CN108144875B - 一种电池串并联电路快速切换装置及切换方法 - Google Patents

Abstract

一种电池串并联电路快速切换装置包括：电源；多个电池固定连接件，每个电池固定连接件具有串联正、负极以及并联正、负极；切换开关；多个接触器，接触器具有可开闭的两个常开触点以及线圈；以及多个继电器，继电器具有可开闭的两个常开触点以及线圈，每两个电池固定连接件之间安装有一个接触器，该接触器的一个触点与一个电池固定连接件的串联正极连接，另一个触点与另一个电池固定连接件的串联负极连接，接触器的线圈与串联档、电源形串联成闭合回路，每个电池固定连接件上还安装有一个继电器，该继电器的一个触点与电池固定连接件的并联正极连接，另一个触点与电池固定连接件的并联负极连接，继电器的线圈与并联档、电源形并联成闭合回路。

Description

一种电池串并联电路快速切换装置及切换方法

技术领域

本发明涉及一种电路切换装置，具体的涉及一种电池串并联电路快速切换装置及切换方法。

背景技术

近年来随着环境和能源问题的日益突出，各国政府对新能源的开发越来越重视。特别是汽车行业，各国都开始大力发展新能源汽车，这其中又以纯电动汽车和插电式电动汽车为主。而无论纯电动汽车和插电式电动汽车都采用大量的电池来作为汽车的动力源。但是由于电池在加工制造的过程中不可避免的存在一些差异，如原材料及加工工艺不同导致的差异，使得不同电池之间存在容量、内阻等的不一致。一致性较差的电池严重影响电池工作过程中的安全性、动力性及电池的使用寿命。因此在使用前应对电池单体的一致性进行筛选，从而提高电池组的安全性、动力性及其使用寿命。

传统的电池筛选为单体独立筛选，但由于电池筛选过程中并联对电池进行均衡处理时使用的电流小，串联对电池进行检测时使用的电流大，导致串并联电路切换时方式较为复杂，且安全性较低。

发明内容

本发明是为了解决上述传统电池一致性检测过程中串并联电路切换时方式复杂且安全性低的问题，目的在于提供一种电池串并联电路快速切换装置及切换方法。

本发明提供的电池串并联电路快速切换装置，和至少两个电池连接并用于切换单个电池之间的串联或并联状态，其特征在于，包括：电源；多个电池固定连接件，用于固定电池，每个电池固定连接件具有与电池正、负极对应连接的串联正极、串联负极、并联正极以及并联负极；切换开关，用于控制电池之间串并联的切换，具有串联档、并联档以及OFF档；多个接触器，每个接触器具有可开闭的两个触点以及线圈，该两个触点在不通电时是断开的；以及多个继电器，每个继电器具有可开闭的两个触点以及线圈，该两个触点在不通电时是断开的，其中，每两个电池固定连接件之间安装有一个接触器，该接触器的一个触点与一个电池固定连接件的串联正极连接，另一个触点与另一个电池固定连接件的串联负极连接，接触器的线圈与串联档、电源形串联成闭合回路，每个电池固定连接件上还安装有一个继电器，该继电器的一个触点与电池固定连接件的并联正极连接，另一个触点与电池固定连接件的并联负极连接，继电器的线圈与并联档、电源形并联成闭合回路。

本发明提供的电池串并联电路快速切换装置，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，电池固定连接件具有水平快速夹具和两块导电铜板，两块导电铜板分别与串联正极、串联负极、并联正极以及并联负极连接，水平快速夹具用于将电池的两个极耳分别固定在两块导电铜板上。

本发明提供的电池串并联电路快速切换装置，还可以具有这样的特征，其特征在于，还具有：可安装多个圆柱形电池的电池槽，电池槽的极耳使用水平快速夹具固定在导电铜板上。

本发明提供的电池串并联电路快速切换装置，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，电池槽具有外框架和可在该外框架内移动的挡板，挡板的一侧设置有电池负极端口，外框架内侧与电池负极端口相对应的一侧设置有电池正极端口，挡板用于调节电池正极端口与电池负极端口之间的距离。

本发明提供的电池串并联电路快速切换装置，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，挡板的另一侧设置有至少一个螺栓，外框架靠近电池负极端口一侧具有至少一个与螺栓相匹配的通孔，螺栓的一端固定挡板上，另一端贯穿通孔后与螺母连接，通过螺母的旋转调节挡板的位置。

本发明提供的电池串并联电路快速切换装置，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，并联正极和与并联正极相对应的触点之间连接有自恢复保险丝，并联负极和与并联负极相对应的触点之间也连接有自恢复保险丝。

本发明提供的电池串并联电路快速切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将待筛选电池装入电池固定连接件中，然后将电池串并联电路快速切换装置中串联电路的正负极输出端口和并联电路的正负极输出端口均接入电池充放电机的对应端口。步骤二，进行并联小电流均衡。将切换开关调至并联档，继电器线圈均开始通电并产生磁场，然后磁场将继电器的继电器触点吸合，此时并联电路中的继电器触点均处于闭合状态，使得电池串并联电路快速切换装置形成并联电路，然后对电池组进行均衡，从而使电池组获得一个相对统一的初始值。步骤三，进行串联大电流筛选。将切换开关调至串联档，使得串联控制电路导通，此时接触器线圈均开始通电并产生磁场，然后磁场将接触器的接触器触点吸合，串联电路中的接触器触点均处于闭合状态，使得电池串并联电路快速切换装置形成串联电路，然后对电池组进行充放电，并记录充电后及放电后各电池单体的数据，并以此来计算各电池单体之间各项指标之间的差异，从而达到筛选目的。步骤四，关闭系统。完成检测后将切换开关调至OFF档，串联控制电路和并联控制电路断开，接触器的接触器触点和继电器的继电器触点均完全打开，最后将所有电池取出。

发明的作用与效果

本发明中涉及的电池串并联电路快速切换装置具有多个接触器、多个继电器和切换开关，使用多个接触器使得多个电池串联形成串联电路，使用多个继电器使得多个电池并联形成并联电路，切换开关用于控制串并联电路的切换。仅仅使用一个开关就能对串并联电路的切换进行简单的切换控制，使用方法简单快捷。并且切换的过程既不需要不需要对电路进行替换也不需要将电池进行拆卸，具有很高的安全性。同时这样的切换装置可以一次对多个电池进行检测，提高了检测效率。

附图说明

图1为电池串并联电路快速切换装置的结构示意图；以及

图2为电池槽的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明提供的电池串并联电路快速切换装置即切换方法的组成、工作原理以及有益效果作具体阐述。

图1为电池串并联电路快速切换装置的结构示意图。

如图1所示，本实施例中的电池串并联电路快速切换装置1和至少两个电池连接并用于切换单个电池之间的串联或并联状态，具有电源11、四个电池固定连接件12、切换开关13、三个接触器以及四个继电器。

电源11为电池或与市电连接的插口。本实施例中电源11为与市电连接的插口。

电池固定连接件12，具有底板121、水平快速夹具122、两块导电铜板123、串联正极124、串联负极125、并联正极126以及并联负极127。

水平快速夹具122使用螺栓固定在底板121，具有分别向两端延伸的两个水平快速夹具压头1221。两块导电铜板123均固定在底板121上，分别对应设置在两个水平快速夹具压头1221下方。串联正极124和并联正极126固定在一块导电铜板123上，串联负极125喝并联负极127固定在另一块导电铜板123上。两个水平快速夹具压头1221将分别将电池的两个极耳固定在导线铜板121上，使电池与串联正极124、串联负极125、并联正极126以及并联负极127连通。

图2为电池槽的结构示意图。

如图2所示，电池固定连接件12还具有用于安装圆柱形电池的电池槽128。电池槽128具有两个极耳、四方形的外框架1281、可在外框架1281内移动的挡板1282、两根螺栓1283以及两个分别与两个螺栓1283相匹配的螺母1284。

外框架1281的四角分别使用四个螺栓固定在底板121上，两个极耳分别压在水平快速夹具压头1221和导电铜板123之间。外框架1281的一侧设置有四个电池正极端口。挡板1282一侧对应设置有四个电池负极端口，另一侧固定有两根螺栓1283。外框架1281靠近电池负极端口一侧具有两个与螺栓1283相匹配的通孔，螺栓1283贯穿通孔后与螺母1284连接，通过螺母1284的旋转调节挡板1282的位置。

切换开关13为可手动调节的旋钮开关，具有串联档131、并联档132以及OFF档133。

接触器具有两个接触器触点以及接触器线圈。三个接触器分别为KM1、KM2以及KM3。

继电器具有两个继电器触点以及继电器线圈。四个接触器分别为KT1、KT2、KT3以及KT4。

四个电池固定连接件12分别为第一电池固定连接件1201、第二电池固定连接件1202、第三电池固定连接件1203以及第四电池固定连接件1204。

第一电池固定连接件1201上的串联负极为串联电路的负极输出端口；接触器KM1的两个接触器触点分别与第一电池固定连接件1201的串联正极和第二电池固定连接件1202的串联负极导线连接；接触器KM2的两个接触器触点分别与第二电池固定连接件1202的串联正极和3第三电池固定连接件1203的串联负极导线连接；接触器KM3的两个接触器触点分别与第三电池固定连接件1203的串联正极和第四电池固定连接件1204的串联负极导线连接；第四电池固定连接件1204的串联正极为串联电路的正极输出端口。

电源11与串联档131、接触器KM1的线圈、接触器KM2的线圈以及接触器KM3的线圈串联形成串联控制电路。

每个电池固定连接件12上还安装有一个继电器，该继电器的一个继电器触点与电池固定连接件12的并联正极连接，另一个继电器触点与电池固定连接件12的并联负极连接。继电器触点与并联正极、继电器触点与并联负极之间均连接有一个自恢复保险丝PPTC。四个电池固定连接件12的并联正极和并联负极均分别对应的与并联电路的正极输出端口和并联电路的负极输出端口连接。

电源11与并联档132、继电器KT1的线圈、继电器KT2的线圈、继电器KT3的线圈以及继电器KT4的线圈并联形成并联控制电路。

一种电池串并联电路快速切换方法包括以下步骤：

步骤一，将待筛选电池装入上述电池固定连接件12中，然后将电池串并联电路快速切换装置中串联电路的正负极输出端口和并联电路的正负极输出端口均接入电池充放电机的对应端口。

步骤二，进行并联小电流均衡。手动将切换开关13调至并联档132，继电器KT1、继电器KT2、继电器KT3以及继电器KT4的线圈均开始通电并产生磁场，然后磁场将四个继电器的继电器触点吸合，此时并联电路中的继电器触点均处于闭合状态，使得电池串并联电路快速切换装置形成并联电路，然后对电池组进行均衡，从而使电池组获得一个相对统一的初始值。

步骤三，进行串联大电流筛选。手动将切换开关13调至串联档131，使得串联控制电路导通，接触器KM1、接触器KM2以及接触器KM3的线圈均开始通电并产生磁场，磁场将三个接触器的接触器触点吸合，此时串联电路中的接触器触点均处于闭合状态，使得电池串并联电路快速切换装置形成串联电路，然后对电池组进行充放电，并记录充电后及放电后各电池单体的数据，并以此来计算各电池单体之间各项指标之间的差异，从而达到筛选目的。

步骤四，关闭系统。完成检测后手动将切换开关13调至OFF档133，串联控制电路和并联控制电路开，三个接触器的接触器触点和四个继电器的继电器触点均完全打开，最后将所有电池取出。

实施例的作用与效果

本发明中涉及的电池串并联电路快速切换装置具有多个接触器、多个继电器和切换开关，使用多个接触器使得多个电池串联形成串联电路，使用多个继电器使得多个电池并联形成并联电路，切换开关用于控制串并联电路的切换。仅仅使用一个开关就能对串并联电路的切换进行简单的切换控制，使用方法简单快捷。并且切换的过程既不需要不需要对电路进行替换也不需要将电池进行拆卸，具有很高的安全性。同时这样的切换装置可以一次对多个电池进行检测，提高了检测效率。

进一步的，电池槽内具有可调节位置的挡板，使得电池槽可以适应不同尺寸电池的检测，方便快捷。并且挡板通过螺母推动螺杆调节位置，操作简便。

并联电路中并联正极和并联负极上均接有自恢复保险丝，用于保证电池串并联电路快速切换装置的安全。当并联均衡时控制电路发生故障使得并联电路在断电情况下继电器触点无法正常分离，而此时切换开关又被调至串联档位，将造成电池组短路，此时则通过自恢复保险丝的电流将瞬间增大，导致相应自恢复保险丝熔断，从而保证电池串并联电路快速切换装置的安全。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电池串并联电路快速切换装置，和至少两个电池连接并用于切换单个所述电池之间的串联或并联状态，其特征在于，包括：

电源；

多个电池固定连接件，用于固定所述电池，

每个电池固定连接件具有与所述电池正、负极对应连接的串联正极、串联负极、并联正极以及并联负极；

切换开关，用于控制所述电池之间串并联的切换，具有串联档、并联档以及OFF档；

多个接触器，每个接触器具有可开闭的两个触点以及线圈，该两个触点在不通电时是断开的；以及

多个继电器，每个继电器具有可开闭的两个触点以及线圈，该两个触点在不通电时是断开的，

其中，每两个所述电池固定连接件之间安装有一个所述接触器，该接触器的一个触点与一个所述电池固定连接件的串联正极连接，另一个触点与另一个所述电池固定连接件的串联负极连接，

所述接触器的线圈与所述串联档、所述电源串联形成闭合回路，

每个所述电池固定连接件上还安装有一个所述继电器，该继电器的一个触点与所述电池固定连接件的并联正极连接，另一个触点与所述电池固定连接件的并联负极连接，

所述继电器的线圈与所述并联档、所述电源并联形成闭合回路，

所述电池固定连接件具有水平快速夹具和两块导电铜板，

两块所述导电铜板分别与所述串联正极、所述串联负极、所述并联正极以及所述并联负极连接，

所述水平快速夹具用于将所述电池的两个极耳分别固定在两块所述导电铜板上。

2.根据权利要求1所述的电池串并联电路快速切换装置，其特征在于，还具有：

可安装多个圆柱形电池的电池槽，

所述电池槽的极耳使用所述水平快速夹具固定在所述导电铜板上，

所述电池槽具有外框架和可在该外框架内移动的挡板，

所述挡板的一侧设置有电池负极端口，

所述外框架内侧与所述电池负极端口相对应的一侧设置有电池正极端口，

所述挡板用于调节所述电池正极端口与所述电池负极端口之间的距离，

所述挡板的另一侧设置有至少一个螺栓，

所述外框架靠近所述电池负极端口一侧具有至少一个与所述螺栓相匹配的通孔，

所述螺栓的一端固定所述挡板上，另一端贯穿所述通孔后与螺母连接，

通过所述螺母的旋转调节所述挡板的位置。

3.根据权利要求1所述的电池串并联电路快速切换装置，其特征在于：

其中，所述并联正极和与所述并联正极相对应的触点之间连接有自恢复保险丝，

所述并联负极和与所述并联负极相对应的触点之间也连接有自恢复保险丝。

4.一种电池串并联电路快速切换方法，采用如权利要求1-3任一项所述的电池串并联电路快速切换装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将待筛选电池装入所述电池固定连接件中，然后将电池串并联电路快速切换装置中串联电路的正负极输出端口和并联电路的正负极输出端口均接入电池充放电机的对应端口；

步骤二，进行并联小电流均衡，将切换开关调至并联档，继电器线圈均开始通电并产生磁场，然后磁场将继电器的继电器触点吸合，此时并联电路中的继电器触点均处于闭合状态，使得电池串并联电路快速切换装置形成并联电路，然后对电池组进行均衡，从而使电池组获得一个相对统一的初始值；

步骤三，进行串联大电流筛选，将切换开关调至串联档，使得串联控制电路导通，此时接触器线圈均开始通电并产生磁场，然后磁场将接触器的接触器触点吸合，串联电路中的接触器触点均处于闭合状态，使得电池串并联电路快速切换装置形成串联电路，然后对电池组进行充放电，并记录充电后及放电后各电池单体的数据，并以此来计算各电池单体之间各项指标之间的差异，从而达到筛选目的；

步骤四，关闭系统，完成检测后将切换开关调至OFF档，串联控制电路和并联控制电路断开，接触器的接触器触点和继电器的继电器触点均完全打开，最后将所有电池取出。

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