锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置论文和设计-吴杜雄

全文摘要

本实用新型提供了一种锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，包括：工业控制计算机、振动平台和夹紧机构，所述夹紧机构包括：固定支柱、剪叉式升降机构、顶板和底板。工业控制计算机发出振动控制信号，将振动控制信号传递给振动平台。振动平台接收到振动控制信号后，产生相应的振动，以模拟锂离子电池在实际应用当中所受到的振动。利用其中的剪叉式升降机构可以将锂离子电池和电池组快速、可靠地固定在振动平台上，能够模拟锂离子电池和电池组在实际使用中收到的振动，简化了安装工序，减少了安装所需的辅件，提高了效率。

主设计要求

1.一种锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，包括：工业控制计算机，用于产生振动控制信号并传递给振动平台；振动平台，用于接收振动控制信号并产生振动；夹紧机构，用于将待测对象固定在所述振动平台上，所述夹紧机构包括：固定支柱、剪叉式升降机构、顶板和底板；所述固定支柱设置于所述振动平台上方；所述顶板设置于所述固定支柱远离所述振动平台的一端；所述剪叉式升降机构的顶部与所述顶板连接；所述底板设置于所述剪叉式升降机构的底部。

设计方案

1.一种锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，包括：

工业控制计算机，用于产生振动控制信号并传递给振动平台；

振动平台，用于接收振动控制信号并产生振动；

夹紧机构，用于将待测对象固定在所述振动平台上，所述夹紧机构包括：固定支柱、剪叉式升降机构、顶板和底板；所述固定支柱设置于所述振动平台上方；所述顶板设置于所述固定支柱远离所述振动平台的一端；所述剪叉式升降机构的顶部与所述顶板连接；所述底板设置于所述剪叉式升降机构的底部。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，所述剪叉式升降机构为二级剪叉式升降机构，包括：两组剪叉臂、连接轴、滑动轨道和旋转轴；位于上方的剪叉臂的下端与位于下方的剪叉臂的上端通过两根所述连接轴相连接，所述旋转轴与两根所述连接轴连接，其中一根所述连接轴能够沿所述旋转轴的轴向移动，另一根所述连接轴与所述旋转轴轴向固定。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，所述旋转轴的一端设有旋转手轮，所述旋转轴的外表面设置有螺纹；所述旋转轴通过所述螺纹与一根所述连接轴的螺纹孔螺纹连接；另一根所述连接轴上设有通孔，所述旋转轴转动设置于所述通孔内；所述旋转轴上设置有限位件，所述限位件能够限制所述连接轴相对所述旋转轴的轴向移动。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，所述旋转轴外表面设置的螺纹位于靠近所述旋转手轮或远离所述旋转手轮的一端。

5.根据权利要求3或4所述的锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，所述旋转手轮上设置有防滑纹路。

6.根据权利要求3所述的锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，所述限位件为卡簧，所述卡簧成对设置于所述连接轴两侧。

7.根据权利要求2所述的锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，所述滑动轨道为带有滑槽的角钢，所述滑动轨道为多个，分别固定连接于所述顶板和所述底板，位于上方的所述剪叉臂的上端滑动设置于与所述顶板固定的所述滑动轨道的滑槽内，位于下方的所述剪叉臂的下端滑动设置于与所述底板固定的所述滑动轨道的滑槽内。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，所述底板下平面上设置有柔性材料。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，所述固定支柱一端与振动平台固定连接，另一端与所述顶板固定连接。

10.根据权利要求1所述的锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，其特征在于，所述工业控制计算机产生振动控制信号，通过数据线将所述振动控制信号传送给所述振动平台，使所述振动平台产生振动。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电池测试领域，特别是涉及一种锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置。

背景技术

锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称，通常以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极。锂离子电池由于具有循环使用寿命长、荷电保持能力强、低温放电性能好、不含铅及镉类重金属等优点，被广泛应用于手机、笔记本电脑、相机、MP3\/4、电动汽车、电动自行车、电动工具、场地动力设备等领域，并逐步替代铅酸电池成为未来最具市场潜力的动力、储能产品。

近年来，由锂离子电池造成的安全事故频发，这些锂离子电池事故直接危害消费者人身安全，引起了业界对锂离子电池安全的极大关注和忧虑。因此需要对锂离子电池和电池组进行环境安全振动试验验证其安全可靠性，来消除锂离子电池和电池组产品使用安全隐患，避免危害消费者人身安全。综上所述，需要设计一种方便快捷的环境安全振动测试装置，对锂离子电池和电池组进行相关环境安全振动试验，以来验证产品质量。

若锂离子电池和电池组直接安装在传统的环境安全振动试验台，其安装工序复杂繁琐，借助辅助工具太多，工作效率低下，耗费时间较长，安装效果不牢固，容易造成锂离子电池和电池组在试验过程中脱落环境安全振动试验台，最终导致试验失败。若使用纸箱包装锂离子电池和电池组后，再安装在传统的环境安全振动试验台，那么振动试验条件不符合国家标准GB 31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》要求，不能到达真正模拟锂离子电池和电池组在实际使用的状态。

实用新型内容

基于此，有必要针对目前的锂离子电池振动测试工序复杂繁琐，效率低下的问题，提供一种锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，包括：

工业控制计算机，用于产生振动控制信号并传递给振动平台；

振动平台，用于接收振动控制信号并产生振动；

在其中一个实施例中，所述剪叉式升降机构为二级剪叉式升降机构，包括：两组剪叉臂、连接轴、滑动轨道和旋转轴；位于上方的剪叉臂的下端与位于下方的剪叉臂的上端通过两根所述连接轴相连接，所述旋转轴与两根所述连接轴连接，其中一根所述连接轴能够沿所述旋转轴的轴向移动，另一根所述连接轴与所述旋转轴轴向固定。

在其中一个实施例中，所述旋转轴的一端设有旋转手轮，所述旋转轴的外表面设置有螺纹；所述旋转轴通过所述螺纹与一根所述连接轴的螺纹孔螺纹连接；另一根所述连接轴上设有通孔，所述旋转轴转动设置于所述通孔内；所述旋转轴上设置有限位件，所述限位件能够限制所述连接轴相对所述旋转轴的轴向移动。

在其中一个实施例中，所述旋转轴外表面设置的螺纹位于靠近所述旋转手轮或远离所述旋转手轮的一端。

在其中一个实施例中，所述旋转手轮上设置有防滑纹路。

在其中一个实施例中，所述限位件为卡簧，所述卡簧成对设置于所述连接轴两侧。

在其中一个实施例中，所述滑动轨道为带有滑槽的角钢，所述滑动轨道为多个，分别固定连接于所述顶板和所述底板，位于上方的所述剪叉臂的上端滑动设置于与所述顶板固定的所述滑动轨道的滑槽内，位于下方的所述剪叉臂的下端滑动设置于与所述底板固定的所述滑动轨道的滑槽内。

在其中一个实施例中，所述底板下平面上设置有一层柔性材料。

在其中一个实施例中，所述固定支柱一端与振动平台固定连接，另一端与所述顶板固定连接。

在其中一个实施例中，所述工业控制计算机产生振动控制信号，通过数据线将所述振动控制信号传送给所述振动平台，使所述振动平台产生振动。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置，利用其中的剪叉式升降机构可以将锂离子电池和电池组快速、可靠地固定在振动平台上，能够模拟锂离子电池和电池组在实际使用的状态，简化了安装工序，减少了安装所需的辅件，提高了测试效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的机构示意图；

图2为本实用新型振动测试装置的升降机构的示意图。

其中：

10-锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置；

100-剪叉式升降机构；

111-第一剪叉臂；

112-第二剪叉臂；

113-第三剪叉臂；

114-第四剪叉臂；

121-第一连接轴；

122-第二连接轴；

123-第三连接轴；

124-第四连接轴；

130-旋转轴；

131-旋转手轮；

140-滑动轨道；

141-滑槽；

142-滑轮；

210-顶板；

220-底板；

230-固定支柱；

300-振动平台；

400-工业控制计算机；

500-锂离子电池。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1，本实用新型提供一种锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置10，该锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置10主要用于对锂离子电池和电池组进行振动测试。当然，该锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置10也可对其他类型电池，如铅蓄电池等进行振动测试。本实用新型通过设置夹紧机构，能够快速夹紧要测试的电池，简化了安装程序，减少安装所需的辅件，提高测试的效率。

在一个实施例当中，锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置10包括剪叉式升降机构100、顶板210、底板220、固定支柱230、振动平台400和工业控制计算机500。其中，工业控制计算机500可以产生振动控制信号并传递给振动平台400；固定支柱230的一端与振动平台400固定连接，另一端与顶板210固定连接；剪叉式升降机构100的一端与顶板210固定连接，另一端与底板220固定连接；底板220与振动平台400之间形成一个安装区域。

进行振动测试前，将待测锂离子电池500放置在所述安装区域内，然后移动剪叉式升降机构100，从而使底板220向着振动平台400移动，移动一定距离后，底板220接触到锂离子电池500，并对锂离子电池500施加一定大小的夹紧力，使锂离子电池500固定在振动平台400上。锂离子电池500安装完成后，工业控制计算机500发出振动控制信号，通过数据线等数据传输方式，将振动控制信号传递给振动平台400。振动平台接收到振动控制信号后，产生相应的振动，以模拟锂离子电池500在实际应用当中所受到的振动。

请参阅图1和图2，在一个实施例当中，剪叉式升降机构100为二级剪叉式升降机构。于本实施例当中，剪叉式升降机构100包括剪叉臂、连接轴、滑动轨,140和旋转轴130，其中，剪叉臂分为两组，每组剪叉臂又包括第一剪叉臂111、第二剪叉臂112、第三剪叉臂113和第四剪叉臂114；连接轴包括第一连接轴121、第二连接轴122、第三连接轴123和第四连接轴124；滑动轨道140的数量为四个，旋转轴130的数量为一根。滑动轨道140上设置有滑槽141，剪叉臂的一端设置有滑轮142，滑轮142可滑动地设置于滑动轨道140上的滑槽141当中；第一剪叉臂111远离滑轮142的一端和第四剪叉臂114远离滑轮142的一端设有安装孔，两根剪叉臂通过设置在安装孔内的第三连接轴123可转动地连接在一起；同样的，第二剪叉臂112和第三剪叉臂113通过第二连接轴122可转动地连接在一起；剪叉臂的中间位置设置有用以安装连接轴的安装孔，第一剪叉臂111和第二剪叉臂112通过在安装孔内设置第一连接轴121可转动地连接在一起；同样的，第三剪叉臂113和第四剪叉臂114通过第四连接轴124可转动地连接在一起。通过改变第二连接轴122和第三连接轴123之间的距离，可使剪叉臂产生相应的运动；由于剪叉式升降机构100的一端与顶板210固定连接，无法移动，所以其另一端产生位移，带动底板220移动。

可以理解的，剪叉式升降机构100也可以是一级或多级剪叉式升降机构。由于剪叉式升降机构100的级数不同，相应的，其剪叉臂、连接轴数量均不相同，移动范围也不同，可以适用于不同尺寸锂离子电池500的振动测试。

在一个实施例当中，旋转轴130的一端设置有旋转手轮131，在旋转轴130远离旋转手轮131的一端设置有螺纹；同时，第二连接轴122中间位置设置有螺纹孔。旋转轴130通过螺纹将其一端旋入第二连接轴122上的螺纹孔内，第三连接轴123上设置有通孔，旋转轴130穿过第三连接轴123上的通孔。旋转轴130上设有用以限制连接轴沿旋转轴130轴向位移的限位件。可选的，限位件为卡簧，在旋转轴130上设置有两个环槽，每个环槽内设置有卡簧，在两个卡簧的作用下，能够限制第三连接轴123沿着旋转轴130轴向的位移。此时，转动旋转手轮131，带动旋转轴130旋转，由于螺纹的作用，使得第二连接轴122沿着旋转轴130的轴向发生移动；又因第三连接轴123无法沿旋转轴130的轴向发生位移，使得第二连接轴122和第三连接轴123之间的距离产生变化，进而带动剪叉式升降机构100。运动至一定位置后，由于螺纹的自锁性能，可以保证旋转轴130、第二连接轴122和第三连接轴123的相对位置保持不变，实现对锂离子电池500的持续夹紧。

在一个实施例当中，螺纹孔也可开设于第三连接轴123上，同时调整旋转轴130上的螺纹的位置，并在第二连接轴122上设置通孔，使旋转轴130穿过第二连接轴122上的通孔。旋转轴130上设有用以限制连接轴沿旋转轴130轴向位移的限位件。可选的，限位件为卡簧，并使用卡簧限制第二连接轴122的位移，第三连接轴123和旋转轴130之间通过螺纹连接。此时，转动旋转手轮131，带动旋转轴130旋转，由于螺纹的作用，使得第三连接轴123沿着旋转轴130的轴向发生移动，而第二连接轴122由于卡簧的限制，无法在旋转轴130的轴向发生位移，使得第二连接轴122和第三连接轴123之间的距离产生变化，进而带动剪叉式升降机构100。运动至一定位置后，由于螺纹的自锁性能，可以保证旋转轴130、第二连接轴122和第三连接轴123的相对位置保持不变，实现对锂离子电池500的持续夹紧。

可以理解的，限位件可以是卡簧，也可是卡扣、铆钉等常规连接件，使连接轴无法沿着旋转轴130的轴向发生移动。第二连接轴122和第三连接轴123可以是光轴，通孔或螺纹孔直接设于轴身上；第二连接轴122和第三连接轴123也可以是阶梯轴或异形轴，在需要开设通孔或螺纹孔处的轴径要大于其余轴段的轴径。

优选的，上述实施例当中的旋转手轮131上还可以设置有磨砂花纹，能够方便省力地转动旋转轴130。可以理解的，也可通过其他方式增加旋转手轮131的表面摩擦力，例如在旋转手轮131上加工出其他形状的纹路，或在其上黏附一层防滑物质，如橡胶等。

在一个实施例当中，滑动轨道140可以是带有滑槽141的角钢，角钢没有滑槽141的另一侧面设置有通孔，在顶板210和底板220上设置有螺纹孔，通过螺栓将角钢固定在顶板210和底板220上，剪叉臂上的滑轮142设置于滑轨140的滑槽141当中。由于滑动轨道140与剪叉式升降机构100可滑动地连接，当剪叉式升降机构100的剪叉臂发生移动时，可以通过滑动轨道140带动底板220移动。

应当理解的是，滑动轨道140也可以是其他能够安装滑轮142的装置，如设有T形槽的安装板等装置。同样的，滑动轨道140与顶板210、底板220之间的连接方式也可以是螺纹连接、焊接、铆接或者卡接等方式，只要其能够将滑动轨道140与顶板210和底板220固定连接在一起即可。

在一个实施例当中，底板220的下方设置有一层柔性材料。由于锂离子电池500受到较大的力时，极有可能发生自燃甚至爆炸等情况。在移动剪叉式升降机构100压紧锂离子电池500时，因底板220板面是一个刚性平面，其对锂离子电池500的压力变化速率较快，容易对锂离子电池500造成损伤，既危害了操作人员的人身安全，也不能模拟锂离子电池500的真实环境。在底板220下方设置有柔性材料，可以将剪叉式升降机构100位移而对锂离子电池500产生的刚性冲击变为柔性冲击，起到保护锂离子电池500，模拟其真实使用环境的作用。

优选的，上述柔性材料可以是橡胶，该橡胶层为一侧设有开口的囊形，其直接包覆在底板220上，利用橡胶自身的弹性与底板220固定在一起。可以理解的，上述柔性材料也可以是海绵、泡沫等材质。

在一个实施例当中，固定支柱230为多个，其一端与振动平台400固定连接，另一端与顶板210固定连接。安装锂离子电池500时，由于固定支柱230两端均为固定连接，且振动平台400设置于地面上不会发生移动，剪叉式移动机构100与顶板210连接的一端不会移动，连接底板220的一端带动底板220向靠近振动平台400的方向移动，夹紧锂离子电池500。可以理解的，本实用新型中的多个是指两个及两个以上。

具体的，在一个实施例当中，固定支柱230的数量为四根，每根固定支柱230的一端沿轴向方向设置有外螺纹，另一端沿轴向方向设置有内螺纹；相应的，顶板210上开设有四个螺纹孔，所述螺纹孔呈矩形分布于顶板210上；在振动平台400上设有四个阶梯孔，阶梯孔分为大孔和小孔，大孔孔径大于固定支柱230的直径，小孔孔径大于固定支柱230的内螺纹大径，小于固定支柱230的直径。组装锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置10时，将带有固定支柱230带有外螺纹的一端旋入顶板210上预先制作好的螺纹孔内，四根固定支柱230均旋合完成之后，将固定支柱230放入振动平台400的阶梯孔内，之后再使用螺栓将固定支柱230和振动平台400固定连接在一起。

应当理解的是，固定支柱230的数量可以根据振动平台400和顶板210的尺寸进行调整。同时，固定支柱230与顶板210或振动平台400的连接方式包括但不限于螺纹连接，也可以是焊接、铆接或胀紧连接等方式。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

设计图

锂离子电池和电池组环境安全振动测试装置论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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