CN105304954A - 一种电池的配组方法及其配组*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池的配组方法及其配组***。一种电池的配组方法，包括以下步骤：S1、将电池放入二次电池性能检测柜后根据有效数据进行第一次分容；S2、将电池再次放入二次电池性能检测柜后根据有效数据进行第二次分容，以第二次测得的容量为准，挑选出容量异常的电池；以压降为准，挑选出电压异常的电池；S3、进行交流内阻检测、直流内阻检测和压降检测；根据第二次检测的放电容量的数值范围进行分档，分档后再根据压降以及交流内阻检测值和直流内阻值的数值范围对电池进行分档配组。其有益效果是：通过对容量、压降和内阻进行两次检测，可以挑出不良电池单体，高精确度地配组出最符合实际工况的电池组。

Description

一种电池的配组方法及其配组***

技术领域

本发明涉及电池检测配组技术领域，特别涉及一种电池的配组方法及其配组***。

背景技术

在实际应用中，为了适应负载的要求经常需要将数十甚至数百只电池单体通过串联或并联组装在一起，以满足高电压高容量的需求。理论上要求这些电池的内阻、容量等参数要尽量一致，从而能使电池释放出的功率最大。但因为生产条件、制造环境、材料特性、生产设备等因素的影响使得对于同一批次的电池参数（如单体额定容量、单体开路电压、单体充电电压平台、单体放电电压平台、单体内阻、单体的电化学特性等）都有差异，所以单体电池之间的不一致性是绝对存在的，故在实际应用中，必须通过配组筛选出一致性相对较好的电池单体进行配组、组装，才有可能使得电池组的整体性能达到令人满意的程度。

如果电池组的电池单体之间的容量、内阻等性能参数不匹配，那么将会影响电池的使用寿命，导致使用成本升高并且还会危害环境；不匹配的电池单体在充放电过程发生过热，甚至危害人身财产安全。例如同一电池组内某节电池内阻偏大，则充电时当整组电池充满时该节电池过充，同样的当整组电池放完电时该节电池过放，造成恶性循环，加速该节电池性能衰减，进而使整组电池不能发挥正常效能。一致性不好的电池在放电过程中出现放电不均匀，这样就使得电池不能达到最大功率放电。故而电池组配组就要求电池组内各节电池性能均衡。所谓均衡是指用相同方法充电至充电结束，电压相同，在允许的电流和电压范围内，以相同时间通过相同电流（不论充放），其电压变化量相同。达到上述要求的电池在串联使用时，可以保证组成电池组的电池电压始终一致。现有电池组配组方法中大多通过测量容量、压降和内阻等性能中的一种或两种来配组电池；现有配组方法存在下述缺点：

现阶段电池厂家一直沿用传统的手工作业方式，采用人工上下料工作，人工分选电池，劳动强度大，人为误差明显；同时人工分选也将在电池分选中增加了人为因素。而且仅进行一次挑选，误测或误配的概率较大。

现有测量容量的方法一般采用固定充放电电流测量容量，而非使用工作电流进行充放电测试，所测得的容量进行配组误差较大。

现有测量电池内阻一般采用交流内阻法测量内阻。交流内阻法适用于电池小电流输出环境，比如数码电池、手机电池等实际电流较小的环境。但是动力电池是高倍率放电（普通锂电池放电是1/10C，动力电池放电往往1C，2C甚至4C），而大电流放电引起的极化反应和极化内阻往往大于交流内阻，交流法的结果比实际值小一半以上。综上可知，现有的电池配组方法效率低、均衡性差、误差较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效率、均衡性好、误差小的电池配组方法。本发明可以广泛适用于各种大电流输出电池或者中小电流输出电池的配组。本发明的另一目的是提供一种电池配组***。

本发明提供的一种电池的配组方法，其技术方案为：

一种电池的配组方法，包括以下步骤：

S1、将电池放入二次电池性能检测柜后根据有效数据进行第一次分容，有效数据包括电池的放电容量Q1、充电容量Q2和开路电压OCV1；有效数据的检测以工作电流进行充放电检测；

S2、将电池再次放入二次电池性能检测柜后根据有效数据进行第二次分容，有效数据包括电池的放电容量Q3、充电容量Q4和开路电压OCV2，以及根据测量得到的参数计算出压降K1；以第二次测得的容量Q3为准，同时参考第一次测得的放电容量Q1和充电容量Q2，挑选出容量异常的电池；以压降K1为准，挑选出电压异常的电池；

S3、将电池放入电压内阻检测柜进行交流内阻检测和直流内阻检测，以及根据测量得到的参数计算出压降K2；根据放电容量Q3的数值范围进行分档，分档后再根据压降K2以及交流内阻检测值和直流内阻检测值的数值范围对电池进行分档配组。

本发明提供的一种电池的配组方法，还可以包括以下技术方案：

其中，步骤S1中的开路电压OCV1和步骤S2中的开路电压OCV2是充电完成后搁置3~20分钟后检测的开路电压；

步骤S2中挑选电压异常的电池时，以压降K1为准，同时参考ΔQd和ΔQc，ΔQd和ΔQc的计算方法是ΔQd=Q3－Q1，ΔQc=Q4－Q2；

步骤S3中，根据内阻进行分档的方法是首先根据交流内阻检测值初选出高内阻电池，然后根据直流内阻检测值的数值范围进行精选分档。

其中，在步骤S1之前增加一步骤S0，步骤S0为采用编码设备在电池上制备编码信息，并把编码信息存入电脑；在执行步骤S1、S2和S3之前，采用扫描设备扫描并记录电池上的编码信息，将电池的检测数据和编码信息存入数据库，所述电脑包括数据处理模块，数据处理模块完成数据的计算和分析，实现自动化精选配组。

其中，所述编码设备是扫描枪和喷码机，喷码机将电池识别信息喷印在电池表面，通过所述扫描枪在电池表面扫描得到编码信息。

其中，在步骤S1和步骤S2之间增加步骤S12，步骤S12是把电池放入老化柜进行高温老化，高温老化的过程是在36－80℃温度下保持5－120h。

其中，在步骤S2和步骤S3之间增加步骤S23，步骤S23是把电池放入老化柜进行高温老化或者常温老化；所述高温老化的过程是在36－80℃温度下保持5－120h；所述常温老化的过程是在10－35℃温度下保持72－360h。

其中，在步骤S2和步骤S23之间增加步骤S21，步骤S21是把电池放入均衡柜均衡电压，使得电池间的电压差在1mV以内。

其中，直流内阻检测的结果还包括电池的峰值功率，通过峰值功率评估电池的性能，并作为配组的依据。

其中，所述电池的配组方法用于高要求的数码电池配组、笔记本电池配组、中小动力电池配组或者大动力电池配组。

本发明还提供了一种电池配组***，其技术方案为：

一种电池配组***，包括：

用于给电池制备编码信息的喷码扫描设备；

用于存储编码信息和检测数据的电脑；

用于对电池的性能参数进行检测的二次电池性能检测柜；

用于对电池进行均衡电压的均衡柜；

用于对电池进行老化测试的老化柜；

包括交流内阻检测设备和直流内阻检测设备的电压内阻检测柜。

名词解释：

二次电池性能检测柜是可用于检测二次电池的检测柜，二次电池也叫可充电电池，利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化学反应转化为电能，所以叫二次电池。二次电池（Rechargeablebattery)又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。

电池放电倍率C是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。

本发明的实施包括以下技术效果：

本发明提供的一种电池的配组方法通过两次容量检测、两次压降检测和两种内阻检测，根据上述参数可以最大程度挑出不良电池单体，同时采用容量、压降（自放电率）和内阻三个参数进行综合配组，能够高精确度地配组出最符合实际工况的电池组。通过两次检测容量，以第二次放电容量为主为准，同时参考第一次放电容量和充电容量，能够防止误判，以工作电流为分容电流，最大程度检测出实际有效的容量。通过两次低电压挑选，第一次初选，挑选出明显低电压，以压降K值为准，参考ΔQd和ΔQc综合判断是否是低电压的方法，降低了误判率。第二次精选，剔除低电压的同时挑选自放电率一样电池配组。通过两次内阻挑选，交流内阻法用于挑选工作状态时的内阻配对，直流内阻用于挑选瞬间工作状态时的内阻配对，同时高内阻电池经过两次挑选，可以最大程度地挑出一致性好的电池。通过两次长时间的老化，能够保证电池性能可靠性和稳定性。通过采用数据库***，自动化配对，配组成功率和配组效率高，同时节省人力物力。采用两次分容和老化，大大减少了测试接触不良的缺陷造成容量不准的配组问题。

本发明所提供的方法通过二次电池性能检测柜、均衡柜、扫描枪、喷码机、电脑、电压内阻检测柜和老化柜等设备的有机结合，成本低，适用于高要求的数码电池配组、笔记本电池配组、中小动力电池配组和大动力电池配组等。

附图说明

图1为本发明实施例的一种电池的配组方法的流程框图。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

参见图1所示，本发明的一种电池的配组方法，包括以下步骤：

S0、采用编码设备在电池上制备编码信息，并把编码信息存入电脑中；编码设备可以是扫描枪和喷码机，通过喷码机将电池识别信息喷印在电池表面，然后用扫描枪在电池上扫描得到编码信息；在执行步骤S1、S2和S3之前，采用扫描设备扫描并记录电池上的编码信息，将电池的检测数据和编码信息存入数据库，所述电脑包括数据处理模块，数据处理模块完成数据的计算和分析，实现自动化精选配组。

S1、将电池放入二次电池性能检测柜后根据有效数据进行第一次分容，有效数据包括电池的放电容量Q1、充电容量Q2和开路电压OCV1；有效数据的检测以工作电流进行充放电检测；优选开路电压OCV1在充电完成后搁置3~20分钟后进行检测；本实施例中有效数据的检测以工作电流（即实际工作状态下的平均电流）为分容电流。本步骤可以保证正常使用状况下的容量准确性和保证使用过程中电池的容量配组一致性。本步骤中可以根据有效数据去除容量异常比较大的电池，初步挑选出一致性好的电池。

S12、把电池放入老化柜进行高温老化，高温老化的过程是在36－80℃温度下保持5－120h；优选在38－60℃温度下保持24－120h；进一步优选在40－50℃温度下保持48－72h；该步骤可以优化电池的SEI膜，挑选出不良电池，可以提升电池的可靠性和稳定性。

S2、将电池再次放入二次电池性能检测柜后根据有效数据进行第二次分容，有效数据包括电池的放电容量Q3、充电容量Q4和开路电压OCV2，以及根据测量得到的参数计算出压降K1；以第二次测得的容量Q3为准，同时参考第一次测得的放电容量Q1和充电容量Q2，挑选出容量异常的电池；以压降K1为准，挑选出电压异常的电池；作为优选，挑选电压异常的电池时，以ΔQd和ΔQc作为参考，ΔQd和ΔQc的计算方法是ΔQd=Q3－Q1，ΔQc=Q4－Q2；以第二次分容得到的容量Q3为准，同时参考第一次放电容量Q1、充电容量Q2，可以防止误判。获得数据后，数据库***根据电池的编码信息自动挑选，提高了效率。

S21、把电池放入均衡柜均衡电压，使得电池之间的压差在1mV以内。使用均衡柜作业，既可以使电池单体之间的压差均衡，小于1mV，又可以实现大批量均衡电压，提高了效率。

S23、将电池再次放入老化柜进行高温老化或者常温老化；高温老化的过程是在36－80℃温度下保持5－120h，优选在38－60℃温度下保持24－120h，进一步优选在40－50℃温度下保持48－72h；常温老化的过程是在常温下保持72－360h，优选在常温下保持120－360h，进一步优选在常温下保持168－360h。电池通过长时间老化，进一步挑选出低电压不良品。本实施例中常温的温度是10－35℃。

S3、将电池放入电压内阻检测柜进行交流内阻检测和直流内阻检测，以及根据测量得到的参数计算出压降K2；根据放电容量Q3的数值范围进行分档，分档后再根据压降K2以及交流内阻检测值和直流内阻检测值的数值范围对电池进行分档配组；

作为优选，根据内阻进行分档的方法是首先根据交流内阻检测值初选出高内阻电池，然后根据直流内阻检测值的数值范围进行精选分档；直流内阻检测的结果还包括电池的峰值功率，通过峰值功率评估电池功率的性能，并作为配组的依据，如此保证电池在瞬间的高功率状况下电池组状况良好。本实施例采用两种方法检测内阻，其中，交流内阻检测值用于挑选出工作状态下的内阻配组，直流内阻检测值用于挑选瞬间工作状态下的内阻配组；交流内阻检测法能够保证低倍率下的电池内阻一致性；直流内阻检测法能够保证高倍率下的电池内阻一致性。故使用上述方法可以高效率的对电池进行配组，配组后的电池组均衡性好以及误差小。可用于数码电池配组、笔记本电池配组、小动力电池配组或者大动力电池配组。

直流内阻测量法可以是DCR法、HPPC法、MCCF法，或根据使用工况参考前面三种方法设计的等同的测试方法。本实施例中内阻检测方法如下：

交流内阻法：采用1KHz的正弦波电流（一般为mA级别），来测试引起的压降，计算内阻值。

直流内阻法：直接采用工作中的电流，延迟一段时间以后才测试引起的压降，计算内阻值。

DCR法：使用不同的充电和放电倍率的电流，持续10S，记录电压和电流，形成一条直线，斜率即为内阻。

MCCF法：采用持续时间为5S的脉冲充放电电流，记录电压降，计算内阻。

HPPC法：采用连续的充放电脉冲，测试引起的压降，有两种方法举例如下：放电时间18秒，充电2S；充放电时间均为10S。

压降K值的计算方法是，K1=（开路电压OCV1－开路电压OCV2）/高温老化时间

K2=（均衡电压或者开路电压－选电测试电压）/（均衡时间或者开路时间－选电时间）

特别指出的是，步骤S0、S12、S21和S23作为本实施例的优选，不执行上述步骤，仅执行步骤S1、S2和S3也能够实现本发明的目的。

本实施例还提供了一种电池配组***，包括：

用于给电池制备编码信息的喷码扫描设备；

用于存储编码信息和检测数据的电脑；

用于对电池的性能参数进行检测的二次电池性能检测柜；

用于对电池进行均衡电压的均衡柜；

用于对电池进行老化测试的老化柜；

包括交流内阻检测设备和直流内阻检测设备的电压内阻检测柜。

使用本实施例的电池配组***，电池的配组时的流动顺序为，首先使用喷码扫描设备在电池上制备出编码信息，然后电池进入二次电池性能检测柜进行第一次分容，第一次分容后电池进入老化柜进行第一次老化，经第一次老化后的电池再次进入二次电池性能检测柜进行第二次分容，第二次分容的同时进行第一次低电压挑选；挑选后的电池进入均衡柜均衡电压，均衡电压后电池再次进入老化柜进行第二次老化，经过第二次老化后的电池进入电压内阻检测柜后进行两次内阻检测（分别是交流内阻检测和直流内阻检测），内阻检测的同时计算出压降，作为第二次低电压挑选的依据。最后根据容量、压降和内阻挑选出一致性好的电池进行配组。二次电池性能检测柜和电压内阻检测柜都配备有电脑，用于存储和分析处理编码信息和检测数据。即电池的走向是编码设备－二次电池性能检测柜－老化柜－二次电池性能检测柜－均衡柜－老化柜－电压内阻检测柜。

本实施例所提供的配组***通过二次电池性能检测柜、均衡柜、扫描枪、喷码机、电脑、电压内阻检测柜和老化柜等设备的有机结合，成本低，适用于高要求的数码电池配组、笔记本电池配组、中小动力电池配组和大动力电池配组。配得的电池组均衡性好、误差小，根据工作电流检测的容量配组更符合实际工况。通过交流内阻值和直流内阻值联合配组，克服了单种内阻检测的缺陷，提升了电池组的电池单体的一致性。两次分选配组，配组有效性高，明显提升电池组可靠性。而且使用数据库***自动配组，自动化程度高，配组成功率及配组效率高。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种电池的配组方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将电池放入二次电池性能检测柜后根据有效数据进行第一次分容，有效数据包括电池的放电容量Q1、充电容量Q2和开路电压OCV1；有效数据以工作电流进行充放电检测；

S2、将电池再次放入二次电池性能检测柜后根据有效数据进行第二次分容，有效数据包括电池的放电容量Q3、充电容量Q4和开路电压OCV2，以及根据测量得到的参数计算出压降K1；以第二次测得的容量Q3为准，同时参考第一次测得的放电容量Q1和充电容量Q2，挑选出容量异常的电池；以压降K1为准，挑选出电压异常的电池；

S3、将电池放入电压内阻检测柜进行交流内阻检测和直流内阻检测，以及根据测量得到的参数计算出压降K2；根据放电容量Q3的数值范围进行分档，分档后再根据压降K2以及交流内阻检测值和直流内阻检测值的数值范围对电池进行分档配组。

2.根据权利要求1所述的一种电池的配组方法，其特征在于：步骤S1中的开路电压OCV1和步骤S2中的开路电压OCV2是充电完成后搁置3~20分钟后检测的开路电压；

步骤S2中挑选电压异常的电池时，以压降K1为准，同时参考ΔQd和ΔQc，ΔQd和ΔQc的计算方法是ΔQd=Q3－Q1，ΔQc=Q4－Q2；

步骤S3中，根据内阻进行分档的方法是首先根据交流内阻检测值初选出高内阻电池，然后根据直流内阻检测值的数值范围进行精选分档。

3.根据权利要求1所述的一种电池的配组方法，其特征在于：在步骤S1之前增加步骤S0，步骤S0为采用编码设备在电池上制备编码信息，并把编码信息存入电脑；在执行步骤S1、S2和S3之前，采用扫描设备扫描并记录电池上的编码信息，将电池的检测数据和编码信息存入数据库，所述电脑包括数据处理模块，所述数据处理模块完成数据的计算和分析，实现自动化精选配组。

4.根据权利要求3所述的一种电池的配组方法，其特征在于：所述编码设备是扫描枪和喷码机，通过所述喷码机在电池表面对电池识别信息进行编码，用扫描枪扫描电池编码得到电池识别信息。

5.根据权利要求1所述的一种电池的配组方法，其特征在于：在步骤S1和步骤S2之间增加步骤S12，步骤S12是把电池放入老化柜进行高温老化，高温老化的过程是在36－80℃温度下保持5－120h。

6.根据权利要求1所述的一种电池的配组方法，其特征在于：在步骤S2和步骤S3之间增加步骤S23，步骤S23是把电池放入老化柜进行高温老化或者常温老化；所述高温老化的过程是在36－80℃温度下保持5－120h；所述常温老化的过程是在10－35℃温度下保持72－360h。

7.根据权利要求6所述的一种电池的配组方法，其特征在于：在步骤S2和步骤S23之间增加步骤S21，步骤S21是把电池放入均衡柜均衡电压，使得电池之间的电压差在1mV以内。

8.根据权利要求1所述的一种电池的配组方法，其特征在于：直流内阻检测的结果还包括电池的峰值功率，通过峰值功率评估电池的性能，并作为配组的依据。

9.根据权利要求1~8任一所述的一种电池的配组方法，其特征在于：所述电池的配组方法用于高要求的数码电池配组、笔记本电池配组、中小动力电池配组和大动力电池配组。

10.一种电池配组***，其特征在于，包括：

用于给电池制备编码信息的喷码扫描设备；

用于存储编码信息和检测数据的电脑；

用于对电池的性能参数进行检测的二次电池性能检测柜；

用于对电池进行均衡电压的均衡柜；

用于对电池进行老化测试的老化柜；

包括交流内阻检测设备和直流内阻检测设备的电压内阻检测柜。