CN105070961A - 一种电池标准模块以及电池标准模块的梯次应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，提供一种电池标准模块以及电池标准模块的梯次应用方法，电池标准模块包括电池盒上盖和电池盒下盖，电池盒上盖上设有上安装槽，电池盒下盖上设有下安装槽；电池盒上盖设有第一电极连接片，电池盒下盖设有第二电极连接片，该第一电极连接片、第二电极连接片与每个单体电池的电极之间通过电极连接丝连接；电池盒上盖和电池盒下盖形成的盖体上安装有电池管理控制器，电池管理控制器通过数据采集线与单体电池的电极连接。电池标准模块满足在电动汽车、电动自行车和储能等领域对动力电池的结构和电量容量及性能的要求，同时，电池管理控制器实现对电池标准模块多阶段的梯次利用，节省能源。

Description

一种电池标准模块以及电池标准模块的梯次应用方法

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种电池标准模块以及电池标准模块的梯次应用方法。

背景技术

电池的梯次利用是指电动汽车电池使用周期结束后根据其性能进行二次利用，一般当电动汽车续航能力降低到60％，通常用户会更换电池，而此时电池容量仍保持80％左右，此时淘汰下来的电池就会被浪费掉，电动汽车因此产生的废旧电池将不计其数，但电动车淘汰的电池还可以用于对电流和容量要求不高的电动自行车或者储能领域。

目前，电池行业内提出动力电池梯次利用的技术路线，该技术路线是：动力电池回收-拆解成单体-充放电检测-分选配组-成组组装-应用，这种模式中，对电池的拆卸再利用的过程相对较为繁琐，需要大量的人力和物力，另外，拆解后的单体电池仅仅是进行短期的充、放电检测，难以准确评估电池性能，为后期使用埋下隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池标准模块，旨在解决现有技术中动力电池梯次利用过程中，拆卸动力电池过程繁琐，需要大量的人力和物力，而且拆解后的单体电池仅仅是进行短期的充、放电检测，难以准确评估电池性能，为后期使用埋下隐患的问题。

本发明是这样实现的，一种电池标准模块，所述电池标准模块包括扣合在一起的电池盒上盖和电池盒下盖，所述电池盒上盖上设有安装单体电池其中一电极的若干个贯通的上安装槽，所述电池盒下盖上设有安装所述单体电池另一极的若干个贯通的下安装槽；

所述电池盒上盖远离所述电池盒下盖的一侧设有与若干个所述上安装槽相适应的第一电极连接片，所述电池盒下盖远离所述电池盒上盖的一侧设有与若干个所述下安装槽相适应的第二电极连接片，所述第一电极连接片、第二电极连接片与每个所述单体电池的电极之间通过电极连接丝连接；

所述电池盒上盖和所述电池盒下盖形成的盖体上安装有电池管理控制器，所述电池管理控制器通过数据采集线与所述单体电池的电极连接。

作为一种改进的方案，所述第一电极连接片与所述电池盒上盖通过螺钉固定连接，所述第二电极连接片与所述电池盒下盖通过螺钉固定连接。

作为一种改进的方案，所述电池盒上盖外侧设有模块上盖体，所述电池盒下盖外侧设有模块下盖体。

作为一种改进的方案，所述模块上盖体通过卡扣与所述电池盒上盖固定连接，所述模块下盖体通过卡扣与所述电池盒下盖固定连接。

作为一种改进的方案，所述电池管理控制器的线路板通过螺钉固定在所述盖体上。

作为一种改进的方案，所述电池管理控制器上设有控制器外壳。

作为一种改进的方案，所述控制器外壳通过卡扣固定在所述盖体上。

作为一种改进的方案，所述数据采集线与所述单体电池的电极之间焊接或螺栓固定连接。

本发明的另一目的在于提供一种基于电池标准模块的电池标准模块的梯次应用方法，所述方法包括下述步骤：

电池管理控制器对电池标准模块内的若干个单体电池包括电池容量在内的参数进行监控，判断所述单体电池所处的用电梯次阶段，其中，所述单体电池所处的用电梯次阶段包括电动汽车利用阶段、电动自行车利用阶段以及储能系统利用阶段；

当当前所述电池标准模块内的电池容量高于预先设置的第一电池容量时，所述单体电池处于电动汽车利用阶段，所述电池管理控制器处于从控模式，所述电池标准模块为电动汽车供电，所述电池管理控制器在电池管理系统的控制下，对所述电池标准模块的单体电池执行管理操作；

当当前所述电池标准模块内的电池容量低于预先设置的第一电池容量时，所述单体电池处于电动自行车利用阶段，所述电池管理控制器处于主控模式，所述电池标准模块为电动自行车供电，所述电池管理控制器对所述电池标准模块的单体电池执行管理操作；

当当前所述电池标准模块内的电池容量低于预先设置的第二电池容量时，所述单体电池处于储能系统利用阶段，所述电池管理控制器处于从控模式，所述电池标准模块在电池管理系统的控制下作为储能系统的充放电单元，所述电池管理控制器对所述电池标准模块的单体电池执行管理操作；

其中，所述管理操作包括数据采样、数据处理、CAN总线通讯以及端口控制。

作为一种改进的方案，所述方法还包括下述步骤：

预先对电池标准模块的电池容量进行阶梯设置，即第一电池容量和第二电池容量。

由于电池标准模块包括电池盒上盖和电池盒下盖，电池盒上盖上设有上安装槽，电池盒下盖上设有下安装槽；电池盒上盖设有第一电极连接片，电池盒下盖设有第二电极连接片，该第一电极连接片、第二电极连接片与每个单体电池的电极之间通过电极连接丝连接；电池盒上盖和电池盒下盖形成的盖体上安装有电池管理控制器，电池管理控制器通过数据采集线与单体电池的电极连接，满足在电动汽车、电动自行车和储能等领域对动力电池的结构和电量容量及性能的要求，同时，电池管理控制器实现对电池标准模块多阶段的梯次利用，节省能源。

附图说明

图1是本发明提供的电池标准模块的结构示意图；

图2是本发明提供的电极连接丝的结构示意图；

图3是本发明提供的电池标准模块的梯次应用方法的实现流程；

发明其中，1-电池盒上盖，2-电池盒下盖，3-单体电池，4-第一电极连接片，5-第二电极连接片，6-电极连接丝，7-电池管理控制器，8-数据采集线，9-模块上盖体，10-模块下盖体，11-控制器外壳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的电池标准模块的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明相关的部分。

电池标准模块包括扣合在一起的电池盒上盖1和电池盒下盖2，电池盒上盖1上设有安装单体电池3其中一电极的若干个贯通的上安装槽(图中未标记)，电池盒下盖2上设有安装单体电池3另一极的若干个贯通的下安装槽；

电池盒上盖1远离电池盒下盖2的一侧设有与若干个上安装槽相适应的第一电极连接片4，电池盒下盖2远离电池盒上盖1的一侧设有与若干个下安装槽相适应的第二电极连接片5，第一电极连接片4、第二电极连接片5与每个单体电池3的电极之间通过电极连接丝6连接；

电池盒上盖1和电池盒下盖2形成的盖体上安装有电池管理控制器7，电池管理控制器7通过数据采集线8与单体电池3的电极连接。

其中，上述第一电极连接片4和第二电极连接片5主要为镀锡铜片，其分别可以采用适应上安装槽和下安装槽的结构，该上安装槽和下安装槽安装电极的一端设有相应的凸起结构，该第一电极连接片4和第二电极连接片5上设有与该凸起结构相适应的弧形结构，而且，该第一电极连接片4和第二电极连接片5分别通过螺钉固定在电池盒上盖1和电池盒下盖2上，当然也可以采用其他方式，在此不再赘述。

在本发明实施例中，为了对第一电极连接片4、第二电极连接片5、电极连接丝6以及其他结构件的保护，可以做如下设置：

电池盒上盖1外侧设有模块上盖体9，电池盒下盖2外侧设有模块下盖体10，其中，该模块上盖体9要扣合在该电池盒上盖1上，该模块下盖体10要扣合在电池盒下盖2上，其可以通过卡扣的方式实现，当然也可以采用其他方式，在此不再赘述。

在本发明实施例中，电池管理控制器7作为电池标准模块的核心控制件存在，其硬件上主要包括线路板(PCB板)以及布局在该线路板上的若干控制元件，其中，该线路板和控制元件内分别集成或承载有控制管理单体电池3的程序，在此不再赘述；

其中，该电池管理控制器7的线路板通过螺钉固定在盖体上，该盖体为电池盒上盖1和电池盒下盖2扣合形成，该线路板可以通过螺钉固定在该盖体上，当然也可以采用其他方式；

作为一种常规的应用，在电池管理控制器7上设有控制器外壳11，该控制器外壳11对线路板和线路板上的元件进行保护，其中，该控制器外壳11可以通过卡扣固定在上述盖体上，当然也可以通过对应的结构固定在线路板的边缘位置，在此不再赘述。

在本发明实施例中，数据采集线8与单体电池3的电极之间焊接固定或螺栓固定连接。

其中，如图2所示，上述电极连接丝6通常由横截面为圆形的金属丝制成，该金属丝中含有一定含量的Mg和Ni，有助于增加电极丝的强度和减小焊接的难度；电极连接丝6在单体电池过流的情况下，在一定时间内可以熔断进而对单体电池3形成保护。

在本发明实施例中，上述给出的电池标准模块的结构，满足了电动汽车、电动自行车和储能设备领域的基本机械和电气要求。

基于上述电池标准模块的结构，图3给出了本发明实施例提供的电池标准模块的梯次应用方法的实现流程图，其具体为：

S1：电池管理控制器7对电池标准模块内的若干个单体电池3包括电池容量在内的参数进行监控，判断单体电池3所处的用电梯次阶段，其中，该单体电池3所处的用电梯次阶段包括电动汽车利用阶段、电动自行车利用阶段以及储能系统利用阶段，其中，该单体电池的参数还包括内阻等参数，在此不再赘述；

S2：当当前电池标准模块内的电池容量高于预先设置的第一电池容量时，所述单体电池处于电动汽车利用阶段，电池管理控制器7处于从控模式，电池标准模块为电动汽车供电，电池管理控制器7在电池管理系统的控制下，对电池标准模块的单体电池3执行管理操作；

S3：当当前电池标准模块内的电池容量低于预先设置的第一电池容量时，所述单体电池处于电动自行车利用阶段，电池管理控制器7处于主控模式，电池标准模块为电动自行车供电，电池管理控制器7对电池标准模块的单体电池3执行管理操作；

S4：当当前电池标准模块内的电池容量低于预先设置的第二电池容量时，所述单体电池处于储能系统利用阶段，电池管理控制器7处于从控模式，电池标准模块在电池管理系统的控制下作为储能系统的充放电单元，电池管理控制器7对电池标准模块的单体电池3执行管理操作，其中，该阶段中，电池标准模块串并联后，形成**V**Ah(例如144V1000Ah)的储能系统，该系统通过逆变器接入电网，用于储能，当电价较低时，对储能系统充电，电价高峰将时储能系统里面电能通过逆变器释放到电网中，对电网进行供电，降低电的使用成本；

其中，管理操作包括数据采样、数据处理、CAN总线通讯以及端口控制，其中，数据采样包括采集电池电压、电流、温度等数据，并且根据这些数据计算电池标准模块的SOC、SOH、容量以及内阻，并且记录锂电池整个生命周期的容量、内阻和健康状态等参数，为梯次应用提供数据支持，当然，在每个阶段中，该管理操作可以实际的需要进行选择和调整，在此不再赘述。

其中，在执行上述方法步骤之前，需要预先进行如下操作：

预先对电池标准模块的电池容量进行阶梯设置，即第一电池容量和第二电池容量，其中，可以根据对电池的使用概况，设置第一电池容量为80％，第二电池容量为60％，当然也可以设置其他参数，在此不用以限制本发明。

在本发明实施例中，电池管理控制器7在电池标准模块中既能作为从控使用，也能作为主控使用，当电池标准模块在电动汽车和储能领域上使用时，电池管理控制器7作为从控来控制和管理电池标准模块中的单体电池3；当电池标准模块在电动自行车上使用时，电池管理控制器7作为主控来控制和管理该单体电池3。

在本发明实施例中，电池标准模块包括电池盒上盖1和电池盒下盖2，电池盒上盖1上设有上安装槽，电池盒下盖2上设有下安装槽；电池盒上盖1设有第一电极连接片4，电池盒下盖2设有第二电极连接片5，该第一电极连接片4、第二电极连接片5与每个单体电池3的电极之间通过电极连接丝6连接；电池盒上盖1和电池盒下盖2形成的盖体上安装有电池管理控制器7，电池管理控制器7通过数据采集线与单体电池3的电极连接，该电池标准模块满足在电动汽车、电动自行车和储能等领域对动力电池的结构和电量容量及性能的要求，同时，电池管理控制器7实现对电池标准模块多阶段的梯次利用，节省能源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池标准模块，其特征在于，所述电池标准模块包括扣合在一起的电池盒上盖和电池盒下盖，所述电池盒上盖上设有安装单体电池其中一电极的若干个贯通的上安装槽，所述电池盒下盖上设有安装所述单体电池另一极的若干个贯通的下安装槽；

所述电池盒上盖远离所述电池盒下盖的一侧设有与若干个所述上安装槽相适应的第一电极连接片，所述电池盒下盖远离所述电池盒上盖的一侧设有与若干个所述下安装槽相适应的第二电极连接片，所述第一电极连接片、第二电极连接片与每个所述单体电池的电极之间通过电极连接丝连接；

所述电池盒上盖和所述电池盒下盖形成的盖体上安装有电池管理控制器，所述电池管理控制器通过数据采集线与所述单体电池的电极连接。

2.根据权利要求1所述的电池标准模块，其特征在于，所述第一电极连接片与所述电池盒上盖通过螺钉固定连接，所述第二电极连接片与所述电池盒下盖通过螺钉固定连接。

3.根据权利要求1所述的电池标准模块，其特征在于，所述电池盒上盖外侧设有模块上盖体，所述电池盒下盖外侧设有模块下盖体。

4.根据权利要求3所述的电池标准模块，其特征在于，所述模块上盖体通过卡扣与所述电池盒上盖固定连接，所述模块下盖体通过卡扣与所述电池盒下盖固定连接。

5.根据权利要求1所述的电池标准模块，其特征在于，所述电池管理控制器的线路板通过螺钉固定在所述盖体上。

6.根据权利要求5所述的电池标准模块，其特征在于，所述电池管理控制器上设有控制器外壳。

7.根据权利要求6所述的电池标准模块，其特征在于，所述控制器外壳通过卡扣固定在所述盖体上。

8.根据权利要求1所述的电池标准模块，其特征在于，所述数据采集线与所述单体电池的电极之间焊接或螺栓固定连接。

9.一种基于权利要求1所述的电池标准模块的标准模块电池的梯次应用方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

电池管理控制器对电池标准模块内的若干个单体电池包括电池容量在内的参数进行监控，判断所述单体电池所处的用电梯次阶段，其中，所述单体电池所处的用电梯次阶段包括电动汽车利用阶段、电动自行车利用阶段以及储能系统利用阶段；

当当前所述电池标准模块内的电池容量高于预先设置的第一电池容量时，所述单体电池处于电动汽车利用阶段，所述电池管理控制器处于从控模式，所述电池标准模块为电动汽车供电，所述电池管理控制器在电池管理系统的控制下，对所述电池标准模块的单体电池执行管理操作；

当当前所述电池标准模块内的电池容量低于预先设置的第一电池容量时，所述单体电池处于电动自行车利用阶段，所述电池管理控制器处于主控模式，所述电池标准模块为电动自行车供电，所述电池管理控制器对所述电池标准模块的单体电池执行管理操作；

当当前所述电池标准模块内的电池容量低于预先设置的第二电池容量时，所述单体电池处于储能系统利用阶段，所述电池管理控制器处于从控模式，所述电池标准模块在电池管理系统的控制下作为储能系统的充放电单元，所述电池管理控制器对所述电池标准模块的单体电池执行管理操作；

其中，所述管理操作包括数据采样、数据处理、CAN总线通讯以及端口控制。

10.根据权利要求9所述的电池标准模块的梯次应用方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

预先对电池标准模块的电池容量进行阶梯设置，即第一电池容量和第二电池容量。