟板32会受到较大的反作用力，所述膨胀模拟板32会在膨胀的过程中发生形变；为了满足所述膨胀模拟板32形变的要求，故所述膨胀模拟板32上的第一通孔321的内径会大于所述固定孔311的内径。

所述固定孔311内设有螺纹，所述第一连接部42与固定孔311之间通过螺纹连接。

进一步地，在另一个实施例中，所述固定板31和膨胀模拟板32的材质不同。

所述固定板31的材质为钢，可以更好的满足上述固定板31用于固定所述拉环4的功能，确保更好的连接效果；所述膨胀模拟板32的材质为铝，可以更好的发生形变，确保电池模组模拟膨胀更真实；但是为了保证一定的结构强度，也对所述膨胀模拟板32进行了加厚处理。

进一步地，在另一个实施例中，所述模组外壳1的侧壁上对应所述拉环4设有用于被所述第一连接部42贯穿的第二通孔11。

通过所述第二通孔11，便于安装所述拉环4。

进一步地，在另一个实施例中，在所述第二通孔11的外侧设有环套在所述第一连接部42上的垫片6。

通过所述垫片6，将所述拉环4与模组外壳1侧壁的接触方式由点接触改为面接触，使所述模组外壳1的受力更均匀。

进一步地，在另一个实施例中，所述拉杆5包括杆体51，所述杆体51一侧的对应所述拉环4设有第二连接部52，所述杆体51另一侧的中部设有第三连接部53；所述第二连接部52与环部41连接。

通过所述第二连接部52，可以更好的保证每个所述拉环4的受力均匀，确保电池模组的膨胀效果更真实。

进一步地，在另一个实施例中，所述第二连接部52和第三连接部53之间相互平行。

通过上述设置，当所述拉杆5受力时，所有力都相互平行，避免力被分散，确保测试数据跟准确；进一步地，在另一个实施例中，所述第二连接部52和第三连接部53均垂直于所述杆体1。

实施例2：

如图1至7所示，一种测试方法，测试步骤如下：

步骤S1：将模组外壳1、固定板31、膨胀模拟板32、拉环4、拉杆5和垫片6按固定组装循序组装好，并在组装的过程中将未注液的电芯放置到间隙中；

步骤S2：将组装好的测试装置固定到测试台架上；

步骤S3：将两个拉杆5的第三连接部53均连接到拉力机上，并且调整拉力机的位置使所述拉杆5处于水平但不受力的状态；

步骤S4：启动拉力机，以设定速度对测试装置施加拉力，模拟电池膨胀的过程；

设定速度为0.1～0.5mm/s，采用该速度可以更好的模拟电芯膨胀的过程，可以更好的反映出膨胀力与位移的关系。

步骤S5：记录拉力机所显示的中拉力变化与位移变化的数据，并且在膨胀测试结束后通过游标卡尺测定所述模组外壳1膨胀后的宽度，并得到模组外壳1在膨胀过程中的总形变量，与拉力机中所显示的位移数据进行核对；

通过对拉力机显示的位移数据进行核对，保证拉力机所显示的膨胀力与位移曲线的精确性，确保测试数据更可靠。

步骤S6：重复步骤S1～S5，记录多组数据。

本发明通过上述步骤可以简单快速的得到准确的实验数据，并且可以较快的推到出膨胀力与位移之间的关系。

电池模组在使用过程中会膨胀，是因为电池模组内部的压力增加导致模组的壳体产生形变，故通过拉力机对测试装置施加拉力，模拟电池模组膨胀，使模组外壳产生形变并得出形变量与拉力对应关系，进而推导出膨胀力于位移的关系。

本发明通过上述步骤可以简单快速的得到准确的实验数据，并且可以较快的推到出膨胀力与位移之间的关系。

电池模组在使用过程中会膨胀，是因为电池模组内部的压力增加导致模组的壳体产生形变，故通过拉力机对测试装置施加拉力，模拟电池模组膨胀，使模组外壳产生形变并得出形变量与拉力对应关系，进而推导出膨胀力于位移的关系。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的电池模组测试装置以及测试方法，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“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，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。