CN218385331U - 一种应用于锂电池串联化成切换单元及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种应用于锂电池串联化成切换单元及系统，属于锂电池化成设备技术领域，包括：切换板组，该切换板组包括至少两个单独对待化成的锂电池电芯进行充放电的切换板，且相邻的两个切换板之间通过搭接母排串联连接，各所述切换板均设有与待化成的锂电池连接的输出母排，所述切换板组设有与外部电源模块连接的输入母排。本申请的切换单元只需外部电源通过输入母排与切换板组连接向切换板组供电，切换板组可向两个以上待化成的锂电池进行充放电，每个切换板单独设有向待化成的锂电池供电的输出母排。本申请通过切换板组实现外部电源模块向两个以上锂电池的供电，电缆布设少，降低了设备成本。

Description

一种应用于锂电池串联化成切换单元及系统

技术领域

本申请涉及锂电池化成设备技术领域，特别涉及一种应用于锂电池串联化成切换单元及系统。

背景技术

在锂电池电芯生产过程中，需要利用化成设备对锂电池电芯进行化成处理。化成是指通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活，改善锂电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程。

相关技术中，传统化成设备一般都是采用的单电源对单电芯方案，每一个待化成的电芯都和一个DC/DC转换电源模块连接，DC/DC转换电源模块全部被放置在电源机房中，而电池的针床则被放置在针床机房中，电源机房和针床机房通过电缆线连接，由于每一路电池对应一路DC/DC转换电源模块，这样相应的电缆线材就会非常多，设备成本也会高出很多。

发明内容

本申请实施例提供一种应用于锂电池串联化成切换单元及系统，以解决相关技术中每一路电池对应一路DC/DC转换电源模块，导致电缆线材多，设备成本高的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种应用于锂电池串联化成切换单元，包括：

切换板组，所述切换板组包括至少两个单独对待化成的锂电池电芯进行充放电的切换板，且相邻的两个切换板之间通过搭接母排串联连接，各所述切换板均设有与待化成的锂电池连接的输出母排，所述切换板组设有与外部电源模块连接的输入母排。

在一些实施例中：还包括机壳，其用于容纳所述切换板组，所述机壳包括顶部开口和前部开口的下壳体，所述下壳体设有封闭其顶部开口的盖板，以及封闭其前部开口的面板。

在一些实施例中：所述面板上开设有进风口，所述盖板上设有冷却切换板组的风扇，且盖板的内侧设有将进风口的风引入切换板组的导流板，所述盖板与下壳体之间通过铰链连接。

在一些实施例中：所述面板上设有伸出所述输出母排和输入母排的通孔，所述面板上固定设有绝缘板，所述绝缘板上预留有穿入输出母排和输入母排的定位孔，所述绝缘板上相邻两个定位孔之间设有阻止正负极接触的隔板。

在一些实施例中：还包括固定在机壳内的控制板，所述控制板通过转接板与切换板电连接以采集切换板的电信号，所述控制板设有风扇接口、LED灯接口和供电端口。

在一些实施例中：所述控制板和切换板均通过插针与转接板电连接，所述机壳上设有显示转接板运行状态的LED灯组，所述LED灯组通过LED灯接口与控制板连接。

在一些实施例中：所述搭接母排、输出母排和输入母排均与下壳体预留有电气间隙，所述搭接母排、输出母排和输入母排通过绝缘子与下壳体固定连接。

在一些实施例中：所述切换板上设有场效应管，所述切换板上设有对场效应管进行散热的散热器，所述散热器与场效应管之间通过导热垫贴合，所述散热器固定在切换板上。

在一些实施例中：所述输出母排包括正极输出母排和负极输出母排，所述输入母排包括正极输入母排和负极输入母排，所述切换板设有八个，八个切换板依次由搭接母排串联后通过正极主母排与正极输入母排连接，并通过负极主母排与负极输入母排连接。

本申请实施例第二方面提供了一种应用于锂电池串联化成切换系统，其特征在于，包括上述任一实施例所述的一种应用于锂电池串联化成切换单元；

外部电源模块，所述外部电源模块用于向切换板组供电，所述外部电源模块通过DC/DC转换模块与输入母排连接；

针床，所述针床用于安装待化成的锂电池，所述控制板上设有与针床连接的采集锂电池电压信号的采样信号端口，所述切换板通过功率线与待化成的锂电池连接。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种应用于锂电池串联化成切换单元及系统，由于本申请的应用于锂电池串联化成切换单元设置了切换板组，该切换板组包括至少两个单独对待化成的锂电池电芯进行充放电的切换板，且相邻的两个切换板之间通过搭接母排串联连接，各切换板均设有与待化成的锂电池连接的输出母排，切换板组设有与外部电源模块连接的输入母排。

因此，本申请的应用于锂电池串联化成切换单元设置了切换板组，该切换板组设置了至少两个能够单独对待化成的锂电池电芯进行充放电的切换板，并且切换板之间通过搭接母排串联连接。外部电源只需通过输入母排与切换板组连接向切换板组供电，切换板组可向两个以上待化成的锂电池进行充放电，每个切换板单独设有向待化成的锂电池供电的输出母排。本申请通过切换板组实现外部电源模块向两个以上锂电池的供电，电缆布设少，降低了设备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本申请实施例应用于锂电池串联化成切换单元第一视角的结构示意图；

图2为本申请实施例应用于锂电池串联化成切换单元第二视角的结构示意图；

图3为本申请实施例应用于锂电池串联化成切换单元的上盖打开状态的结构示意图；

图4为本申请实施例应用于锂电池串联化成切换单元的结构爆炸示意图；

图5为本申请实施例应用于锂电池串联化成切换单元的切换板组的结构示意图；

图6为本申请实施例应用于锂电池串联化成切换系统的电路原理示意图。

附图标记：

100、应用于锂电池串联化成切换单元；101、机壳；102、下壳体；103、盖板；104、面板；105、风扇；106、绝缘板；107、进风口；108、铰链；109、导流板；110、切换板组；111、切换板；111a、切换板正极端子；111b、切换板前负极端子；111c、切换板后负极端子；111d、场效应管；111e、散热器；112、搭接母排；113、输出母排；113a、正极输出母排；113b、负极输出母排；114、输入母排；114a、正极输入母排；114b、负极输入母排；115、控制板；116、转接板；117、正极主母排；118、负极主母排；119、绝缘子；120、绝缘子垫板；121、脚撑；200、外部电源模块；300、针床。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种应用于锂电池串联化成切换单元及系统，其能解决相关技术中每一路电池对应一路DC/DC转换电源模块，导致电缆线材多，设备成本高的问题。

参见图3至图5所示，本申请实施例第一方面提供了一种应用于锂电池串联化成切换单元，该应用于锂电池串联化成切换单元100包括：

切换板组110，该切换板组110包括至少两个单独对待化成的锂电池电芯进行充放电的切换板111，且相邻的两个切换板111之间通过搭接母排112串联连接，各切换板111均设有单独与待化成的锂电池连接的输出母排113，切换板组110设有与外部电源模块200连接的输入母排114。外部电源模块200通过输入母排114与切换板组110连接向切换板组110供电，切换板组110的各切换板111相互串联连接并单独向各待化成的锂电池电芯进行充放电作业。

切换板组110的各切换板111不仅能够单独向各待化成的锂电池电芯进行充放电作业，而且各切换板111还能监测控制化成的锂电池电芯充放电电流。当某一个锂电池电芯化成过程中出现异常情况时，一旦出现了过压、过流或者反接切换板111就会触发中断，快速切断出现问题的锂电池电芯连接，从而不影响同一串联电路中其他待化成的锂电池电芯的化成处理，保证锂电池电芯的化成处理的安全性能。

本申请实施例的应用于锂电池串联化成切换单元设置了切换板组110，该切换板组110设置了至少两个能够单独对待化成的锂电池电芯进行充放电的切换板111，并且切换板111之间通过搭接母排112串联连接。外部电源模块200只需通过输入母排114与切换板组110连接向切换板组110供电，切换板组110可向两个以上待化成的锂电池进行充放电，每个切换板111单独设有向待化成的锂电池供电的输出母排113。本申请通过切换板组110实现外部电源模块200向两个以上锂电池的供电，电缆布设少，降低了设备成本。

切换板组110的各切换板111之间通过搭接母排112串联连接，每个切换板111都设有用于连接待化成的锂电池电芯的输出母排113，切换板组110通过输入母排114与外部电源模块200连接，以实现向多个待化成的锂电池电芯进行供电。这种母排布置结构相比电缆更加容易布置，且占用空间小，电路走向更加清晰美观。相比于铜排集成于PCB走线的设计，母排加工工艺简单，成本更低。本申请的搭接母排112、输出母排113和输入母排114可采用设定规格的铜排或铝排加工制作，载流量大，制作和安装工艺简单，进一步降低了设备成本。

在一些可选实施例中：参见图1至图4所示，本申请实施例提供了一种应用于锂电池串联化成切换单元，该应用于锂电池串联化成切换单元100还包括机壳101，该机壳101用于容纳和保护切换板组110，机壳101包括顶部开口和前部开口的下壳体102，在下壳体102上设有封闭其顶部开口的盖板103，盖板103与下壳体102之间通过铰链108连接，以及封闭其前部开口的面板104。机壳101为矩形结构，机壳101的主体尺寸为宽440mm*高130mm*深270mm，在机壳101的底部设有支撑机壳101的脚撑121。

在面板104上开设有进风口107，进风口107为若干开设在面板104上的网孔。在盖板103上设有冷却切换板组110的风扇105，且盖板103的内侧设有将进风口107的风引入切换板组110的导流板109，导流板109为绝缘塑料件，从进风口107流入机壳101内的空气在导流板109的作用下冷却切换板组110，最终通过风扇105将机壳101内的空气排出。盖板103与下壳体102之间通过铰链108连接防止盖板103打开时扯断盖板103上风扇105的导线。

在一些可选实施例中：参见图1至图4所示，本申请实施例提供了一种应用于锂电池串联化成切换单元，该应用于锂电池串联化成切换单元100的面板104上设有伸出输出母排113和输入母排114的通孔。在面板104上固定设有绝缘板106，在绝缘板106上预留有穿入输出母排113和输入母排114的定位孔，定位孔的形状和大小与输出母排113和输入母排114截面尺寸相适配。绝缘板106为上下两片夹持设计，安装时将输出母排113和输入母排114夹持在两片绝缘板106之间，在绝缘板106的空白处设有正负极标贴，防止接错线路。

绝缘板106不仅能够将输出母排113和输入母排114与面板104进行绝缘，同时绝缘板106能够将输出母排113和输入母排114与面板104上进行安装固定，便于输出母排113和输入母排114与电源线或功率线的连接固定。在绝缘板106上相邻两个定位孔之间设有阻止正负极接触的隔板，绝缘板106上的隔板不仅能够在输出母排113和输入母排114上连接电源线或功率线时，防止电源线或功率线的正负极相互接触产生短路。而且在绝缘板106上设置隔板可以使输出母排113和输入母排114的正负极间距更小，以使本应用于锂电池串联化成切换单元100布置更加紧凑，体积更小。

在一些可选实施例中：参见图4和图5所示，本申请实施例提供了一种应用于锂电池串联化成切换单元，该应用于锂电池串联化成切换单元100还包括固定在机壳101内的控制板115，控制板115通过转接板116与切换板111电连接以采集切换板111的电信号，在控制板115上设有风扇接口、LED灯接口和24v供电端口。风扇接口用于连接风扇105，风扇105通过风扇转接板与控制板115电连接，LED灯接口用于连接LED灯组，LED灯组通过灯转接板与控制板115电连接，24v供电端口用于向控制板115提供24V电源。

控制板115和切换板111均通过插针与转接板116电连接，控制板115和通过转接板116采集切换板111的电压信号、电流信号和工作状态信号。在机壳101的面板104上设有显示切换板111运行状态的LED灯组，LED灯组通过LED灯接口与控制板115连接。控制板115的电源接口与24V外部电源连接，24V外部电源向控制板115供电。

在一些可选实施例中：参见图4和图5所示，本申请实施例提供了一种应用于锂电池串联化成切换单元，该应用于锂电池串联化成切换单元100的切换板111上设有三个场效应管111d，切换板111上设有对三个场效应管111d进行散热的散热器111e，散热器111e与场效应管111d之间通过导热垫贴合，散热器111e固定在切换板111上。散热器111e通过导热垫与三个场效应管111d进行热传导，以实现对三个场效应管111d进行冷却降温。

输出母排113包括正极输出母排113a和负极输出母排113b，正极输出母排113a和负极输出母排113b用于与切换板111连接，切换板111通过正极输出母排113a和负极输出母排113b对待化成的锂电池电芯充放电。输入母排114包括正极输入母排114a和负极输入母排114b，正极输入母排114a和负极输入母排114b均设有一个，正极输入母排114a和负极输入母排114b用于与外部电源模块200连接，以实现对切换板组110供电。

本申请实施例的切换板111优选但不限于设有八个，八个切换板111依次由搭接母排112串联后通过正极主母排117与正极输入母排114a连接，并通过负极主母排118与负极输入母排114b连接。外部电源模块200同时对八个待化成的锂电池电芯进行充放电处理,同理，也可以四个、十六个、三十二个切换板111串联为一组的切换板组110，便于安装使用和集中管理。

每个切换板111均设有切换板正极端子111a、切换板前负极端子111b和切换板后负极端子111c。切换板正极端子111a和切换板前负极端子111b均位于切换板111的前端，切换板后负极端子111c位于切换板111的后端。切换板正极端子111a用于连接正极输出母排113a，切换板前负极端子111b用于连接负极输出母排113b，切换板后负极端子111c通过搭接母排112与相邻切换板111的切换板正极端子111a相连，以实现相邻的两个切换板111串联连接。

本申请实施例的输入母排114的截面尺寸为20*3mm，搭接母排112的截面尺寸为15*3mm，输出母排113的截面尺寸为20*2mm。搭接母排112、输出母排113和输入母排114均与下壳体102预留有安全电气间隙，搭接母排112、输出母排113和输入母排114通过绝缘子119与下壳体102固定连接，在下壳体102上设有调整绝缘子119安装高度的绝缘子垫板120，绝缘子垫板120的厚度根据实际需要具体设定。

参见图6所示，本申请实施例第二方面提供了一种应用于锂电池串联化成切换系统，该切换系统包括上述任一实施例所述的应用于锂电池串联化成切换单元100；

外部电源模块200，该外部电源模块200的DC/DC转换模块用于向切换板组110的提供60V/200A电源，外部电源模块200通过DC/DC转换模块与输入母排114连接。

针床300，该针床300用于安装待化成的锂电池，在控制板115上设有与针床300连接的采集锂电池电压信号的采样信号端口，切换板111的正极输出母排113a和负极输出母排113b通过功率线与待化成的锂电池连接。

本申请实施例的八路切换板111之间通过搭接母排112串联，八路切换板111最多可输出8通道电池所需功率至针床300上的电池端，同时，控制板115通过转接板116采集8路切换板111的信号进行控制，控制板115的采样信号端口通过信号线输出至针床300来采集8路电池端电压Vsense和8路极耳电压Vi，控制板115的网口和CAN通信接口与中控机互联，实现数据互联。

工作原理

本申请实施例提供了一种应用于锂电池串联化成切换单元及系统，由于本申请的应用于锂电池串联化成切换单元设置了切换板组110，该切换板组110包括至少两个单独对待化成的锂电池电芯进行充放电的切换板111，且相邻的两个切换板111之间通过搭接母排112串联连接，各切换板111均设有与待化成的锂电池连接的输出母排113，切换板组110设有与外部电源模块200连接的输入母排114。

因此，本申请的应用于锂电池串联化成切换单元设置了切换板组110，该切换板组110设置了至少两个能够单独对待化成的锂电池电芯进行充放电的切换板111，并且切换板111之间通过搭接母排112串联连接。外部电源模块200只需通过输入母排114与切换板组110连接向切换板组110供电，切换板组110可向两个以上待化成的锂电池进行充放电，每个切换板111单独设有向待化成的锂电池供电的输出母排113。本申请通过切换板组110实现外部电源模块200向两个以上锂电池的供电，电缆布设少，降低了设备成本。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种应用于锂电池串联化成切换单元，其特征在于，包括：

切换板组(110)，所述切换板组(110)包括至少两个单独对待化成的锂电池电芯进行充放电的切换板(111)，且相邻的两个切换板(111)之间通过搭接母排(112)串联连接，各所述切换板(111)均设有与待化成的锂电池连接的输出母排(113)，所述切换板组(110)设有与外部电源模块(200)连接的输入母排(114)。

2.如权利要求1所述的一种应用于锂电池串联化成切换单元，其特征在于：

还包括机壳(101)，其用于容纳所述切换板组(110)，所述机壳(101)包括顶部开口和前部开口的下壳体(102)，所述下壳体(102)设有封闭其顶部开口的盖板(103)，以及封闭其前部开口的面板(104)。

3.如权利要求2所述的一种应用于锂电池串联化成切换单元，其特征在于：

所述面板(104)上开设有进风口(107)，所述盖板(103)上设有冷却切换板组的风扇(105)，且盖板(103)的内侧设有将进风口的风引入切换板组(110)的导流板(109)，所述盖板(103)与下壳体(102)之间通过铰链(108)连接。

4.如权利要求2所述的一种应用于锂电池串联化成切换单元，其特征在于：

所述面板(104)上设有伸出所述输出母排(113)和输入母排(114)的通孔，所述面板(104)上固定设有绝缘板(106)，所述绝缘板(106)上预留有穿入输出母排(113)和输入母排(114)的定位孔，所述绝缘板(106)上相邻两个定位孔之间设有阻止正负极接触的隔板。

5.如权利要求2所述的一种应用于锂电池串联化成切换单元，其特征在于：

还包括固定在机壳(101)内的控制板(115)，所述控制板(115)通过转接板(116)与切换板(111)电连接以采集切换板(111)的电信号，所述控制板(115)设有风扇接口、LED灯接口和供电端口。

6.如权利要求5所述的一种应用于锂电池串联化成切换单元，其特征在于：

所述控制板(115)和切换板(111)均通过插针与转接板(116)电连接，所述机壳(101)上设有显示切换板(111)运行状态的LED灯组，所述LED灯组通过LED灯接口与控制板(115)连接。

7.如权利要求2所述的一种应用于锂电池串联化成切换单元，其特征在于：

所述搭接母排(112)、输出母排(113)和输入母排(114)均与下壳体(102)预留有电气间隙，所述搭接母排(112)、输出母排(113)和输入母排(114)通过绝缘子(119)与下壳体(102)固定连接。

8.如权利要求1所述的一种应用于锂电池串联化成切换单元，其特征在于：

所述切换板(111)上设有场效应管(111d)，所述切换板(111)上设有对场效应管(111d)进行散热的散热器(111e)，所述散热器(111e)与场效应管(111d)之间通过导热垫贴合，所述散热器(111e)固定在切换板(111)上。

9.如权利要求1所述的一种应用于锂电池串联化成切换单元，其特征在于：

所述输出母排(113)包括正极输出母排(113a)和负极输出母排(113b)，所述输入母排(114)包括正极输入母排(114a)和负极输入母排(114b)，所述切换板(111)设有八个，八个切换板(111)依次由搭接母排(112)串联后通过正极主母排(117)与正极输入母排(114a)连接，并通过负极主母排(118)与负极输入母排(114b)连接。

10.一种应用于锂电池串联化成切换系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的应用于锂电池串联化成切换单元(100)；

外部电源模块(200)，所述外部电源模块(200)用于向切换板组(110)供电，所述外部电源模块(200)通过DC/DC转换模块与输入母排(114)连接；

针床(300)，所述针床(300)用于安装待化成的锂电池，控制板(115)上设有与针床(300)连接的采集锂电池电压信号的采样信号端口，切换板(111)通过功率线与待化成的锂电池连接。

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