一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112462278 A(43)申请公布日 2021.03.09

(21)申请号 202011290247.3(22)申请日 2020.11.18

(71)申请人 长沙宁湖机械设备有限公司

地址 410000 湖南沙市高新开发区麓

云路100号兴工科技园3号栋218室(72)发明人 不公告发明人　(51)Int.Cl.

G01R 31/385(2019.01)G01R 1/04(2006.01)

权利要求书2页 说明书5页 附图4页

CN 112462278 A(54)发明名称

一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备

(57)摘要

本发明公开了一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，包括柜体、开合门、观测窗和工作台，所述柜体顶部一侧转动安装有开合门，

所述柜体内部转且开合门表面上固定有观测窗，

动安装有工作台，所述柜体底部内壁位于工作台底部设有出现意外情况后达到制动效果的制动机构，所述柜体内部位于工作台和制动机构底部设有测量电池放电行为的电流检测机构，此种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，在驱动机构和夹持机构的配合作用下，实现了对电池夹紧状态下的转动，在电流检测机构作用下，实现了对电池不同状态下的放电行为检测，在制动机构的作用下，实现了当装置内部出现故障时的紧急制动作用。

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1.一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，包括柜体(1)、开合门(11)、观测窗(12)和工作台(3)，所述柜体(1)顶部一侧转动安装有开合门(11)，且开合门(11)表面上固定有观测窗(12)，其特征在于：所述柜体(1)内部转动安装有工作台(3)，所述柜体(1)底部内壁位于工作台(3)底部设有出现意外情况后达到制动效果的制动机构(2)，所述柜体(1)内部位于工作台(3)和制动机构(2)底部设有测量电池放电行为的电流检测机构(6)，所述工作台(3)顶部设有可对不同形状的电池进行夹持的夹持机构(5)，所述工作台(3)底部设有可带动夹持机构(5)水平移动的驱动机构(4)，所述夹持机构(5)与驱动机构(4)为传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，其特征在于：所述制动机构(2)包括第一电机(21)、电磁式制动器(22)、蜗轮蜗杆减速箱(23)和转动轴(24)，所述第一电机(21)固定安装在柜体(1)底部内壁，且第一电机(21)输出端固定有电磁式制动器(22)，所述电磁式制动器(22)远离第一电机(21)的一端固定有蜗轮蜗杆减速箱(23)，且蜗轮蜗杆减速箱(23)输出端固定有转动轴(24)，所述工作台(3)固定套接在转动轴(24)上，所述工作台(3)底部和转动轴(24)顶部均固定套接有支撑架(31)，且转动轴(24)顶部通过转轴与柜体(1)顶部内壁转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，其特征在于：所述驱动机构(4)包括第二电机(41)、主动锥齿轮(42)、第一从动锥齿轮(43)、驱动蜗杆(44)、传动锥齿轮(45)、第二从动锥齿轮(46)、第二滑杆(47)和第二丝杆(48)，所述第二电机(41)对称固定安装在工作台(3)底部，且电机输出端固定有主动锥齿轮(42)，所述主动锥齿轮(42)顶部啮合连接有第一从动锥齿轮(43)，且第一从动锥齿轮(43)远离主动锥齿轮(42)的一侧固定有驱动蜗杆(44)，所述驱动蜗杆(44)远离第一从动锥齿轮(43)的一端固定有传动锥齿轮(45)，所述工作台(3)顶部对应传动锥齿轮(45)的位置固定有封装盒(36)，且封装盒(36)两侧对称设有第二丝杆(48)，所述第二丝杆(48)一端通过安装架与工作台(3)转动连接，且第二丝杆(48)另一端穿入封装盒(36)内部固定有第二从动锥齿轮(46)，所述第二从动锥齿轮(46)与传动锥齿轮(45)为啮合连接，所述封装盒(36)位于第二丝杆(48)的两侧对称固定有第二滑杆(47)的一端，且第二滑杆(47)的另一端通过安装架与工作台(3)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，其特征在于：所述驱动蜗杆(44)一侧啮合连接有驱动涡轮(35)，所述驱动涡轮(35)远离驱动蜗杆(44)的一端固定有第一丝杆(33)的一端，且第一丝杆(33)的另一端通过转轴与工作台(3)内壁转动连接，所述工作台(3)内部位于第一丝杆(33)两侧对称固定有第一滑杆(34)，所述第一丝杆(33)表面上啮合套接有配重块(32)，且配重块(32)与两个第一滑杆(34)为滑动连接。

5.根据权利要求3所述的一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，其特征在于：所述夹持机构(5)包括移动台(51)、第一夹具(52)、夹具螺母(53)、第二夹具(54)和升降丝杆(55)，所述第二丝杆(48)表面上啮合套接有移动台(51)，所述移动台(51)与两个第二滑杆(47)滑动连接，所述移动台(51)顶部对称安装有第一夹具(52)，所述第一夹具(52)顶部对称安装有第二夹具(54)，所述第一夹具(52)和第二夹具(54)表面上均固定有夹具螺母(53)，所述移动台(51)顶部对应第二夹具(54)的位置固定有升降丝杆(55)，且第二夹具(54)与升降丝杆(55)为啮合连接。

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6.根据权利要求2所述的一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，其特征在于：所述电流检测机构(6)包括导电圆环(61)、导电圆环嵌套(62)、电流检测支架(63)、固定支座()、导线(65)、碳刷板(66)和圆弧光轴(67)，所述转动轴(24)位于工作台(3)底部与第一电机(21)之间表面上等距固定有四个导电圆环(61)，相邻所述导电圆环(61)固定有导电圆环嵌套(62)，所述导电圆环(61)一侧固定有固定支座()，且固定支座()靠近导电圆环(61)一侧表面上电性安装有圆弧光轴(67)，所述固定支座()表面上对应四个导电圆环(61)的外侧电性套接有碳刷板(66)，所述碳刷板(66)顶部电性连接有导线(65)，且导线(65)与固定支座()连接，所述固定支座()远离导电圆环(61)的一侧穿出柜体(1)电性安装有电流检测支架(63)。

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一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备

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技术领域

[0001]本发明涉及电池放电行为的测量技术领域，具体为一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备。

背景技术

[0002]电池(Battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。[0003]现有的电池放电行为检测通常是在电池静止状态下的检测，对于旋转对于电池放电的影响检测试验数据不充分，为此，我们提出一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备。

发明内容

[0004]本发明的目的在于提供一种使电池在夹紧状态下旋转状态对于电池的影响的电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，以解决上述背景技术中提出的问题。[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，包括柜体、开合门、观测窗和工作台，所述柜体顶部一侧转动安装有开合门，且开合门表面上固定有观测窗，所述柜体内部转动安装有工作台，所述柜体底部内壁位于工作台底部设有出现意外情况后达到制动效果的制动机构，所述柜体内部位于工作台和制动机构底部设有测量电池放电行为的电流检测机构，所述工作台顶部设有可对不同形状的电池进行夹持的夹持机构，所述工作台底部设有可带动夹持机构水平移动的驱动机构，所述夹持机构与驱动机构为传动连接。[0006]优选的，所述制动机构包括第一电机、电磁式制动器、蜗轮蜗杆减速箱和转动轴，所述第一电机固定安装在柜体底部内壁，且第一电机输出端固定有电磁式制动器，所述电磁式制动器远离第一电机的一端固定有蜗轮蜗杆减速箱，且蜗轮蜗杆减速箱输出端固定有转动轴，所述工作台固定套接在转动轴上，所述工作台底部和转动轴顶部均固定套接有支撑架，且转动轴顶部通过转轴与柜体顶部内壁转动连接。[0007]优选的，所述驱动机构包括第二电机、主动锥齿轮、第一从动锥齿轮、驱动蜗杆、传动锥齿轮、第二从动锥齿轮、第二滑杆和第二丝杆，所述第二电机对称固定安装在工作台底部，且电机输出端固定有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮顶部啮合连接有第一从动锥齿轮，且第一从动锥齿轮远离主动锥齿轮的一侧固定有驱动蜗杆，所述驱动蜗杆远离第一从动锥齿轮的一端固定有传动锥齿轮，所述工作台顶部对应传动锥齿轮的位置固定有封装盒，且封装盒两侧对称设有第二丝杆，所述第二丝杆一端通过安装架与工作台转动连接，且第二丝

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杆另一端穿入封装盒内部固定有第二从动锥齿轮，所述第二从动锥齿轮与传动锥齿轮为啮合连接，所述封装盒位于第二丝杆的两侧对称固定有第二滑杆的一端，且第二滑杆的另一端通过安装架与工作台固定连接。[0008]优选的，所述驱动蜗杆一侧啮合连接有驱动涡轮，所述驱动涡轮远离驱动蜗杆的一端固定有第一丝杆的一端，且第一丝杆的另一端通过转轴与工作台内壁转动连接，所述工作台内部位于第一丝杆两侧对称固定有第一滑杆，所述第一丝杆表面上啮合套接有配重块，且配重块与两个第一滑杆为滑动连接。[0009]优选的，所述夹持机构包括移动台、第一夹具、夹具螺母、第二夹具和升降丝杆，所述第二丝杆表面上啮合套接有移动台，所述移动台与两个第二滑杆滑动连接，所述移动台顶部对称安装有第一夹具，所述第一夹具顶部对称安装有第二夹具，所述第一夹具和第二夹具表面上均固定有夹具螺母，所述移动台顶部对应第二夹具的位置固定有升降丝杆，且第二夹具与升降丝杆为啮合连接。[0010]优选的，所述电流检测机构包括导电圆环、导电圆环嵌套、电流检测支架、固定支座、导线、碳刷板和圆弧光轴，所述转动轴位于工作台底部与第一电机之间表面上等距固定有四个导电圆环，相邻所述导电圆环固定有导电圆环嵌套，所述导电圆环一侧固定有固定支座，且固定支座靠近导电圆环一侧表面上电性安装有圆弧光轴，所述固定支座表面上对应四个导电圆环的外侧电性套接有碳刷板，所述碳刷板顶部电性连接有导线，且导线与固定支座连接，所述固定支座远离导电圆环的一侧穿出柜体电性安装有电流检测支架。[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0012]本发明本装置主要包括夹持机构，电流检测机构，制动机构，可消除惯性力的工作台，操作者实验前需要先判断电池的性质，根据尺寸和电池自身性质选择夹具，将电池安装在夹具后，调整自己所需要的回转半径和电机驱动转速及相关参数即可进行试验，在示波器等试验设备上得到实验数据，此种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，在驱动机构和夹持机构的配合作用下，实现了对电池夹紧状态下的转动，在电流检测机构作用下，实现了对电池不同状态下的放电行为检测，在制动机构的作用下，实现了当装置内部出现故障时的紧急制动作用。

附图说明

[0013]图1为本发明整体结构示意图；[0014]图2为本发明制动机构结构示意图；[0015]图3为本发明夹持机构结构示意图；[0016]图4为本发明工作台内部结构示意图；[0017]图5为本发明电流检测机构结构示意图；[0018]图6为本发明A区域结构放大示意图。[0019]图中：1、柜体；11、开合门；12、观测窗；2、制动机构；21、第一电机；22、电磁式制动器；23、蜗轮蜗杆减速箱；24、转动轴；3、工作台；31、支撑架；32、配重块；33、第一丝杆；34、第一滑杆；35、驱动涡轮；36、封装盒；4、驱动机构；41、第二电机；42、主动锥齿轮；43、第一从动锥齿轮；44、驱动蜗杆；45、传动锥齿轮；46、第二从动锥齿轮；47、第二滑杆；48、第二丝杆；5、夹持机构；51、移动台；52、第一夹具；53、夹具螺母；54、第二夹具；55、升降丝杆；6、电流检测

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机构；61、导电圆环；62、导电圆环嵌套；63、电流检测支架；、固定支座；65、导线；66、碳刷板；67、圆弧光轴。具体实施方式

[0020]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0021]请参阅图1和图2，图示中的一种电池在旋转工况下的放电行为的测量设备，包括柜体1、开合门11、观测窗12和工作台3，所述柜体1顶部一侧转动安装有开合门11，且开合门11表面上固定有观测窗12，所述柜体1内部转动安装有工作台3，所述柜体1底部内壁位于工作台3底部设有出现意外情况后达到制动效果的制动机构2，所述柜体1内部位于工作台3和制动机构2底部设有测量电池放电行为的电流检测机构6，所述工作台3顶部设有可对不同形状的电池进行夹持的夹持机构5，所述工作台3底部设有可带动夹持机构5水平移动的驱动机构4，所述夹持机构5与驱动机构4为传动连接，通过打开开合门11，将电池放入柜体1内部，观察观测窗12内部电池状态，在驱动机构4和夹持机构5的配合作用下，实现了对电池夹紧状态下的转动，在电流检测机构6作用下，实现了对电池不同状态下的放电行为检测，在制动机构2的作用下，实现了当装置内部出现故障时的紧急制动作用。[0022]请参阅图2，所述制动机构2包括第一电机21、电磁式制动器22、蜗轮蜗杆减速箱23和转动轴24，所述第一电机21固定安装在柜体1底部内壁，且第一电机21输出端固定有电磁式制动器22，所述电磁式制动器22远离第一电机21的一端固定有蜗轮蜗杆减速箱23，且蜗轮蜗杆减速箱23输出端固定有转动轴24，所述工作台3固定套接在转动轴24上，所述工作台3底部和转动轴24顶部均固定套接有支撑架31，且转动轴24顶部通过转轴与柜体1顶部内壁转动连接，由于电池在放电过程中，可能会出现起火爆炸等危险情况和其他特殊情况，因此设置制动机构2，制动机构2为电磁式制动器22，第一电机21输出端穿过电磁式制动器22，出现意外情况后，通过控制电磁式制动器22达到制动效果，并且电磁式制动器22另一侧连接蜗轮蜗杆减速箱23，可二级制动减速。出现起火爆炸情况时，整体设备侧边设置的安装装置对实验内部进行灭火。

[0023]请参阅图3和图4，所述驱动机构4包括第二电机41、主动锥齿轮42、第一从动锥齿轮43、驱动蜗杆44、传动锥齿轮45、第二从动锥齿轮46、第二滑杆47和第二丝杆48，所述第二电机41对称固定安装在工作台3底部，且电机输出端固定有主动锥齿轮42，所述主动锥齿轮42顶部啮合连接有第一从动锥齿轮43，且第一从动锥齿轮43远离主动锥齿轮42的一侧固定有驱动蜗杆44，所述驱动蜗杆44远离第一从动锥齿轮43的一端固定有传动锥齿轮45，所述工作台3顶部对应传动锥齿轮45的位置固定有封装盒36，且封装盒36两侧对称设有第二丝杆48，所述第二丝杆48一端通过安装架与工作台3转动连接，且第二丝杆48另一端穿入封装盒36内部固定有第二从动锥齿轮46，所述第二从动锥齿轮46与传动锥齿轮45为啮合连接，所述封装盒36位于第二丝杆48的两侧对称固定有第二滑杆47的一端，且第二滑杆47的另一端通过安装架与工作台3固定连接，开启第二电机41，第二电机41带动主动锥齿轮42转动，并与第一从动锥齿轮43啮合转动，带动驱动蜗杆44的转动同时，使传动锥齿轮45与第二从

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动锥齿轮46啮合，从而实现两端夹具沿着第二丝杆48的方向上做相互靠近和聚拢的移动。[0024]请参阅图3，所述驱动蜗杆44一侧啮合连接有驱动涡轮35，所述驱动涡轮35远离驱动蜗杆44的一端固定有第一丝杆33的一端，且第一丝杆33的另一端通过转轴与工作台3内壁转动连接，所述工作台3内部位于第一丝杆33两侧对称固定有第一滑杆34，所述第一丝杆33表面上啮合套接有配重块32，且配重块32与两个第一滑杆34为滑动连接，以工作台3上表面为平面，主传动轴圆心为原点建立直角坐标系，得到惯性力平衡方程。[0025]请参阅图1，所述夹持机构5包括移动台51、第一夹具52、夹具螺母53、第二夹具54和升降丝杆55，所述第二丝杆48表面上啮合套接有移动台51，所述移动台51与两个第二滑杆47滑动连接，所述移动台51顶部对称安装有第一夹具52，所述第一夹具52顶部对称安装有第二夹具54，所述第一夹具52和第二夹具54表面上均固定有夹具螺母53，所述移动台51顶部对应第二夹具54的位置固定有升降丝杆55，且第二夹具54与升降丝杆55为啮合连接，移动台51内部设有丝杆装置，操作者只使用一层夹具的情况：当操作者需要对体积较大的硬质电池与电池模组进行实验时，可将第二夹具54的紧固螺母拧松卸载第二夹具54，之后将电池安装在第一夹具52，并通过旋转夹具螺母53对夹板进行控制达到对电池的夹紧效果，当操作者对软包电池进行实验时，需要将第二夹具54的紧固螺母拧松，第二夹具54下表面与软包电池接触进行预紧，当操作者对体积较小的圆柱体的进行的实验时，将第二夹具54降至最低处，旋转第二夹具54的夹具螺母53对夹板进行控制，对电池进行预紧，同时实验过程中，利用丝杆螺纹自身的摩擦自锁性质用以平衡第一夹具52产生的向心力，保证夹具在旋转过程中不发生滑移，第二夹具54产生大小为的惯性力作用在竖直安装的升降丝杆55上，对升降丝杆55产生大小为的弯矩，为尽量避免这类情况，所以在使用第二夹具54时需要将第二夹具54降至最低处，两侧的挡板利用楔块锁紧，楔块角度满足，摩擦自锁效果好，需要对挡板进行调解时，可将调节螺母拧松，调解结束后再次将调节螺母拧紧，同时，为减小安装误差，在挡板上测设置有刻度线，操作者可根据刻度读数与夹具所处的位置确定电池的回转半径。

[0026]请参阅图5和图6，所述电流检测机构6包括导电圆环61、导电圆环嵌套62、电流检测支架63、固定支座、导线65、碳刷板66和圆弧光轴67，所述转动轴24位于工作台3底部与第一电机21之间表面上等距固定有四个导电圆环61，相邻所述导电圆环61固定有导电圆环嵌套62，所述导电圆环61一侧固定有固定支座，且固定支座靠近导电圆环61一侧表面上电性安装有圆弧光轴67，所述固定支座表面上对应四个导电圆环61的外侧电性套接有碳刷板66，所述碳刷板66顶部电性连接有导线65，且导线65与固定支座连接，所述固定支座远离导电圆环61的一侧穿出柜体1电性安装有电流检测支架63，电流检测装置设置4层导电圆环61，在旋转过程中，两层导电圆环61因空间上的电势差形成电流或电火花，需要将每层的导电圆环61互相绝缘隔离，因此导电圆环嵌套62为绝缘材料，同时在制动过程中，导电圆环嵌套62产生较大的惯性力对自身造成损害，因此导电圆环嵌套62需最大程度化轻量化，因此为腹板式结构，减少材料实现轻量化。碳刷内部的碳刷板66始终与导电圆环61外侧接触，将电流通过导线65传递到螺母上，信号线缠绕在螺母上将电流信号传出。碳刷其他零部件材料为绝缘材料，为保证层间电流传递过程相互隔绝，在导电圆环嵌套62侧边设置有圆环挡板，圆环挡板设置有滚珠减少摩擦力。[0027]本方案中，装置使用时打开开合门11，将电池放在夹持机构5上，将第二夹具54的

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紧固螺母拧松，第二夹具54下表面与软包电池接触进行预紧，当操作者对体积较小的圆柱体的进行的实验时，将第二夹具54降至最低处，旋转第二夹具54的夹具螺母53对夹板进行控制，对电池进行预紧，同时实验过程中，利用丝杆螺纹自身的摩擦自锁性质用以平衡第一夹具52产生的向心力，保证夹具在旋转过程中不发生滑移，开启第二电机41，第二电机41带动主动锥齿轮42转动，并与第一从动锥齿轮43啮合转动，带动驱动蜗杆44的转动同时，使传动锥齿轮45与第二从动锥齿轮46啮合，从而实现两端夹具沿着第二丝杆48的方向上做相互靠近和聚拢的移动，在旋转过程中，两层导电圆环61因空间上的电势差形成电流或电火花，需要将每层的导电圆环61互相绝缘隔离，因此导电圆环嵌套62为绝缘材料，同时在制动过程中，导电圆环嵌套62产生较大的惯性力对自身造成损害，因此导电圆环嵌套62需最大程度化轻量化，因此为腹板式结构，减少材料实现轻量化。[0028]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

[0029]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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