CN117134062B - 一种电芯智能排布锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电芯智能排布锂电池,涉及锂电池电芯排布技术领域,包括转卧装置、导电输出装置、串并联接装置、电芯自由拼接装置、吸附测温装置、智能控制底座。转卧装置,通过手动转动转卧转盘,带动一组串并联接装置转动,来实现立式和卧式排布的转换功能,同时还通过转卧滑块的移动,来调整单体电芯之间的间隙距离。吸附测温装置,通过测温探针组件在安装磁铁块上自由吸附安装,以及测温探针组件上的上中下三组温度传感器,来实现对单体电芯的不同部位温度监控。电芯自由拼接装置,通过串并联接装置将电芯自由拼接装置串联或并联,来实现串并联切换功能,再通过拼接安装组件相互连接位置的改变,来实现直线、环式以及交错排布的切换功能。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池电芯排布技术领域,特别涉及一种电芯智能排布锂电池。
背景技术
随着锂电池电芯的技术发展,电芯的容量以及排布方式直接影响着锂电池的整体性能;在锂电池使用过程中,电芯的发热主要集中在正负极或电芯的中间部位,因此电芯的排布方式直接影响着电芯的散热效率,例如:电芯发热主要集中在正负极时,采用立式排布有利于正负极两端的散热;电芯发热主要集中在中间部位时,采用卧式排布有利于中间部位的散热;电芯发热比较均匀时,采用间隙交错排布有利于整体的散热。但是在传统的锂电池中,电芯通常只能有一种排布方式,无法在电芯升级更换时,智能改变电芯的排布方式。因此,需要一种能改变电芯排布方式、智能监测电芯发热位置的电芯智能排布锂电池,来解决传统锂电池所不能应对的问题。
如公告号为CN104733673B的专利提供了一种用于锂电池组电芯可拆卸拼装式支架,该装置包括支架本体,所述支架本体通过锂电芯固定孔的交错排布,来实现电芯的交错排布,从而实现对电芯散热的增强,所述支架本体还通过自身的简单拆卸,来实现电芯的更换。该申请电芯的更换简单且经济,并且散热空间较大,有利于电芯的热量排出。但该方案没有电芯排布方式的转换装置,无法对电芯的方式进行自由转换,仅能实现单一的间隙交错排布,虽然增强了散热效率,但也极大地牺牲了电芯的排布数量,从而降低了锂电池的容量,在散热能力足够的前提下,无法采用更加合理的排布方式来兼顾电芯数量以及电芯的散热;同时该方案也无法对电芯不同部位的温度,进行实时监测,导致无法快速确定电芯发热严重的位置,进而导致无法合理规划电芯之间的距离以及排布方式;该方案也无法改变电芯组之间的串并联方式,导致锂电池的使用灵活性不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种电芯智能排布锂电池,旨在解决如何实现电芯的智能排布,如何对电芯温度的监测、如何实现电芯之间串并联方式的快捷切换等现有技术存在的技术问题。
针对上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种电芯智能排布锂电池,包括转卧装置、导电输出装置、串并联接装置、电芯自由拼接装置、吸附测温装置、智能控制底座;智能控制底座上固定安装有吸附测温装置,所述智能控制底座用于支撑以及温度显示;吸附测温装置上固定安装有串并联接装置,同时吸附测温装置上还滑动安装有转卧装置,所述吸附测温装置通过测温探针组件在安装磁铁块上自由吸附安装,以及测温探针组件上的上中下三组温度传感器,来用于对单体电芯的不同部位进行温度监控;电芯自由拼接装置上固定安装有转卧装置、导电输出装置、串并联接装置,所述电芯自由拼接装置通过拼接安装组件相互连接位置的改变,来用于直线、环式以及交错排布之间的切换,所述转卧装置通过手动转动转卧转盘,带动一组串并联接装置转动,来用于立式和卧式排布之间的转换,同时还通过转卧滑块的移动,来用于调整单体电芯之间的间隙距离,所述导电输出装置通过导电接线组件与电芯自由拼接装置的接触导电,来用于输出单体电芯的电能,所述串并联接装置通过将电芯自由拼接装置进行串联或并联,来用于电能输出模式的切换。
进一步地,电芯自由拼接装置包括第一拼接柱、单体电芯、正极拼接接线盘、拼接安装组件、负极拼接接线盘、第二拼接柱;第一拼接柱固定安装在正极拼接接线盘上;正极拼接接线盘固定安装在拼接安装组件上,正极拼接接线盘用于单体电芯的正极输出;单体电芯固定安装在拼接安装组件上;负极拼接接线盘固定安装在拼接安装组件上,负极拼接接线盘用于单体电芯的负极输出或输入;第二拼接柱固定安装在负极拼接接线盘上,第二拼接柱在串联时用于插入到第一拼接柱中。
进一步地,拼接安装组件包括磁吸拼接轴、拼接主架、正极端柱、负极端柱;磁吸拼接轴固定安装在拼接主架上,磁吸拼接轴用于串联拼接,以及与转卧装置的拼接;拼接主架上设置有正极端柱和负极端柱,正极端柱和负极端柱用于单体电芯的正负极导电。
进一步地,吸附测温装置包括安装滑轨、磁吸安装磁条、安装箱体、测温探针组件、导线安装孔、安装磁铁块;安装箱体上设置有两组安装滑轨;磁吸安装磁条固定安装在安装箱体上;安装磁铁块固定安装在安装箱体上,同时安装磁铁块上设置有导线安装孔;测温探针组件吸附安装在安装磁铁块上。
进一步地,测温探针组件包括测温导线、测温磁铁底座、测温连杆、温度传感器;测温连杆固定安装在测温磁铁底座上;温度传感器固定安装在测温连杆上,同时温度传感器还与测温导线固定连接。
进一步地,转卧装置包括转卧握把、转卧转盘、转卧磁铁、转卧滑块、转卧磁性轴;转卧握把固定安装在转卧转盘上;转卧转盘铰接在转卧滑块上;转卧磁铁固定安装在转卧滑块上;转卧磁性轴固定安装在转卧转盘上。
进一步地,串并联接装置包括联接集流盘、联接磁吸环、联接插线槽、联接导线、联接支架、联接紧固销;联接磁吸环固定安装在联接集流盘上;联接集流盘上设置有联接插线槽,插线槽用于另一个串并联接装置的串联扩展;联接导线的两端都固定安装在联接集流盘上,同时联接导线还固定安装在联接支架上;联接支架的两端都固定安装在联接集流盘上;联接紧固销滑动安装在联接支架上,联接紧固销用于串并联接装置的固定。
进一步地,导电输出装置包括输出紧固销、导电集流盘、导电接线组件;输出紧固销滑动安装在导电集流盘上,输出紧固销用于导电输出装置的固定;导电接线组件固定安装在导电集流盘上。
进一步地,导电接线组件包括导电输出柱、导电输出弹簧、导电输出极片;导电输出弹簧固定安装在导电输出柱上;导电输出极片固定安装在导电输出弹簧上。
进一步地,智能控制底座包括支撑座、导电插口、数据控制台;支撑座上设置有多个导电插口;数据控制台固定安装在支撑座上;导电插口与数据控制台通过数据线连接。
本发明与现有技术相比的有益效果是:(1)转卧装置,通过手动转动转卧转盘,带动一组串并联接装置转动,来实现立式和卧式排布的转换功能,同时还通过转卧滑块的移动,来调整单体电芯之间的间隙距离。(2)吸附测温装置,通过测温探针组件在安装磁铁块上自由吸附安装,以及测温探针组件上的上中下三组温度传感器,来实现对单体电芯的不同部位温度监控。(3)电芯自由拼接装置,通过串并联接装置将电芯自由拼接装置串联或并联,来实现串并联切换功能,再通过拼接安装组件相互连接位置的改变,来实现直线、环式以及交错排布的切换功能。
附图说明
图1为本发明实施例的工作状态的总装结构示意图。
图2为本发明转卧装置的结构示意图。
图3为本发明导电输出装置的结构示意图。
图4为本发明导电接线组件的结构示意图。
图5为本发明串并联接装置的结构示意图。
图6为本发明电芯自由拼接装置的结构示意图。
图7为本发明拼接安装组件的结构示意图。
图8为本发明吸附测温装置的结构示意图。
图9为本发明测温探针组件的结构示意图。
图10为本发明智能控制底座的结构示意图。
图中:1-转卧装置;2-导电输出装置;3-串并联接装置;4-电芯自由拼接装置;5-吸附测温装置;6-智能控制底座;101-转卧握把;102-转卧转盘;103-转卧磁铁;104-转卧滑块;105-转卧磁性轴;201-输出紧固销;202-导电集流盘;203-导电接线组件;20301-导电输出柱;20302-导电输出弹簧;20303-导电输出极片;301-联接集流盘;302-联接磁吸环;303-联接插线槽;304-联接导线;305-联接支架;306-联接紧固销;401-第一拼接柱;402-单体电芯;403-正极拼接接线盘;404-拼接安装组件;405-负极拼接接线盘;406-第二拼接柱;40401-磁吸拼接轴;40402-拼接主架;40403-正极端柱;40404-负极端柱;501-安装滑轨;502-磁吸安装磁条;503-安装箱体;504-测温探针组件;505-导线安装孔;506-安装磁铁块;50401-测温导线;50402-测温磁铁底座;50403-测温连杆;50404-温度传感器;601-支撑座;602-导电插口;603-数据控制台。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本专利的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
图1至图10为本发明的优选实施例。
如图1所示,智能控制底座6上固定安装有吸附测温装置5,所述智能控制底座6用于支撑以及温度显示;吸附测温装置5上固定安装有串并联接装置3,同时吸附测温装置5上还滑动安装有转卧装置1,所述吸附测温装置5通过测温探针组件504在安装磁铁块506上自由吸附安装,以及测温探针组件504上的上中下三组温度传感器50404,来用于对单体电芯402的不同部位进行温度监控;电芯自由拼接装置4上固定安装有转卧装置1、导电输出装置2、串并联接装置3,所述电芯自由拼接装置4通过拼接安装组件404相互连接位置的改变,来用于直线、环式以及交错排布之间的切换,所述转卧装置1通过手动转动转卧转盘102,带动一组串并联接装置3转动,来用于立式和卧式排布之间的转换,同时还通过转卧滑块104的移动,来用于调整单体电芯402之间的间隙距离,所述导电输出装置2通过导电接线组件203与电芯自由拼接装置4的接触导电,来用于输出单体电芯402的电能,所述串并联接装置3通过将电芯自由拼接装置4进行串联或并联,来用于电能输出模式的切换。
如图2所示,在转卧装置1中,转卧握把101固定安装在转卧转盘102上;转卧转盘102铰接在转卧滑块104上;转卧磁铁103固定安装在转卧滑块104上;转卧磁性轴105固定安装在转卧转盘102上。
如图3所示,在导电输出装置2中,输出紧固销201滑动安装在导电集流盘202上,输出紧固销201用于导电输出装置2的固定;导电接线组件203固定安装在导电集流盘202上。
如图4所示,在导电接线组件203中,导电输出弹簧20302固定安装在导电输出柱20301上;导电输出极片20303固定安装在导电输出弹簧20302上。
如图5所示,在串并联接装置3中,联接磁吸环302固定安装在联接集流盘301上;联接集流盘301上设置有联接插线槽303,插线槽用于另一个串并联接装置3的串联扩展;联接导线304的两端都固定安装在联接集流盘301上,同时联接导线304还固定安装在联接支架305上;联接支架305的两端都固定安装在联接集流盘301上;联接紧固销306滑动安装在联接支架305上,联接紧固销306用于串并联接装置3的固定。
如图6所示,在电芯自由拼接装置4中,第一拼接柱401固定安装在正极拼接接线盘403上;正极拼接接线盘403固定安装在拼接安装组件404上,正极拼接接线盘403用于单体电芯402的正极输出;单体电芯402固定安装在拼接安装组件404上;负极拼接接线盘405固定安装在拼接安装组件404上,负极拼接接线盘405用于单体电芯402的负极输出或输入;第二拼接柱406固定安装在负极拼接接线盘405上,第二拼接柱406在串联时用于插入到第一拼接柱401中。
如图7所示,在拼接安装组件404中,磁吸拼接轴40401固定安装在拼接主架40402上,磁吸拼接轴40401用于串联拼接,以及与转卧装置1的拼接;拼接主架40402上设置有正极端柱40403和负极端柱40404,正极端柱40403和负极端柱40404用于单体电芯402的正负极导电。
如图8所示,在吸附测温装置5中,安装箱体503上设置有两组安装滑轨501;磁吸安装磁条502固定安装在安装箱体503上;安装磁铁块506固定安装在安装箱体503上,同时安装磁铁块506上设置有导线安装孔505;测温探针组件504吸附安装在安装磁铁块506上。
如图9所示,在测温探针组件504中,测温连杆50403固定安装在测温磁铁底座50402上;温度传感器50404固定安装在测温连杆50403上,同时温度传感器50404还与测温导线50401固定连接。
如图10所示,在智能控制底座6中,支撑座601上设置有多个导电插口602;数据控制台603固定安装在支撑座601上;导电插口602与数据控制台603通过数据线连接。
本发明的工作原理:图1给出了本发明的使用方式和对应的场景,电芯智能排布锂电池电芯排布过程的姿态控制,由转卧装置1、串并联接装置3和吸附测温装置5决定,转卧装置1的姿态由吸附测温装置5决定,串并联接装置3的姿态由吸附测温装置5决定,吸附测温装置5是电芯智能排布锂电池的核心所在。
以实施例一为例,通过吸附测温装置5上的测温探针组件504对电芯的温度进行实时监测,监测温度会反馈到智能控制底座6上的数据控制台603上,工作人员根据数据控制台603的温度数据,对电芯的排布方式进行规划,将电芯自由拼接装置4根据规划,可以拼接成直线立式排布、直线卧式排布、环形立式排布以及间隙交错排布,来适应电芯使用的现实情况;直线立式排布时,需要将电芯自由拼接装置4沿直线方向进行正反交替拼接,再通过串并联接装置3将电芯自由拼接装置4进行正负首尾连接,从而实现直线立式排布;直线卧式排布时,将一横排的电芯自由拼接装置4组卸下,其余横排的电芯自由拼接装置4组,通过转卧装置1的滑动,来调节到合适位置,再通过转卧装置1的转动,来带动其余横排的电芯自由拼接装置4组从竖立状态变为躺卧状态,随后通过串并联接装置3将电芯自由拼接装置4进行正负首尾连接,从而实现直线卧式排布;环形立式排布时,将所有电芯自由拼接装置4取出,将四个电芯自由拼接装置4为一组,将一组的电芯自由拼接装置4正反交替拼接成一个四面体环状,再通过串并联接装置3将一组的电芯自由拼接装置4进行正负首尾连接,从而实现环形立式排布;间隙交错排布时,在直线立式排布的基础上,将电芯自由拼接装置4沿与X轴夹角45°和-45°的方向进行正反交替拼接,再通过串并联接装置3将电芯自由拼接装置4进行正负首尾连接,从而实现间隙交错排布;在完成电芯自由拼接装置4后,为串联组中充当正负极的电芯自由拼接装置4,固定安装上导电输出装置2。
具体的,如图2所示,当电芯自由拼接装置4与转卧装置1拼接后,手动滑动转卧滑块104,转卧滑块104带动电芯自由拼接装置4移动,从而实现电芯自由拼接装置4的间隙调节;转卧磁铁103与吸附测温装置5吸附固定,随后握住转卧握把101,手动转动转卧转盘102,转卧转盘102带动转卧磁性轴105转动,转卧磁性轴105带动电芯自由拼接装置4,从而实现电芯自由拼接装置4的躺卧排布功能。
如图3和图4所示,导电集流盘202放置在电芯自由拼接装置4上后,将输出紧固销201插入,来实现导电输出装置2和电芯自由拼接装置4之间的固定功能;当完成固定后,导电接线组件203上的导电输出极片20303会与电芯自由拼接装置4接触,此时导电输出弹簧20302会被压缩,产生的弹力,会让导电输出极片20303与电芯自由拼接装置4的接触更加紧密,随后电能从导电输出极片20303和导电输出弹簧20302流入到导电输出柱20301中,再从导电输出柱20301流入到负载中,从而实现导电功能。
如图5、图6和图7所示,将串并联接装置3一端的联接集流盘301对准放置在前一个电芯自由拼接装置4的正极拼接接线盘403上后,通过联接紧固销306的插入,将联接支架305与正极拼接接线盘403固定在一起,再将串并联接装置3另一端的联接集流盘301对准放置在后一个电芯自由拼接装置4的负极拼接接线盘405上,来实现串并联接装置3的串联功能;将串并联接装置3两端的联接集流盘301与两个电芯自由拼接装置4的正极拼接接线盘403固定连接,来实现并联功能;当串并联接装置3需要延长长度时,将一个串并联接装置3的联接磁吸环302吸附在另一个串并联接装置3的联接磁吸环302上,同时联接集流盘301会与联接插线槽303对接导电,来实现延长功能;联接导线304用于导电;在进行单体电芯402的排布时,将电芯自由拼接装置4正反交替放置,前一个电芯自由拼接装置4上的第一拼接柱401与后一个电芯自由拼接装置4的第二拼接柱406拼接,前一个电芯自由拼接装置4上的第二拼接柱406与后一个电芯自由拼接装置4的第一拼接柱401拼接,前一个拼接安装组件404上的磁吸拼接轴40401与后一个拼接安装组件404上的磁吸拼接轴40401磁吸在一起,拼接主架40402内放置好单体电芯402,正极端柱40403与正极拼接接线盘403固定连接,负极端柱40404与负极拼接接线盘405固定连接,从而实现电芯组的自由拼接功能。
如图8、图9和图10所示,在单体电芯402排布完成后,将排布好的电芯组放置在安装箱体503中,串并联接装置3会与安装磁铁块506磁吸固定,从而实现电芯组的固定安装吸附功能;再将转卧装置1滑动安装在安装滑轨501上,同时还与磁吸安装磁条502吸附在一起,来实现转卧装置1的安装功能;测温探针组件504上的测温磁铁底座50402磁吸在安装磁铁块506上,测温导线50401从导线安装孔505中穿过,随后与支撑座601上的导电插口602固定连接,测温连杆50403上的上中下三组温度传感器50404会将温度数据从测温导线50401传输到数据控制台603上,来实现温度实时监测功能。
本发明不局限上述具体实施方式,所属技术领域的技术人员从上述构思出发,不经过创造性的劳动,做出的种种变换,均落在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电芯智能排布锂电池,包括转卧装置(1)、导电输出装置(2)、串并联接装置(3)、电芯自由拼接装置(4)、吸附测温装置(5)、智能控制底座(6),其特征在于:智能控制底座(6)上固定安装有吸附测温装置(5),所述智能控制底座(6)用于支撑以及温度显示;吸附测温装置(5)上固定安装有串并联接装置(3),同时吸附测温装置(5)上还滑动安装有转卧装置(1),所述吸附测温装置(5)通过测温探针组件(504)在安装磁铁块(506)上自由吸附安装,以及测温探针组件(504)上的上中下三组温度传感器(50404),来用于对单体电芯(402)的不同部位进行温度监控;电芯自由拼接装置(4)上固定安装有转卧装置(1)、导电输出装置(2)、串并联接装置(3),所述电芯自由拼接装置(4)通过拼接安装组件(404)相互连接位置的改变,来用于直线、环式以及交错排布之间的切换,所述转卧装置(1)通过手动转动转卧转盘(102),带动一组串并联接装置(3)转动,来用于立式和卧式排布之间的转换,同时还通过转卧滑块(104)的移动,来用于调整单体电芯(402)之间的间隙距离,所述导电输出装置(2)通过导电接线组件(203)与电芯自由拼接装置(4)的接触导电,来用于输出单体电芯(402)的电能,所述串并联接装置(3)通过将电芯自由拼接装置(4)进行串联或并联,来用于电能输出模式的切换;转卧装置(1)还包括转卧握把(101)、转卧转盘(102)、转卧磁铁(103)、转卧滑块(104)、转卧磁性轴(105);转卧握把(101)固定安装在转卧转盘(102)上;转卧转盘(102)铰接在转卧滑块(104)上;转卧磁铁(103)固定安装在转卧滑块(104)上;转卧磁性轴(105)固定安装在转卧转盘(102)上;串并联接装置(3)还包括联接集流盘(301)、联接磁吸环(302)、联接插线槽(303)、联接导线(304)、联接支架(305)、联接紧固销(306);联接磁吸环(302)固定安装在联接集流盘(301)上;联接集流盘(301)上设置有联接插线槽(303),插线槽用于另一个串并联接装置(3)的串联扩展;联接导线(304)的两端都固定安装在联接集流盘(301)上,同时联接导线(304)还固定安装在联接支架(305)上;联接支架(305)的两端都固定安装在联接集流盘(301)上;联接紧固销(306)滑动安装在联接支架(305)上,联接紧固销(306)用于串并联接装置(3)的固定;电芯自由拼接装置(4)还包括第一拼接柱(401)、单体电芯(402)、正极拼接接线盘(403)、拼接安装组件(404)、负极拼接接线盘(405)、第二拼接柱(406);第一拼接柱(401)固定安装在正极拼接接线盘(403)上;正极拼接接线盘(403)固定安装在拼接安装组件(404)上,正极拼接接线盘(403)用于单体电芯(402)的正极输出;单体电芯(402)固定安装在拼接安装组件(404)上;负极拼接接线盘(405)固定安装在拼接安装组件(404)上,负极拼接接线盘(405)用于单体电芯(402)的负极输出或输入;第二拼接柱(406)固定安装在负极拼接接线盘(405)上,第二拼接柱(406)在串联时用于插入到第一拼接柱(401)中;拼接安装组件(404)还包括磁吸拼接轴(40401)、拼接主架(40402)、正极端柱(40403)、负极端柱(40404);磁吸拼接轴(40401)固定安装在拼接主架(40402)上,磁吸拼接轴(40401)用于串联拼接,以及与转卧装置(1)的拼接;拼接主架(40402)上设置有正极端柱(40403)和负极端柱(40404),正极端柱(40403)和负极端柱(40404)用于单体电芯(402)的正负极导电;吸附测温装置(5)还包括安装滑轨(501)、磁吸安装磁条(502)、安装箱体(503)、测温探针组件(504)、导线安装孔(505)、安装磁铁块(506);安装箱体(503)上设置有两组安装滑轨(501);磁吸安装磁条(502)固定安装在安装箱体(503)上;安装磁铁块(506)固定安装在安装箱体(503)上,同时安装磁铁块(506)上设置有导线安装孔(505);测温探针组件(504)吸附安装在安装磁铁块(506)上。
2.如权利要求1所述的一种电芯智能排布锂电池,其特征在于:测温探针组件(504)包括测温导线(50401)、测温磁铁底座(50402)、测温连杆(50403)、温度传感器(50404);测温连杆(50403)固定安装在测温磁铁底座(50402)上;温度传感器(50404)固定安装在测温连杆(50403)上,同时温度传感器(50404)还与测温导线(50401)固定连接。
3.如权利要求2所述的一种电芯智能排布锂电池,其特征在于:导电输出装置(2)包括输出紧固销(201)、导电集流盘(202)、导电接线组件(203);输出紧固销(201)滑动安装在导电集流盘(202)上,输出紧固销(201)用于导电输出装置(2)的固定;导电接线组件(203)固定安装在导电集流盘(202)上。
4.如权利要求3所述的一种电芯智能排布锂电池,其特征在于:导电接线组件(203)包括导电输出柱(20301)、导电输出弹簧(20302)、导电输出极片(20303);导电输出弹簧(20302)固定安装在导电输出柱(20301)上;导电输出极片(20303)固定安装在导电输出弹簧(20302)上。
5.如权利要求4所述的一种电芯智能排布锂电池,其特征在于:智能控制底座(6)包括支撑座(601)、导电插口(602)、数据控制台(603);支撑座(601)上设置有多个导电插口(602);数据控制台(603)固定安装在支撑座(601)上;导电插口(602)与数据控制台(603)通过数据线连接。
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