CN104064828A - 一种锂离子电池成组仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种锂离子电池成组仪器，成组仪器包括中央控制模块、成组开关、一组以上的单体电池状态模组和采样模块，中央控制模块通过成组开关与采样模块连接，采样模块通过单体电池状态模组对测试电池组进行采样。本发明适用于各种锂电池成组后的充放电及单体平衡检测，使电池组各单体第二次极化，提高电池组中各单体的一致性。采用本发明可以快速的对电池进行成组，保证电池包在成组后的单体电芯的压差控制在10毫伏内，基本达到电池的一致性，从而延长电池的使用寿命。

Description

一种锂离子电池成组仪器
技术领域
本发明公开一种锂离子电池，尤其涉及一种锂离子电池成组仪器。
背景技术
随着聚合物锂离子电池的人们生活的应用越来越多，越来越广泛，也给锂离子电池的发展和生产带来很大契机。目前，在锂离子电池的生产过程中，电池生产的一致性问题是世界性难题，影响电池生产一致性的因素很多，有人员的素质、生产设备的可操控性、原材料的稳定性（包括原材料颗粒的大小，原料的湿度等）、生产工艺（如：浆料搅拌的均匀性、涂布的均一性、极片的干燥温度、干燥时间、叠片的操作方式、电芯的封装方式、电芯的结构设计等等）、环境控制（主要有湿度控制、净度控制等）等诸多因素。现有技术中，很多锂电池组装人员对电池一致性的研究靠的是BMS（即电池管理系统）系统，实际上，单靠BMS系统是很难保证电池使用的一致性。只有先把各个电池配组好后，再进行成组，然后再通过BMS系统才能提高可靠性。电池在装BMS系统之前存在着电池成组技术问题，锂电池生产厂家和锂电池组装厂家都很少对此进行深入研究，从而导致成组出来的电池一致性差、使用寿命短、失效快。传统的电池成组时通常采用手工配组，其时间长，效率低。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的锂电池一致性检测时需要对其进行成组，常规的电池成组采用手工配组，时间长、效率低的缺点，本发明提供一种新的锂离子电池成组仪器，解决上述问题。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种锂离子电池成组仪器，成 组仪器包括中央控制模块、成组开关、一组以上的单体电池状态模组和采样模块，中央控制模块通过成组开关与采样模块连接，采样模块通过单体电池状态模组对测试电池组进行采样。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的单体电池状态模组包括开关模块、比较模块和平衡设定模块，开关模块和平衡设定模块分别连接在比较模块上，开关模块用于连接单体电池。
所述的采样电路采用电位器。
所述的成组仪器还包括用检测温度的温度控制模块，温度控制模块上连接有风扇。
所述的成组仪器还包括逆变器和储能电池组，测试电池组能够通过逆变器给储能电池组充电。
所述的测试电池组给储能电池组充电的回路上连接有放电开关和放电电流显示模块。
所述的储能电池组能够通过逆变器给测试电池组充电。
所述的储能电池组给测试电池组充电的回路上连接有充电开关和充电电流显示模块。
所述的成组仪器还包括计时模块，计时模块上连接有报警模块。
所述的成组仪器还包括电源模块，电源模块能够将交流市电转换成低压直流电给其他模块供电。
本发明的有益效果是：本发明适用于各种锂电池成组后的充放电及单体平衡检测，使电池组各单体第二次极化，提高电池组中各单体的一致性。采用本发明可以快速的对电池进行成组，保证电池包在成组后的单体电芯的压差控制 在10毫伏内，基本达到电池的一致性，从而延长电池的使用寿命。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明电路方框图。
图2为本发明电路原理图。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
本发明为一种锂离子电池成组仪器，其主要包括仪器外壳和设置外壳内的控制电路，请结合参看附图1和附图2，本发明中，内部电路主要包括中央控制模块、成组开关、一组以上的单体电池状态模组和采样模块，本实施例中，中央控制模块采用MCU，作为本发明的核心控制部件，单体电池状态模组的数量可根据实际需要具体设定，本实施例中，设置有八个，采样电路可对各个单体电池的电压进行采样，本实施例中的采样电路为多路采样电路，其具体的采样路数可等于单体电池的数量或大于单体电池的数量。本实施例中，采样电路通过采样电阻来实现，本实施例中的采样电阻采用电位器，可对其进行微调，以保证各路采样模块工作的一致性，减少采样误差。中央控制模块通过成组开关控制继电器的通断，实现控制各路采样信号分别输入中央控制模块或某几路输入，或全部输入，成组开关模块可采用多路选择开关。
本实施例中，每组单体电池状态模组分别包括开关模块、比较模块和平衡设定模块，开关模块和平衡设定模块分别连接在比较模块上，开关模块用于连接单体电池，单体电池的电压通过开关模块输入比较模块与设定的平衡电压进 行较，比较结果输出至执行电路，平衡设定模块可对单体电池的平衡参数进行设定。
本发明中，还设有温度控制模块，温度控制模块用于检测本发明在工作时的温度，并与设定的温度相比较，当温度高于设定温度时，温度控制模块可控制风扇启动，通过风扇对仪器进行强制降温，以保证其不会因为温度过热而损坏。本发明中还设有计时模块，用于平衡时间进行计时，并进行时间控制，计时模块上连接有报警模块，当计时时间到达时，报警模块发出警报，提示时间到达。
本发明中，还设有逆变器，当测试电池组放电时，可通过逆变器将其放出的电能转存至储能电池组中，进行能量回收，减少电池成组平衡的能量消耗。同样，储能电池组可以通过逆变器对测试电池组进行充电，本实施例中，将测试电池组对储能电池组进行充电定义为放电过程，将储能电池组对测试电池组进行充电定义为充电过程，则充电回路上连接有充电开关和充电电流显示模块，放电回路上连接有放电开关和放电电流显示模块，用于对充放电电流进行实时监控功能。本实施例中，在充放电回路上还连接有电池保护模块，在充放电过程中，对锂电池进行保护，防止过充、过放、过流等。
本实施例中，在测试电池组两侧还连接有电压检测模块，用于检测整个测试电池组的电压，并通过总电压显示模块进行电压显示。
本实施例中，还包括有电源模块，电源模块可将交流市电转换成低压直流电给本发明其他模块供电。
本发明采用储能电池组或市电为仪器电路供电，1、充电方式，储能电池组的电能经过逆变电源电路升压成220V50Hz的交流电，再经降压整流滤波调节 成被测试电池组能接受的充电电压，再经过充电指示，充电开关到测试电池组的正极、负极，保护电路回到逆变电源的接地处。2、放电方式：被测试电池组电流从正极经过放电开关，放电电流指示，逆变电源电路升压成220v50hz的交流电，再经降压整流滤波调节成被储能电池组能接受的充电电压，经过储能电池组正极，负极再经保护电路回到测试电池组的负极，3、成组方式：打开充电或放电开关、仪表开关、成组开关，此时，采样电路开始采样，通过执行电路，各单体电压一一对应显示，再通过平衡调节器1-8设定8路单体平衡电压，与被测电池组各单体测试电压一起进MCU进行比较，判断8个单体的充放电电压电流是否与设定平衡参数一致，如果不一致，MCU的D0-D8脚输出相应的高低电平经过成组开关启动继电器j1-j8相对应的放电负载，直到8个单体电压等于设定的平衡电压为止；4、在成组过程中可以通过温度设定，启动风扇降低仪器内温，通过计时计数器来控制充放电的循环时间和次数及报警来极化被测电池组的稳定性和一致性。
本发明可实现如下主要功能：
1、测试电池组充放电压，此时，充放电电流可调节、显示。
2、可设定电池组单体均衡电压调节及显示(2.5v-4.2v）。
3、自动均衡控制及充放电功能，均衡电压可控制在（5mv-10mv）。
4、具备逆变电源充放电循环极化功能，提高电池组稳定性及一致性，并节省能源。
5、时间及温度控制及提示。
6、对电池组有过充电，过放电等保护功能。
7、本仪器实时操作，实时显示一目了然。
本发明适用于各种锂电池成组后的充放电及单体平衡检测，使电池组各单体第二次极化，提高电池组中各单体的一致性。采用本发明可以快速的对电池进行成组，保证电池包在成组后的单体电芯的压差控制在10毫伏内，基本达到电池的一致性，从而延长电池的使用寿命。
以上内容是结合具体的优选实施方式对发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出具体的改变或变化均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池成组仪器，其特征是：所述的成组仪器包括中央控制模块、成组开关、一组以上的单体电池状态模组和采样模块，中央控制模块通过成组开关与采样模块连接，采样模块通过单体电池状态模组对测试电池组进行采样。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池成组仪器，其特征是：所述的单体电池状态模组包括开关模块、比较模块和平衡设定模块，开关模块和平衡设定模块分别连接在比较模块上，开关模块用于连接单体电池。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池成组仪器，其特征是：所述的采样电路采用电位器。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池成组仪器，其特征是：所述的成组仪器还包括用检测温度的温度控制模块，温度控制模块上连接有风扇。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池成组仪器，其特征是：所述的成组仪器还包括逆变器和储能电池组，测试电池组能够通过逆变器给储能电池组充电。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池成组仪器，其特征是：所述的测试电池组给储能电池组充电的回路上连接有放电开关和放电电流显示模块。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池成组仪器，其特征是：所述的储能电池组能够通过逆变器给测试电池组充电。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池成组仪器，其特征是：所述的储能电池组给测试电池组充电的回路上连接有充电开关和充电电流显示模块。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的锂离子电池成组仪器，其特征是：所述的成组仪器还包括计时模块，计时模块上连接有报警模块。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述的锂离子电池成组仪器，其特征是：所述的成组仪器还包括电源模块，电源模块能够将交流市电转换成低压直流电给其他模块供电。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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