【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池测试领域，且特别涉及一种多种约束下电池循环老化测试装置、组合工装及测试方法。
技术介绍
1、近年来，新能源汽车保有量迅速攀升，锂离子动力电池作为新能源汽车最主要的供能构件，其使用量也随之上升。但锂离子电池不可避免具备寿命衰减的问题，这导致新能源汽车续航里程下降或放电效率降低的问题，更严重的会导致电池剧烈膨胀并失效，带来热失控的风险。因此，在锂离子电池投入使用前，要对其做详细的循环老化测试，但目前大多研究关注充放电倍率和温度对循环老化的影响，对不同载荷约束下的研究较少。
2、在锂离子电池实际使用中，单个电池一般会置于电池模组或者电池包中使用，电池两侧会受到其他结构的约束。比如云母片、泡沫结构、回型框或其他电池等等，不同的成组结构会给电池赋予不同的载荷约束条件。但在实际车辆中，膨胀信号传感器的布置远比温度传感器困难，这也会加大载荷约束影响分析的困难。随着相关研究证明约束条件对电池循环老化会产生较大的影响，各个研究团队和厂家开始重视电池在约束条件下的研究。
3、考虑到目前将应力传感器和膨胀位移传感器直接布置于新能源汽车的电池包内比较困难，且稳定性较差，因此目前大多数研究主要在实验室环境中测试载荷约束下的电池老化性能和相关膨胀行为。模型大多仅依靠初始工况相关的参数进行经验拟合。这导致电池在约束条件下的寿命衰减机制和膨胀演化机制不够明确，不利于电池全生命周期行为下高精度机理模型的搭建。
4、公告号为“cn110109026b”的中国专利技术专利公开了“锂电池充放电中膨胀力分量及位移分量的测
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的状态而做出本申请。本申请旨在解决或缓解上述问题中的至少一个问题。
2、第一方面，本申请提供一种多种约束下电池老化检测装置，包括：平板组件，所述平板组件包括从上至下依次平行布置的顶板、上压板、下压板，所述上压板与所述下压板之间能够共同夹持电池；连接柱组件，所述连接柱组件包括连接所述平板组件的导柱，所述上压板、所述下压板具备沿所述导柱的直线升降自由度；传感器组件，所述传感器组件包括位移传感器、载荷传感器，所述位移传感器与所述顶板装配，并且所述位移传感器的探针与所述上压板的上表面接触；以及底板，所述底板与所述导柱的底端固定，所述载荷传感器被所述下压板与所述底板共同夹持。
3、作为本申请的进一步改进，所述连接柱组件还包括与所述导柱平行布置的竖向柱，所述竖向柱的底端与所述底板固定，所述竖向柱的顶端与所述顶板活动装配；所述竖向柱的顶端具备贯穿所述顶板的上螺纹段，所述上螺纹段活动装配有螺母，所述螺母与所述顶板的上表面接触；所述竖向柱还套有压簧，所述压簧的两端分别与所述顶板、所述上压板接触。
4、作为本申请的更进一步改进，所述竖向柱的底端具备与所述底板实现螺纹装配的下螺纹段；所述导柱的底端具备与所述底板实现螺纹装配的底螺纹段；所述上螺纹段至所述下螺纹段之间的所述竖向柱为光轴，所述底螺纹段和所述导柱的上端之间的部分为光轴，所述光轴为圆柱体；所述压簧具备若干种不同形状尺寸和/或材料的替换规格。
5、作为本申请的又进一步改进，若干根所述导柱对称分布于所述多种约束下电池老化检测装置的两侧，若干根所述竖向柱对称分布于所述多种约束下电池老化检测装置的两侧。
6、作为本申请的又进一步改进，所述导柱上活动装配有导套，所述上压板、所述下压板均与所述导套固定，所述导套具备与所述上压板或所述下压板安装的凸缘部。
7、作为本申请的又进一步改进，所述上压板、所述下压板各自具备相向延伸的凸台，所述上压板、所述下压板各自的所述凸台能够共同夹持所述电池。
8、第二方面，提供一种多种约束下电池的组合工装，包括：自由膨胀工装，所述自由膨胀工装包括从上至下依次平行布置的顶板、上压板、下压板；所述顶板与所述下压板之间通过导柱连接，所述上压板具备沿所述导柱的直线升降自由度；所述自由膨胀工装中的所述上压板与所述下压板之间能够共同夹持电池。
9、作为本申请的进一步改进，所述多种约束下电池的组合工装还包括：恒边界工装，所述恒边界工装包括从上至下依次平行布置的上压板、下压板、底板；所述上压板与所述底板之间通过竖向柱连接，所述下压板具备沿所述竖向柱的直线升降自由度；所述竖向柱的顶端具备贯穿所述上压板的上螺纹段，所述上螺纹段活动装配有螺母，所述螺母与所述上压板的上表面接触；所述恒边界工装中的所述上压板与所述下压板之间能够共同夹持电池。作为本申请的更进一步改进，所述自由膨胀工装中的顶板装配有位移传感器，所述位移传感器的探针与所述上压板的上表面接触；所述恒边界工装中的所述下压板与所述底板之间共同夹持有载荷传感器。
10、第三方面，提供一种多种约束下电池老化检测方法，包括：步骤s1：使用压缩试验机对所述顶板进行加压；其中，当所述压缩试验机力学数值达到既定数值时，保持所述压缩试验机不动，并开始旋拧所述螺母；当所述压缩试验机力学数值归零时，加载完成；步骤s2：将所述位移传感器装配到所述顶板上，连接所述位移传感器的位移信号，以及所述载荷传感器的力信号；将充电线连接至所述电池的正负极，根据既定的充电电流或放电电流，启动循环老化实验。
11、本申请的多种约束下电池老化检测装置的有益效果包括：提供一种检测装置，使电池在预期的约束条件下进行老化测试。同时能够实时输出膨胀位移和膨胀力信号，方便为电池全生命周期模型开发提供实验数据支持。当电池膨胀时，膨胀量(即膨胀位移)通过上压板传递给位移传感器，膨胀力则通过下压板传递给载荷传感器。由此即可实时获得电池在循环老化过程的膨胀位移和膨胀力。
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1.一种多种约束下电池老化检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多种约束下电池老化检测装置，其特征在于：所述连接柱组件还包括与所述导柱(6)平行布置的竖向柱(3)，所述竖向柱(3)的底端与所述底板(2)固定，所述竖向柱(3)的顶端与所述顶板(1)活动装配；
3.根据权利要求2所述的多种约束下电池老化检测装置，其特征在于：所述竖向柱(3)的底端具备与所述底板(2)实现螺纹装配的下螺纹段(32)；所述导柱(6)的底端具备与所述底板(2)实现螺纹装配的底螺纹段(62)；所述上螺纹段(31)至所述下螺纹段(32)之间的所述竖向柱(3)为光轴，所述底螺纹段(62)和所述导柱(6)的上端之间的部分为光轴，所述光轴为圆柱体；
4.根据权利要求2所述的多种约束下电池老化检测装置，其特征在于：若干根所述导柱(6)对称分布于所述多种约束下电池老化检测装置的两侧，若干根所述竖向柱(3)对称分布于所述多种约束下电池老化检测装置的两侧。
5.根据权利要求1所述的多种约束下电池老化检测装置，其特征在于：所述导柱(6)上活动装配有导套，所述上压板
6.根据权利要求1所述的多种约束下电池老化检测装置，其特征在于：所述上压板(7)、所述下压板(8)各自具备相向延伸的凸台，所述上压板(7)、所述下压板(8)各自的所述凸台能够共同夹持所述电池(10)。
7.一种多种约束下电池的组合工装，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的多种约束下电池的组合工装，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求8所述的多种约束下电池的组合工装，其特征在于：所述自由膨胀工装中的顶板(1)装配有位移传感器(9)，所述位移传感器(9)的探针(91)与所述上压板(7)的上表面接触；
10.一种多种约束下电池老化检测方法，其特征在于，其使用权利要求2至4中任一项所述的多种约束下电池老化检测装置，所述多种约束下电池老化检测方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多种约束下电池老化检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多种约束下电池老化检测装置，其特征在于：所述连接柱组件还包括与所述导柱(6)平行布置的竖向柱(3)，所述竖向柱(3)的底端与所述底板(2)固定，所述竖向柱(3)的顶端与所述顶板(1)活动装配；
3.根据权利要求2所述的多种约束下电池老化检测装置，其特征在于：所述竖向柱(3)的底端具备与所述底板(2)实现螺纹装配的下螺纹段(32)；所述导柱(6)的底端具备与所述底板(2)实现螺纹装配的底螺纹段(62)；所述上螺纹段(31)至所述下螺纹段(32)之间的所述竖向柱(3)为光轴，所述底螺纹段(62)和所述导柱(6)的上端之间的部分为光轴，所述光轴为圆柱体；
4.根据权利要求2所述的多种约束下电池老化检测装置，其特征在于：若干根所述导柱(6)对称分布于所述多种约束下电池老化检测装置的两侧，若干根所述竖向柱(3)对称分布于所述多种约束下电池老化检测装置的两侧。
5.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙志伟，牛智策，邢伯斌，张汕，夏勇，周青，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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