CN102347625A - 串联监控电池化成测试法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及串联监控电池化成测试法及其设备，是一种电池化成和测试的方法及其设备，适用于各类二次电池的化成和测试。其特点是：它是将待化成(或测试)电池串联在一起来进行化成(或测试)的，单体电池连接有电压监测控制与均衡充电电路，可以监测各单体电池电压，防止单体电池过充电和过放电，并对单体电池进行均衡充电。与已有的技术相比，具有生产效率高，占地面积小，节能，适用范围基本不受限制，操作简便省时可靠的优点。

Description

串联监控电池化成测试法及其设备

(一)技术领域

本发明涉及串联监控电池化成测试法及其设备，是一种电池化成和测试的方法及其设备，适用于各类二次电池的化成和测试。

(二)背景技术

电池是将化学能转变为电能的装置，二次电池即可充电电池，也叫蓄电池，是可以进行多次充电和放电使用的电池，常用的有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、超级电容器等。这些电池在生产过程中，一般都要进行化成和测试，化成就是在二次电池(以下简称电池)组装完成后，给电池充电、将电池激活的过程，测试通常是指在电池化成完成后对电池进行充电和放电，以检验电池的容量、充放电性能等是否达到要求。

现有的电池化成或测试，依电池种类的不同，方法有很多种，设备也各不相同。依一次化成或测试的电池数量，可以将其分为两类：一类是一次只能化成(或测试)一只单体电池，相应设备为单体电池化成(或测试)机，如锂离子电池的化成，一般蓄电池的循环寿命测试等，多用这类方法和设备，其电路示意图如图1所示，它通常包含充电机C、放电器R(一般采用可变电阻)，充电机C自带的电流表A、电压表V(二者通常为数字式)，内部信号线cl，信号转换器IC，外部信号线CL，计算机1，显示器2，键盘3，鼠标4，单体电池B，整机(虚线框内)通过内部信号线cl、信号转换器IC、外部信号线CL与计算机1连接(为便于图形观察，内部信号线cl与信号转换器IC之间的连接省略不画，以下同)，以此计算机1与整机实现通讯，编程控制整机运行，获取电路的电流、电压信号，绘制单体电池B的充放电曲线，计算其充放电容量，一台机器一次只能化成(或测试)一只单体电池B，但可以有多台这样的机器受控于同一台计算机1；另一类是一次可化成(或测试)多只单体电池串联组成的电池组，相应设备为(串联)多电池化成(或测试)机，如铅酸蓄电池的化成，一般电池的大电流测试等，多用这类方法和设备，其电路示意图如图2所示，与图1不同之处在于其充电机C产生的电压较高，一次可以化成(或测试)n只单体电池串联组成的电池组B1---Bn，另外，由于串联电池组的电压较高，放电时电能便于逆变为可供电网接收的交流电回馈给电网，因此这时候放电器不仅可以用可变电阻，也可以用逆变器，用R*表示以示区别。

其存在的不足是：单体电池化成(或测试)方法及其设备，由于一次只能化成(或测试)一只单体电池，生产效率太低，生产中需要使用很多台设备，成本高且占地面积大，单体电池电压太低，放电时电能难于逆变为可供电网接收的交流电回馈给电网；而现有的多电池化成(或测试)方法及其设备，一般对单体电池缺乏有效的监控电路控制，易造成单体电池过充电或过放电，因而使用不便，一般只适用于耐过充电电池，如铅酸蓄电池，对于不耐过充电的蓄电池，则应用就很受限制，除非人工测量各单体电池电压，发现偏高或偏低即断开，操作很麻烦、费时且不可靠。

(三)发明内容

本发明的目的是：改进上述不足，发明一种一次能化成(或测试)多只单体电池，生产效率高，使用设备数量少，成本低、占地面积小，放电时电能便于逆变为可供电网接收的交流电回馈给电网，对单体电池具有有效监控防止其过充电或过放电，使用方便，适用范围基本不受限制，操作简便省时可靠的串联监控电池化成(或测试)方法及设备。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

串联监控电池化成(或测试)法，是一种电池化成(或测试)的方法，包括电池、电池化成(或测试)机等，其特征在于：它是将待化成(或测试)电池串联在一起来进行化成(或测试)的，单体电池连接有电压监测控制与均衡充电电路，可以监测各单体电池电压，防止单体电池过充电和过放电，并对单体电池进行均衡充电。

由于采取了上述的技术方案，本发明与已有的技术相比，具有一次能化成(或测试)多只单体电池，生产效率高，使用设备数量少，成本低，占地面积小，放电时电能便于逆变为可供电网接收的交流电回馈给电网因而节能，对单体电池具有有效监控防止其过充电或过放电，使用方便，适用范围基本不受限制，操作简便省时可靠的优点。

(四)附图说明

下面对照附图，对本发明实施例做进一步详细说明。

图3是本发明实施例1电路示意图，

图4是本发明实施例2电路示意图，

图5是本发明实施例使用的电路接线板结构示意图。

(五)具体实施方式

如图3所示，本发明作为一种电池化成(或测试)的方法，它包括待化成(或测试)电池B1、B2、B3、……Bn，由主充电机C、放电器R*等组成的电池化成(或测试)机(虚线框内，其中含充电机自带的电流表A、电压表V，内部信号线cl，信号转换器IC等)，外部信号线CL，控制计算机1、显示器2、键盘3、鼠标4等，类似于图2，整机通过内部信号线cl、信号转换器IC、外部信号线CL与控制计算机1连接，以此控制计算机1与整机实现通讯，编程控制整机运行，获取电路的电流、电压信号，绘制单体电池的充放电曲线，计算其充放电容量，它的不同特点在于：它将待化成(或测试)电池B1、B2、B3、……Bn串联在一起来进行化成(或测试)，单体电池连接有电压监测控制电路，可以监测各单体电池电压，防止其过充电和过放电，这种电路一般采用集成电路组装模块，但为了直观地说明本发明原理，本处采用模拟的带信号线cl的数字电压表V1、V2、V3、……Vn来表示(后同)，可以监测各单体电池电压，将电压信号通过信号线cl、信号转换器IC、外部信号线CL传送到控制计算机1，控制计算机1根据事先设定的程序实时监控整机运行，一旦某只单体电池电压出现过高或过低(超过规定值)，即对主充电机C作出降低充电电流或对放电器R*作出停止放电的相应调整，控制单体电池电压不要过高或过低，防止单体电池过充电和过放电；同时各单体电池还连接有均衡充电电路，可以对单体电池进行均衡充电，本处采用均衡充电机C1、C2、C3、……Cn，这里的均衡充电机，实际上就是一些可以对单体电池单独充电的小型充电机，其电压较低，通常只能用于对单体电池充电，其充电电流往往也比较小，一般小于主充电机C的充电电流，其作用是：在主充电机C对整个串联电池组B1---Bn充电基本完成之后，对各单体电池进行补充电，以保证各单体电池都能充满电，即对单体电池进行均衡充电，以满足电池化成(或测试)的要求。为满足不同种类电池的不同均衡充电要求，均衡充电机也应同主充电机一样，做到充电电压、电流可调、受控制计算机程序控制。

相比于图2，本发明增加了对串联的每只单体电池的监测和控制(包括均衡)，因此称之为串联监控电池化成(或测试)法，该设备称为串联监控电池化成(或测试)机，作为一种电池化成(或测试)机，包括待化成(或测试)串联电池组B1---Bn，它主要包含了如下特征：它包含主充电机C、逆变器R*、单体电池电压监测电路V1、V2、V3……Vn、均衡充电机C1、C2、C3……Cn、控制计算机1等，主充电机C、逆变器R*与待化成

(或测试)串联电池组B1---Bn连接，主充电机C可以对串联电池组B1---Bn充电，逆变器R*可以使串联电池组放电并将其放出的直流电转变为可供电网接收的交流电，单体电池电压监测电路、均衡充电机与各单体电池连接，前者可以监测各单体电池电压，后者可以对各单体电池进行均衡充电，控制计算机1与主充电机C、逆变器R*、单体电池电压监测电路、均衡充电机之间有信号线连接，可以编程控制整机运行(包括控制单体电池电压不要过高或过低，防止单体电池过充电和过放电)，获取单体电池电压监测电路监测的各单体电池的电压信号(由数字电压表V1、V2、V3……Vn测得并经信号线上传)、主充电机与均衡充电机的电流信号(由其各自带的数字电流表A、A1、A2、A3……An测得并经信号线上传)、电路放电电流信号(由数字电流表A测得并经信号线上传)等，绘制各单体电池的充放电曲线，计算各单体电池的充放电容量。(当然，为保证容量测量精度，应保证电流表A、A1、A2、A3……An具有相应的精度)

单体电池电压监测控制与均衡充电电路可以分开设置，也可以合并设置，因为，通常充电机均自带有电压表和电流表，因此，当本发明的均衡充电电路采用均衡充电机C1、C2、C3、……Cn的时候，可以利用均衡充电机自带的电压表来监测各单体电池电压，并通过其信号线与控制计算机1通讯实施电压控制，这时候本发明的单体电池电压监测控制与均衡充电电路均采用均衡充电机。这么做的时候，需注意一点，就是均衡充电机的电压测量线要与其充电线分开设置并连接到电池两端，因充电线要承载充电电流，有线压降，以其也充当电压测量线会影响电压测量的准确性。

工作时，主充电机C首先启动给串联电池组B1---Bn充电，单体电池电压监测电路监测各单体电池电压，当某只单体电池电压达到设定的充电电压上限值数据上传控制计算机1后，控制计算机1发出控制信号，主充电机C转为恒压充电，同时均衡充电机C1、C2、C3……Cn启动，给未达到充电电压上限值的单体电池进行均衡充电(但维持主充电机与均衡充电机的电流之和等于主充电机的起始充电电流，以维持这些单体电池仍处于恒流充电状态)，待单体电池电压达到充电电压上限值，相应均衡充电机亦转为恒压充电。电池化成时的第一次均衡充电，通常将均衡充电机的充电截止电流设置为电池恒压充电截止电流，而将主充电机的充电截止电流设置略高，充电时一般主充电机转入恒压充电模式后电流下降会先到达其充电截止电流停机，而后均衡充电机继续充电至电池恒压充电截止电流停机。之后按规定的时间搁置，再通过逆变器R*放电，放电时串联电池组放出的直流电经逆变器R*转换为可供电网接收的交流电，(经调谐后)回馈给电网(或供内部用电器使用)。控制计算机1进行充放电程序的设定、控制，获取单体电池电压监测电路监测的各单体电池电压信号(由数字电压表V1、V2、V3……Vn测得并经信号线上传)、主充电机和均衡充电机的充电电流信号(由其各自带的数字电流表A、A1、A2、A3……An测得并经信号线上传)、电路放电电流信号(由数字电流表A测得并经信号线上传)等，绘制各单体电池的充放电曲线，并计算各单体电池的充放电容量(注意：单体电池充电电流＝主充电机充电电流+均衡充电机充电电流)。

均衡充电源于电池容量的差异。为减少均衡充电时间，应采用同一容量规格的电池串联组成一组，这样组内电池容量差别将比较小，均衡充电时间就短。均衡充电时间还与电池状态有关，同一串联电池组，在第一次进行均衡充电完成以后，整组一起放完电再充电，属均衡电池的同放同充，整组电池应仍处于基本均衡状态，此时均衡充电机应在主充电机转恒压充电至电池恒压充电截止电流停机后再启动(而不应象上面第一次均衡充电那样在主充电机转恒压充电时就启动)，均衡充电电流应很小、时间应很短。

基于上述原理，在电池化成及测试完成后给电池充电或放电以备贮存、运输的时候，提倡采用下列方法：对于同一容量规格的电池，控制剩余容量(即未充电容量)数值相等，这就是所谓的电池等余容贮存运输法。这种方法在电池交付中很重要，它可以保证同一容量规格的电池在交付用户使用时，处于基本均衡状态，串联成组使用时能够同时充满电，以利于电池使用。应用本发明可以很方便地在电池生产中实施之：在串联电池组最后一次充放电测试时，记录放电容量，如301.29安时，然后按控制剩余容量(即未充电容量)数值相等(如180.00安时)的方法来进行回充(即补充电)，即需回充入121.29安时(剩余180.00安时)，如果同规格的下一组电池最后一次充放电测试时放电容量是298.63安时，则需回充入118.63安时(剩余180.00安时)，依此类推，这些都可以在计算机程序中设定好(特别情形：将所有电池充满电贮存和运输即是剩余容量＝0，但因其不存在未充电容量，因此不作为本方法所涉及的范围)。当然，它也可以这样实施：先将所有电池都充满电贮存一段时间，如半个月，检查在此期间电池有无异常，将异常电池挑出，(运输前)再将正常电池串联在一起放出相等电量(为运输安全考虑)。它区别于现有技术，现有技术一般是按相同的容量比例来进行充电(如一般规定电池充电40％容量后贮存和运输)，它会导致同一规格的电池在串联成组使用时状态不均衡、不能同时充满电，有的电池过充电而有的电池未充满电，这对电池使用不利。

同一规格的电池，因生产过程的差异，会致使其容量略有差异，以此电池串联在一起充满电后放电时，到达电量为0的时间也会有差异，如此会给放电容量测试造成困扰，可以通过如下对放电程序的设定加以解决：放电程序对单体电池放电电压的下限设定两个值，一个是计算容量的电压下限值，一个是保护电池安全的电压下限值，前者高于后者，放电时如某一单体电池先到达计算容量的电压下限值，放电过程继续进行，中间如果所有单体电池均到达计算容量的电压下限值并且没有单体电池到达保护电池安全的电压下限值，则放电过程结束，计算机以各单体电池到达计算容量的电压下限值的时间计算各单体电池的放电容量；而中间如果有单体电池未到达计算容量的电压下限值而已有单体电池到达保护电池安全的电压下限值，则放电过程也结束，计算机以各单体电池到达计算容量的电压下限值的时间计算各单体电池的放电容量，对于尚未到达计算容量的电压下限值的单体电池(通常因其容量较其它单体电池大很多)，则根据其截止放电电压等以事先试验测得的经验公式计算其剩余容量，或者就以本组内最后到达计算容量的电压下限值的单体电池作为参考，以其到达同一电压点剩余容量占总容量百分比为基准，按比例计算该电池剩余容量，加上已放电容量(放电电流*放电时间)，作为其放电容量，或者给出建议，将此单体电池单独补充放电以测量其实际放电容量(一般不是很必要，因生产过程的容量测试是条件不严格的测试、只具有参考意义，且采用以上方法计算电池容量一般而言误差不大、精度已很高，又电池容量偏大对客户有利，这已经足够，而大多少精准值其实并不是很重要)。(放电曲线亦可按此方法绘制。放电结束后即给串联电池组及时补充电，以防止过放电对电池造成不利影响。)

以上将电池串联在一起来化成(或测试)，可以抬高其放电电压，便于放电时逆变器将其放出的直流电转换为可供电网接收的交流电回馈给电网，实现能量回馈，即节能。但是，也有问题，首先，逆变电波形、相位需符合要求，即需要进行所谓的“调谐”，其次，电能回馈还需征得电力部门的许可，因此实际上是一件很麻烦的事情，另外，好的逆变器价格也很昂贵，逆变器也有能量损耗，等等……综上所述，上述方法仍有必要进一步改进。

为此，下面进一步提出正反串联监控电池化成(或测试)法：

正反串联监控电池化成(或测试)法，是一种电池化成(或测试)的方法，包括电池、电池化成(或测试)机等，其特征在于：它是将待充电电池和待放电电池反向串联在一起来进行化成(或测试)的，单体电池连接有电压监测控制电路，可以监测各单体电池电压，防止单体电池过充电和过放电，待充电电池还连接有均衡充电电路，可以对其进行均衡充电。

图4是其电路示意图，与图3相比，它主要就是在电池串联电路里增加了待放电电池B1’、B2’、B3’、……Bn’，当然还有其电压监测电路，本处(模拟)采用带信号线的数字电压表V1’、V2’、V3’、……Vn’，待放电电池B1’、B2’、B3’、……Bn’和待充电电池B1、B2、B3、……Bn反向串联在一起来进行化成(或测试)，对待充电电池充电的同时就会使待放电电池放电，这样有效降低了充电电压，相当于将待放电电池放出的直流电直接用于充给待充电电池，避免了能量浪费，从而实现更为有效的节能。

自然，实现该方法的设备称为正反串联监控电池化成(或测试)机，它是一种电池化成(或测试)机，包括待化成(或测试)串联电池组，分为待充电电池组B1---Bn和待放电电池组B1’---Bn’，从图上可以看出，它主要包含如下特点：它包含主充电机C、单体电池电压监测电路(带信号线的数字电压表V1、V2、V3、……Vn及V1’、V2’、V3’、……Vn’)、均衡充电机C1、C2、C3、……Cn、控制计算机1等，待充电电池组B1---Bn和待放电电池组B1’---Bn’反向串联，并连接到主充电机C上，主充电机C可以对待充电电池组B1---Bn充电而使待放电电池组B1’---Bn’放电，单体电池电压监测电路与各单体电池连接，可以监测各单体电池电压，均衡充电机C1、C2、C3、……Cn与待充电电池组各单体电池B1、B2、B3、……Bn连接，可以对待充电电池组各单体电池B1、B2、B3、……Bn进行均衡充电，控制计算机1与主充电机C、单体电池电压监测电路、均衡充电机之间有信号线连接，可以编程控制整机运行(包括控制单体电池电压不要过高或过低，防止单体电池过充电和过放电)，获取单体电池电压监测电路监测的各单体电池的电压信号(由数字电压表V1、V2、V3……Vn及V1’、V2’、V3’、……Vn’测得并经信号线上传)、主充电机与均衡充电机的电流信号(由其各自带的数字电流表A、A1、A2、A3……An测得并经信号线上传)、电路放电电流信号(由数字电流表A测得并经信号线上传)等，绘制各单体电池的充放电曲线，计算各单体电池的充放电容量(注意：单体电池充电电流＝主充电机充电电流+均衡充电机充电电流)。另外，整机还配有程控开关K1、K2、K3、K4，可以切换单独为待充电电池组B1---Bn充电或单独为待放电电池组B1’---Bn’放电。这样设置的作用在于：虽然待充电电池组B1---Bn和待放电电池组B1’---Bn’是串联在一起，前者充电的同时后者放电，但二者未必刚好“同步”，即前者充电完成而后者刚好放电完成，在二者不“同步”即不同时完成的情况下，通过程控开关K1、K2、K3、K4切换单独为前者补充充电或为后者补充放电。开关切换模式如下：机器不工作的情况下开关始终是断开状态，工作的情况下始终只允许最多二只开关同时闭合；K1、K4闭合而K2、K3断开，机器给待充电电池组B1---Bn充电而使待放电电池组B1’---Bn’放电；K1、K3闭合而K2、K4断开，机器单独给待充电电池组B1---Bn充电；K2、K4闭合而K1、K3断开，机器单独给待放电电池组B1’---Bn’放电，放电器R*可采用可变电阻，但最好还是采用逆变器，虽然这时候使用逆变器机会较图3要少很多。当然，K1、K2不允许同时闭合，否则会造成待充电电池组B1---Bn短路；同样，K3、K4不允许同时闭合，否则会造成待放电电池组B1’---Bn’短路；K2、K3也不允许同时闭合，否则会造成充电机C短路；为防止万一，在电路增加安装保险F。

其一般工作程序如下：主充电机C首先启动给待充电电池组B1---Bn充电而使待放电电池组B1’---Bn’放电，中间如果待充电电池组某只单体电池电压达到设定的充电电压上限值而待放电电池组没有电池到达保护电池安全的电压下限值，则机器切换单独为待充电电池组充电，充电过程控制同上述的串联监控电池化成(或测试)机(图3)，之后再切换单独为待放电电池组放电，放电过程控制亦同上述的串联监控电池化成(或测试)机，控制计算机将前后充放电过程各单体电池的数据累计，绘制各单体电池的充放电曲线，计算各单体电池的充放电容量；如果待放电电池组有电池先到达保护电池安全的电压下限值，则机器结束放电电池组的放电，切换单独为待充电电池组继续充电，充电过程控制同上，控制计算机直接绘制放电电池组B1’---Bn’各单体电池放电曲线，计算其各单体电池的放电容量，而将前后充电过程待充电电池组各单体电池的充电数据累计，绘制充电电池组B1---Bn各单体电池的充电曲线，计算其各单体电池的充电容量。

应用本方法时，要选用合适的待充电电池组和待放电电池组进行“配对”即组合在一起反向串联，配对的原则一般是：两组电池规格型号相同，单体电池数量相等(数量不等也行，但会有能量浪费)，要进行的化成(或测试)过程前者的充电电流与后者的放电电流数值相等(遇到两者电流相近而不相等的情况，应尽量调整成相等)。

例如，如果某种电池在生产过程中，依次要以I1，I2，I3三种电流进行充电和放电，可以这样进行：先将第一批假设为n只电池串联在一起，连接在工作电流为I1的第一台机器左边，将其充满电，然后将这n只电池转移到机器右边，左边再连接n只同样的待以I1充电的第二批电池，与右边n只已充满电待I1放电的电池反向串联在一起，启动机器对左边n只电池充电的同时就会对右边n只电池放电，工作程序见上；过程完成后，将右边这组电池拆下转移到工作电流为I2的第二台机器左边充电，而将左边电池转移到右边，左边再连接待以I1充电的第三批电池，继续上述工作程序；过程完成后，将第二台机器左边电池(第一批)转移到其右边，将第一台机器右边电池(第二批)转移到第二台机器左边；将第一台机器左边电池(第三批)转移到其右边，左边再接入第四批电池……依此类推。

可见，以上方法在应用时，存在着电池的“流转”问题，为适应此项工作需要，应根据充电和放电电流的不同，设置不同的工作区。例如可以这样设置：电池化成区、容量测试区、大电流试验区、回充电区，区域的空间排布方式应适应电池的“流转”顺序。另外，因为电池是在成组成组地“流转”，每次重新记录电池编号信息等工作内容重复、无必要，可设置不同工作区的控制计算机在同一信息方面实现数据共享。

采用串联监控电池化成(或测试)法，也存在着电池的“流转”问题，只不过它的“流转”没有这么频繁，因为其同一批电池的同一电流的充电和放电可以在同一台机器上直接完成，而不用从左边换到右边，因此操作相对简单，所需人工、场地相对较少，但其充电电压相对较高、充电机工作起来消耗功率相对较大，逆变器工作比较频繁，须征得电力部门许可等。两种方法如何选用，须综合考虑上述因素。

在选用方法和机器类型时应注意一点：正反串联监控电池化成(或测试)机在使用逆变器而右边机器不使用的情况下即转变为串联监控电池化成(或测试)机。即前者可转变为后者，但后者则不能转变为前者。因此在机器选型时，最好选用正反串联监控电池化成(或测试)机，以增强其适应性。

单体电池串联在一起进行化成或测试，难保其中个别有问题的电池在化成或测试过程中发生内部短路而发热甚至熔化，殃及邻近电池，电池串联或并联或混联(既有串联又有并联)成组使用时也存在这种问题，因此建议，在串联或并联或混联的电池组的单体电池之间安装隔热板，以防止这种“连锁”事故的发生。隔热板可以用耐高温、隔热、不燃的材料制作，如薄的石棉板等。

目前在锂离子电池串联电路中广泛使用的具有监测单体电池电压、温度、工作电流等功能的所谓“电池管理***(BMS)”，具有电压监测控制功能，可以用做本发明的电压监测控制电路。

本发明所使用的均衡充电电路，除采用均衡充电机外，也可以由定电压连通的开关电子元件或电路、放电电阻等组成，如图3、图4所示，采用定电压连通的开关电子元件——稳压二极管Dn、放电电阻Rn，可代替均衡充电机Cn，其它的均衡充电机C1、C2、C3……也可以进行类似代换。代换以后控制方法有所改变，但仍可以实现均衡充电功能：主充电机C对串联电池组充电，至某一电池到达充电电压的上限值后，主充电机C并不立即转入恒压充电，而是继续进行恒流充电，直至所有电池均到达充电电压的上限值后，主充电机C才转入恒压充电，稳压二极管的反向“击穿”电压为单体电池充电电压的上限值，中间先到达充电电压上限值的单体电池将“击穿”稳压二极管并通过放电电阻放电，以此分流一部分“过剩的”充电电流，从而控制该单体电池不要过充电，分出的一部分电流将由相应的电流表测得并经信号线传给控制计算机1，此时单体电池的充电电流＝主充电机C充电电流-相应放电电阻的放电电流，至所有单体电池的充电电流都达到单体电池充电电流的下限值，主充电机C才停止充电，以此达成对各单体电池的第一次均衡充电，第一次均衡充电完成之后，后面的工序电池组内电池已基本均衡，主充电机可在某只单体电池一进入充电电压上限值时即转入恒压充电。采用定电压连通的开关电子电路代替稳压二极管是同样道理。

和采用均衡充电机不同，采用定电压连通的开关电子元件或电路、放电电阻来实现均衡充电的过程实际是在放电，因此虽然该方法设备成本可能要低很多，但使用时会有少量的电能通过电阻白白放掉，会有一定的电能浪费。

均衡充电不仅在上述电池生产过程中很重要，在电池串联或并联或混联(既有串联又有并联)成电池组使用时也很重要，因为一般电池都不宜过充电，或者说过充电易致电池损坏，而均衡充电既可以保证电池充满电又可以防止电池过充电，因此很重要。在上述电池生产过程中，可以采用均衡充电机来实现之，但在电池串联或并联或混联成电池组使用时，使用均衡充电机将会非常麻烦，并且不是很必要，因为按上述电池等余容贮存运输法，电池出厂时已基本均衡，这时候宜在其单体电池上连接定电压连通的开关电子元件或电路、放电电阻来实现均衡充电。

本发明将电池串联在一起来进行化成和测试，不仅便于节能，还使这项工作变得更有规律，便于实现操作的标准化、简化，提高工效。例如，在电池与充电机之间的连接上可以进行如下的标准化和简化：在化成(或测试)的时候，将电池摆放在规定的模板上，构成规定的电池摆放模块，其单体电池之间的连接及单体电池与电压监测控制与均衡充电电路之间的连接采用与电池摆放模板匹配的接线板，接线板与电池摆放模板之间设置相应的导柱，可以引导二者的正确连接。

电池摆放模板结构可以非常简单，它可以就是在化成(或测试)时，在电池的摆放台面上画线，规定电池的摆放形状、位置即可。其图暂省略不画。下面重点介绍接线板。

如图5所示，是这种接线板的结构示意图，它与电池摆放模板(图略)匹配使用。整个接线板5主要由电压监测连接器6(标示电压1、电压2)、均衡充电连接器7(标示电流1、电流2、……电流6)、电池连接条10、与电池连接条10和电压及电流连接器6、7相连的导线9等器件组成(为便于图形观察，导线的连接省略不画)，这些器件安装在上下两层绝缘基板上，基板用耐高温阻燃塑料制作，两层基板之间用螺钉11连接，其中开有通孔8，为安置和观察电池安全阀口之用，及导柱孔12(共四个)，为与电池摆放模板的导柱配套使用。图5所示的是一种与15*4的电池摆放模板相匹配的接线板，所谓15*4电池摆放模板，就是指化成(或测试)时，将电池按每列15只、共4列规定的形状和位置摆放的模板，以此构成规定的15*4电池摆放模块，其单体电池之间的连接及单体电池与电压监测控制与均衡充电电路之间的连接采用与其相匹配的本接线板5，可使连接工作大为简化：可以在接线板与电池摆放模板之间设置相应的导柱，以引导二者的正确连接，使用时只需要将接线板的导柱孔12对准电池摆放模板上相应的导柱套上去，然后再将各电池极柱螺钉13锁到各电池极柱螺纹上，电池摆放模块的内部连接基本就算完成。轮到本组电池上机化成(或测试)时，只需要将其左右两接线端连接到电池化成(或测试)机上，将电池化成(或测试)机的电压监测连接器、均衡充电连接器与本接线板上的相应连接器按编号插接即可。极柱螺钉13可以预装在电池连接条10的孔中，接线板平时不用时可以平放在专用的小车中，用时才从小车中抽出直接装上，如此可使连接工作大为简化。

相比之下，如果采用现有的方法，就要一片一片地装电池连接条(共61片)，一根一根地装电池电压监测线(共61根)、单体电池均衡充电线(共61根)，工作将会变得无比繁琐、无法想象，大规模生产甚至根本无法进行！

图4所示的正反串联监控电池化成(或测试)机，如果将其待放电电池组也连接均衡充电电路(可采用均衡充电机C1’、C2’、C3’……Cn’，或者用定电压连通的开关电子元件或电路(Dn’)和放电电阻(Rn’)代换均衡充电机，并连接带信号线的数字电流表A1’、A2’、A3’……An’)，并将其主充电机设置电流输出反向切换电路(图中采用程控开关K1’、K2’、K3’、K4’，其中K1’、K2’闭合而K3’、K4’断开，电流输出方向为正向，反之，K1’、K2’断开而K3’、K4’闭合，电流输出方向为反向)，或者采用两台(C、C’)但输出电流方向相反，就可以对外接电池实现正反两个方向的充电与放电。其意义在于：它可以作为一种新型的电池循环寿命测试机使用，如果将电池成对地反向串联放在这样的机器上做循环寿命试验，将可以节省大量测试电能。

Claims (10)

1.串联监控电池化成(或测试)法，是一种电池化成(或测试)的方法，包括电池、电池化成(或测试)机等，其特征在于：它是将待化成(或测试)电池串联在一起来进行化成(或测试)的，单体电池连接有电压监测控制与均衡充电电路，可以监测各单体电池电压，防止单体电池过充电和过放电，并对单体电池进行均衡充电。

2.正反串联监控电池化成(或测试)法，是一种电池化成(或测试)的方法，包括电池、电池化成(或测试)机等，其特征在于：它是将待充电电池和待放电电池反向串联在一起来进行化成(或测试)的，单体电池连接有电压监测控制电路，可以监测各单体电池电压，防止单体电池过充电和过放电，待充电电池还连接有均衡充电电路，可以对其进行均衡充电。

3.如权利要求1，2所述的电池化成(或测试)法，其特征在于：其均衡充电电路采用了均衡充电机。

4.如权利要求1，2所述的电池化成(或测试)法，其特征在于：其电池是摆放在规定的模板上，构成规定的电池摆放模块，其单体电池之间的连接及单体电池与电压监测控制与均衡充电电路之间的连接采用与电池摆放模板匹配的接线板，接线板与电池摆放模板之间设有相应的导柱，可以引导二者的正确连接。

5.串联监控电池化成(或测试)机，是一种电池化成(或测试)机，包括待化成(或测试)串联电池组，其特征在于：它包含主充电机、逆变器、单体电池电压监测电路、均衡充电机、控制计算机等，主充电机、逆变器与待化成(或测试)串联电池组连接，主充电机可以对串联电池组充电，逆变器可以使串联电池组放电并将其放出的直流电转变为可供电网接收的交流电，单体电池电压监测电路、均衡充电机与各单体电池连接，前者可以监测各单体电池电压，后者可以对各单体电池进行均衡充电，控制计算机与主充电机、逆变器、单体电池电压监测电路、均衡充电机之间有信号线连接，可以编程控制整机运行，获取单体电池电压监测电路监测的各单体电池的电压信号、主充电机与均衡充电机的电流信号、电路放电电流信号等，绘制各单体电池的充放电曲线，计算各单体电池的充放电容量。

6.正反串联监控电池化成(或测试)机，是一种电池化成(或测试)机，包括待化成(或测试)串联电池组，分为待充电电池组和待放电电池组，其特征在于：它包含主充电机、单体电池电压监测电路、均衡充电机、控制计算机等，待充电电池组和待放电电池组反向串联，并连接到主充电机上，主充电机可以对待充电电池组充电而使待放电电池组放电，单体电池电压监测电路与各单体电池连接，可以监测各单体电池电压，均衡充电机与待充电电池组各单体电池连接，可以对待充电电池组各单体电池进行均衡充电，控制计算机与主充电机、单体电池电压监测电路、均衡充电机之间有信号线连接，可以编程控制整机运行，获取单体电池电压监测电路监测的各单体电池的电压信号、主充电机与均衡充电机的电流信号、电路放电电流信号等，绘制各单体电池的充放电曲线，计算各单体电池的充放电容量。

7.如权利要求6所述的正反串联监控电池化成(或测试)机，其特征在于：其待放电电池组也连接了均衡充电机，其主充电机设置了电流输出反向切换电路，或者采用了两台但输出电流方向相反，可以对外接电池实现正反两个方向的充电与放电。

8.电池等余容贮存运输法，是一种电池化成及测试完成后给电池充电或放电以备贮存、运输的方法，其特征是：对于同一容量规格的电池，它控制剩余容量(即未充电容量)数值相等。

9.一种串联或并联或混联的电池组，其特征在于：其单体电池之间安装了隔热板。

10.一种串联或并联或混联的电池组，其特征在于：其单体电池上连接了定电压连通的开关电子元件或电路、放电电阻。

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