一种体积测量装置及一种体积测量方法与流程

[0001]
本发明涉及体积测量装置的技术领域，尤其涉及一种体积测量装置及动力电池。


背景技术：

[0002]
自古至今，体积的测量一直都是实验和生活的必须操作，例如，锂离子电池在充放电循环、高温存储过程中会发生体积膨胀，导致电芯体积会不同程度的发生变化。尤其是大软包电芯，该类电芯多数为材料体系探究型，在测试过程中的体积变化更加没有参考依据，软包电芯体积大小增长率也是评判该电芯电性能的一项重要指标。因此在软包锂电池研发测试过程中，需对电芯体积进行长期监测测量。
[0003]
其中，最常见的测量方法就是排水法，将待测物放置于水中，排出水的体积就是待测物的体积，但是水有张力，易对容器壁和待测物形成一定的张力，对测量数据造成一定的误差，另外，需要等液面平静后才可以读数。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种体积测量装置以解决待测物体积测量准确度的技术问题。
[0005]
为实现上述目的本发明采用以下技术方案实现的：提供了一种体积测量装置，该体积测量装置包括：
[0006]
机架；
[0007]
天平，放置于机架上；
[0008]
槽，放置于天平上，槽用于盛放液体；
[0009]
托盘，悬浮于液体中，托盘用于承载待测物；
[0010]
其中，在待测物放置于托盘之后，获取天平的数据变化量，以得出待测物的体积。
[0011]
可选地，体积测量装置还包括固定架，固定架放置于机架上，固定架与托盘连接。
[0012]
可选地，固定架的数量为多个，多个固定架对称排布，托盘位于多个固定架的对称中心线处。
[0013]
可选地，固定架包括基座、桥接件和连接件，基座放置于机架上，桥接件与基座连接且延伸至托盘的正上方，连接件的一端与桥接件连接，另一端与托盘连接。
[0014]
可选地，桥接件包括第一杆和第二杆，第一杆垂直设置于基座上，第二杆与第一杆垂直连接，且延伸至托盘的正上方，连接件与第二杆连接。
[0015]
可选地，连接件包括中间杆以及第一过渡杆、第二过渡杆、第三过渡杆、第四过渡杆，中间杆与桥接件连接，第一过渡杆、第二过渡杆、第三过渡杆、第四过渡杆分别与中间杆连接，且发散开来与托盘均衡连接。
[0016]
可选地，连接件的材质为冷轧碳钢板，连接件的外层包设有绝缘铁氟龙。
[0017]
可选地，槽的材质为冷轧碳钢板，槽的外层包设有绝缘铁氟龙。
[0018]
可选地，机架包括大理石板和多个柱子，多个柱子垂直搭接构成供大理石板放置
的整体框架。
[0019]
可选地，托盘的材质为冷轧碳钢板，托盘的外层包设有绝缘铁氟龙，托盘的底部开设有通槽。
[0020]
为实现上述目的本发明采用以下技术方案实现的：提供了一种体积测量方法，该体积测量方法包括将液体注入至天平上的槽中，托盘悬浮于液体中；对天平进行清零操作；将待测物放置于托盘上，并浸没于液体中；获取天平的数据，以得出待测物的体积。
[0021]
本发明实施例的有益效果为：本申请的体积测量装置包括：机架、天平、槽和托盘。天平放置于机架上，天平用于称重，天平可以是市面售卖的电子秤，也可以是市面售卖的杠杆秤等。槽放置于天平上，槽用于盛放液体，液体可以是纯净水，也可以是油等。托盘悬浮于液体中，即托盘全部浸没于液体中或者部分浸没于液体中，托盘不与槽有任何直接接触，托盘用于承载待测物；其中，在待测物放置于托盘之后，获取天平的数据变化量，以得出待测物的体积。本申请取代了传统排水法侧体积，克服因为水的张力导致测量不准的问题，而且也无需等待液面平稳后再进行读数，测量体积不仅快而且准确。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本发明实施例或前期研发中的技术方案，下面将对实施例或前期研发描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0023]
图1是本申请提供的体积测量装置的结构示意图；
[0024]
图2是本申请提供的体积测量装置的截面示意图；
[0025]
图3是本申请提供的图2中a区域的放大示意图；
[0026]
图4是本申请提供的槽和液体作为整体的受力分析示意图；
[0027]
图5是本申请提供的体积测量方法的流程示意图。
[0028]
图示标记如下：
[0029]
体积测量装置10
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机架11
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大理石板112
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多个柱子114
[0030]
天平12
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槽13
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托盘14
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固定架15
[0031]
基座151
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桥接件152
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连接件153
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第一杆154
[0032]
第二杆155
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中间杆156
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第一过渡杆157
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第二过渡杆158
[0033]
第三过渡杆159
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第四过渡杆160
具体实施方式
[0034]
在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0035]
请参阅图1至图4，图1是本申请提供的体积测量装置10的结构示意图，图2是本申请提供的体积测量装置10的截面示意图，图3是本申请提供的图2中a区域的放大示意图，图4是本申请提供的槽13和液体作为整体的受力分析示意图。
[0036]
本申请的体积测量装置10包括：机架11、天平12、槽13和托盘14。天平12放置于机架11上，天平12用于称重，天平12可以是市面售卖的电子秤，也可以是市面售卖的杠杆秤
等。槽13放置于天平12上，槽13用于盛放液体，液体可以是纯净水，也可以是油等。托盘14悬浮于液体中，即托盘14全部浸没于液体中或者部分浸没于液体中，托盘14不与槽13有任何直接接触，托盘14用于承载待测物；其中，在待测物放置于托盘14之后，获取天平12的数据变化量，以得出待测物的体积。
[0037]
通过天平12的数据变化量得出待测物体积的原理解释如下：
[0038]
具体请参阅图4，对水槽13进行受力分析，f1＝g+f2，f1为天平12的托力，g为液体和槽13的重力，f2为浮力对液体的反作用力；
[0039]
1将待测物放入托盘14上后，液体和槽13的质量不变，则重力g不变；
[0040]
2放入待测物前，浮力f2为托盘14在液体中受到的浮力，放入待测物后，浮力f2为托盘14和待测物在液体中受到的浮力；
[0041]
3放入待测物前后，天平12托力的变化值
[0042]
δf1＝f1”-
f1’
＝(g+f
2”)-(g+f2’
)＝f2”-
f2’
＝δf2＝ρv g,ρ为液体密度，v为待测物的体积，g为重力常数；
[0043]
4假设放入待测物前后，天平12的数据变化量为δm,则δf1＝δmg，即δm＝ρv，因此待测物的体积就是天平12的数据变化量与液体密度的比值，当液体为纯净水时，纯净水的密度为1g/ml,则δm＝v，根据天平12的数据变化量就可以直接知道待测物的体积。如果在每次放入待测物之前都对天平12进行归零，那么就可以更加快捷地根据天平12的读数获取待测物的体积，体积单位为ml。
[0044]
待测物可以是电池、发酵包等体积会不断变化的物件，天平12的精确度决定了测试体积变化的精确度，通过天平12精准跟踪待测物的体积变化，从而了解到待测物的实时状态。
[0045]
本申请取代了传统排水法侧体积，克服因为水的张力导致测量不准的问题，而且也无需等待液面平稳后再进行读数，测量体积不仅快而且准确。
[0046]
托盘14的材质为冷轧碳钢板，冷轧碳钢板材质硬度大，能保证托盘14长期接触液体也不会发生变形。托盘14的外层包设有绝缘铁氟龙，托盘14的外层喷绝缘铁氟龙为了安全考虑，铁氟龙是绝缘材质，避免电芯在测量过程中出现正负极短接风险。可选地，托盘14的底部开设有通槽14213，通槽14213用于在待测物放入托盘14中时，快速排出待测物下部的液体，避免待测物发生漂移，脱离托盘14。
[0047]
体积测量装置10还包括固定架15，固定架15放置于机架11上，固定架15不对天平12的测量造成任何影响，固定架15与托盘14连接，固定架15用于将托盘14吊起以使托盘14悬浮至液体中，从而避免待测物过重而使托盘14出现大幅上下移动，而造成液体波动剧烈致使测量不精确。当然，在其它实施例中，托盘14也可以通过自身浮力悬浮于液体中。
[0048]
固定架15的数量可以为多个，可以是两个、三个、四个等，多个固定架15对称排布，托盘14位于多个固定架15的对称中心线处，以使托盘14均匀受力。
[0049]
固定架15包括基座151、桥接件152和连接件153，基座151放置于机架11上，连接件153的一端与桥接件152连接，另一端与托盘14连接，桥接件152与基座151连接且延伸至托盘14的正上方，以使连接件153沿重心方向下垂吊起托盘14。基座151的配重大于等于50公斤，以确保基座151的稳定性。
[0050]
桥接件152包括第一杆154和第二杆155，第一杆154垂直设置于基座151上，第二杆
155与第一杆154垂直连接，且延伸至托盘14的正上方，连接件153与第二杆155连接。因为第一杆154垂直于基座151，第二杆155垂直于第一杆154，所以当机架11水平摆放于地面时，连接件153就会沿重心方向下垂。
[0051]
连接件153包括中间杆156以及第一过渡杆157、第二过渡杆158、第三过渡杆159、第四过渡杆160，中间杆156与桥接件152连接，第一过渡杆157、第二过渡杆158、第三过渡杆159、第四过渡杆160分别与中间杆156连接，且发散开来与托盘14均衡连接。第一过渡杆157、第二过渡杆158、第三过渡杆159、第四过渡杆160均衡地连接托盘14的各个位置，以确保托盘14保持稳定，不出现剧烈晃动。
[0052]
连接件153的材质为冷轧碳钢板，冷轧碳钢板材质硬度大，能保证连接件153长期接触液体也不会发生变形。连接件153的外层包设有绝缘铁氟龙，连接件153的外层喷绝缘铁氟龙为了安全考虑，铁氟龙是绝缘材质，避免电芯在测量过程中出现正负极短接风险。
[0053]
槽13的材质为冷轧碳钢板，冷轧碳钢板材质硬度大，能保证槽13长期接触液体也不会发生变形。槽13的外层包设有绝缘铁氟龙，槽13的外层喷绝缘铁氟龙为了安全考虑，铁氟龙是绝缘材质，避免电芯在测量过程中出现正负极短接风险。
[0054]
请继续参阅图1，机架11包括大理石板112和多个柱子114，多个柱子114垂直搭接构成供大理石板112放置的整体框架。多个柱子114相互垂直，互为支撑，确保整体框架的水平度。大理石板112的材质为大理石，大理石表面易打磨平整，且密度大。
[0055]
请参阅图1和图5，图5是本申请提供的体积测量方法的流程示意图。
[0056]
本申请的体积测量方法可以在上述任一实施例的体积测量装置10中进行。
[0057]
s101：将液体注入至天平12上的槽13中，托盘14悬浮于液体中。
[0058]
s102：对天平12进行清零操作。
[0059]
s103：将待测物放置于托盘14上，并浸没于液体中。
[0060]
s104：获取天平12的数据，以得出待测物的体积。
[0061]
槽13放置于天平12上，槽13用于盛放液体，液体可以是纯净水，也可以是油等。托盘14悬浮于液体中，即托盘14全部浸没于液体中或者部分浸没于液体中，托盘14不与槽13有任何直接接触，托盘14用于承载待测物；其中，在待测物放置于托盘14之后，获取天平12的数据变化量，以得出待测物的体积。
[0062]
通过天平12的数据变化量得出待测物体积的原理解释如下：
[0063]
具体请参阅图4，对水槽13进行受力分析，f1＝g+f2，f1为天平12的托力，g为液体和槽13的重力，f2为浮力对液体的反作用力；
[0064]
1将待测物放入托盘14上后，液体和槽13的质量不变，则重力g不变；
[0065]
2放入待测物前，浮力f2为托盘14在液体中受到的浮力，放入待测物后，浮力f2为托盘14和待测物在液体中受到的浮力；
[0066]
3放入待测物前后，天平12托力的变化值
[0067]
δf1＝f1”-
f1’
＝(g+f
2”)-(g+f2’
)＝f2”-
f2’
＝δf2＝ρv g,ρ为液体密度，v为待测物的体积，g为重力常数；
[0068]
4假设放入待测物前后，天平12的数据变化量为δm,则δf1＝δmg，即δm＝ρv，因此待测物的体积就是天平12的数据变化量与液体密度的比值，当液体为纯净水时，纯净水的密度为1g/ml,则δm＝v，根据天平12的数据变化量就可以直接知道待测物的体积。如果
在每次放入待测物之前都对天平12进行归零，那么就可以更加快捷地根据天平12的读数获取待测物的体积，体积单位为ml。
[0069]
待测物可以是电池、发酵包等体积会不断变化的物件，天平12的精确度决定了测试体积变化的精确度，通过天平12精准跟踪待测物的体积变化，从而了解到待测物的实时状态。
[0070]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本实用，新型的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。