CN112285584B - 一种锂电池电芯调节装置及电芯调节成组方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池电芯调节装置及电芯调节成组方法，锂电池电芯调节装置包括有下夹板，上夹板，固定于上夹板上的参比调节装置、参比电路、调节连接电路、参比开关、调节开关和导电极柱；参比电芯、辅助电芯和多个对比电芯定位于下夹板和上夹板之间；电芯调节成组方法是依次进行参比电芯选择、绘制OCV‑SOC％曲线、调节参比电芯至规定状态、进行辅助电芯和对比电芯的定容、剔除不符合规格的辅助电芯和对比电芯、调节对比电芯至规定状态、进行成组电芯筛选、设定电芯使用容量配套成组。本发明提高了电芯状态调节的效率、减少时间和人力成本的投入，同时提高了单体电芯的成组效率、降低电池模组乃至电池包的生产成本。

Description

一种锂电池电芯调节装置及电芯调节成组方法

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体是一种锂电池电芯调节装置及电芯调节成组方法。

背景技术

锂离子电池从生产到应用会经历材料加工成单体电芯、单体电芯筛选配组、成组电芯焊接成模组、装机使用。单体电芯只有作为模组才可以被应用的更广泛，而从单体电芯到模组电芯最重要的步骤是进行单体电芯的筛选配套成组。成组电芯的一致性会直接影响模组的性能发挥，如因为电芯的充放电容量差异导致模组中不是每一个电芯都可以放电至指定容量，长期如此的话会大大缩短模组的使用寿命。因此，电芯的筛选显得尤其重要。在单体电芯的测试过程中，往往也需要将电芯调节至相同的状态进行对比测试，传统的电芯状态调节方法需要就各个电芯的放电容量差异，进行每个单个电芯的状态调节，操作起来费时费力。而在电芯成组方面，单体电芯成组需要测定容量、电压、内阻等数据，根据一定的配组筛选原则进行电芯筛选配组，对于若干个参数同时符合配组要求的情形，往往大大降低了单体电芯的成组效率，提高了电池模组乃至电池包的生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锂电池电芯调节装置及电芯调节成组方法，提高了电芯状态调节的效率、减少时间和人力成本的投入，同时提高了单体电芯的成组效率、降低电池模组乃至电池包的生产成本。

本发明的技术方案为：

一种锂电池电芯调节装置，包括有下夹板，固定于下夹板上的多个支撑立柱，支撑于多个支撑立柱上的上夹板，固定于支撑立柱上的紧固夹扣，固定于上夹板边缘处且与每个紧固夹扣配套使用的夹扣挂钩，固定于上夹板上端面上的参比调节装置、参比电路、调节连接电路、参比开关和调节开关，固定于上夹板下端面上的两排导电极柱；

所述的多个支撑立柱位于下夹板的边缘部和上夹板的边缘部之间，所述的下夹板上且位于多个支撑立柱包围圈内的部分设置有参比电芯定位槽、辅助电芯定位槽和多个对比电芯定位槽，所述的参比电芯定位槽用于定位参比电芯，所述的辅助电芯定位槽用于定位辅助电芯，每个对比电芯定位槽用于定位一个对比电芯；

所述的两排导电极柱分别为正极导电极柱和负极导电极柱；所述的参比电路上设置有两个参比电芯导电节点和两个辅助电芯导电节点，所述的参比调节装置与两个参比电芯导电节点连接，每个参比电芯导电节点与对应的一个辅助电芯导电节点之间连接有参比开关，定位于参比电芯定位槽中的参比电芯的正负极分别与对应的正极导电极柱和负极导电极柱连接，定位于辅助电芯定位槽中的辅助电芯的正负极分别与对应的正极导电极柱和负极导电极柱连接，与参比电芯连接的正极导电极柱和负极导电极柱分别与两个参比电芯导电节点连接，与辅助电芯连接的正极导电极柱和负极导电极柱分别与两个辅助电芯导电节点连接；所述的调节连接电路上设置有两排对比电芯导电节点，两排对比电芯导电节点上下一一对应，每排对比电芯导电节点串联连接形成对比电芯导电电路，定位于每个对比电芯定位槽中的对比电芯的正负极分别与对应的正极导电极柱和负极导电极柱连接，与对比电芯连接的正极导电极柱和负极导电极柱分别与两个对应的对比电芯导电节点连接；所述的两个辅助电芯导电节点分别通过对应的调节开关与对应的对比电芯导电电路连接。

所述的下夹板上固定有四个支撑立柱，四个支撑立柱分别邻近于下夹板的四个拐角处，每个支撑立柱上部的直径均小于其下部的直径，每个支撑立柱的上部均套装有弹簧，弹簧的底端抵住支撑立柱上部和下部之间的环形台阶面，所述的上夹板的四个拐角处均设置有穿孔，每个支撑立柱的上部均穿过对应的穿孔，且上夹板支撑于四个弹簧的顶端。

所述的四个支撑立柱上均固定有对应的紧固夹扣，每个紧固夹扣均包括有固定于支撑立柱上的固定座、铰接于固定座上的T形转动块、铰接于T形转动块上的把手和U形夹扣，T形转动块竖直部分的端部铰接于固定座上，T形转动块水平部分的一端部铰接有把手，U形夹扣的两端部均铰接于T形转动块水平部分的另一端部上；所述的上夹板的四个拐角处均固定有对应的夹扣挂钩，夹扣挂钩的钩槽朝上，紧固夹扣与对应的夹扣挂钩连接时，U形夹扣的水平部分搭设于夹扣挂钩的钩槽内，把手带动T形转动块向下转动将U形夹扣卡紧于夹扣挂钩上从而盖紧上夹板。

一种锂电池电芯调节成组方法，具体包括有以下步骤：

(1)、首先选择参比电芯，然后对参比电芯进行OCV-SOC％曲线绘制，再根据绘制的OCV-SOC％曲线调节参比电芯至规定的荷电状态；

(2)、进行辅助电芯和对比电芯的定容工作，剔除不符合规格的辅助电芯和对比电芯，即对于电芯容量低于放电需求容量的电芯，直接剔除，对于电芯容量满足放电需求容量的电芯，随机选择一个电芯作为辅助电芯，其余电芯作为对比电芯；

(3)、调节对比电芯至规定状态：首先将参比电芯、辅助电芯和多个对比电芯放置于对应的参比电芯定位槽、辅助电芯定位槽和对比电芯定位槽内，盖紧上夹板，参比电芯与辅助电芯均与参比电路连接，多个对比电芯均与调节连接电路连接；首先闭合参比开关、断开调节开关，参比电芯与辅助电芯的电路接通，辅助电芯与对比电芯的电路断开连接，从而对辅助电芯的状态进行调节；然后在辅助电芯与参比电芯之间无电流传导信号后，断开参比开关并闭合调节开关，将参比电芯与辅助电芯之间的电路连接断开，将辅助电芯与对比电芯之间的电路连接接通，对对比电芯的状态进行调节；当参比电芯与辅助电芯之间的电路连接断开后，参比电芯与外部输入电路自动接通，通过参比调节装置根据绘制的OCV-SOC％曲线信息再次将参比电芯调节至指定荷电状态，即根据电压的相对高低对参比电芯进行选择性放电或者充电；在参比电芯再次调节至指定荷电状态且辅助电芯与对比电芯之间无电流传导后，将调节开关断开并闭合参比开关，辅助电芯与对比电芯之间的电路连接断开，参比电芯与辅助电芯之间的电路连接接通，再次进行辅助电芯状态调节；重复上述步骤，当参比电芯与辅助电芯之间的电流传导≤0.1A时，结束调节工作；

(4)、根据辅助电芯与对比电芯的电芯极性数据进行电芯筛选成组，成组后的电芯设定电芯使用容量配套成组。

所述的选择参比电芯满足放电容量大于设计需求容量，电芯参数均满足相应电芯规格需求。

所述的参比电芯进行OCV-SOC％曲线绘制的方法是：对参比电芯进行放电测试，分别放电至不同荷电状态SOC％，测定相应的开路电压OCV，绘制相应的OCV-SOC％曲线。

所述的根据绘制的OCV-SOC％曲线调节参比电芯至规定的荷电状态即首先根据OCV-SOC％曲线选出规定的荷电状态对应的OCV数据，然后将参比电芯的开路电压调整到对应的OCV数据即可。

所述的根据辅助电芯与对比电芯的电芯极性数据进行电芯筛选成组的方法是对步骤(3)调节至规定状态后的辅助电芯和对比电芯进行电芯内阻数据测定，将内阻数据相近的电芯归为一组。

所述的电芯使用容量低于一组电芯中任一电芯的放电容量，并以电芯使用容量作为电芯使用截止容量。

本发明的优点：

(1)、本发明采用电路串联连接的方法，可以保证对比电芯、辅助电芯、对比电芯之间的电压一致，同时根据OCV-SOC％曲线可以按照电芯的开路电压OCV将电芯调节至规定的荷电状态SOC％；

(2)、本发明采用电路中节点的设置，可以同时进行多个电芯状态的调节，而且调节后的电芯状态可以保证一致，方法准确合理；

(3)、本发明采用的参比电路和调节连接电路的分开设计，可以在对比电芯状态调节的同时，进行参比电芯的调节，这样减少了电芯状态调节的时间；采用电芯之间并联的连接方式，可以缩短电芯间电流传导的过程，减少电芯能量的损失；

(4)、本发明在保证电芯使用容量的情况下，只需根据状态调节后的电芯的内阻数据进行电芯筛选，这样可以减少电芯成组筛选的工作量；

(5)、本发采用的成组电芯使用容量的设定，可以将使用容量作为电芯使用截止容量，这样可以让所有电芯都放出指定的容量，同时避免模组中单体电芯产生过放；

(6)、本发明采用的成组电芯的筛选，是将不同电芯调节至一致的状态下进行比较筛选，这样既可以提升电芯成组筛选的准确性，也可以使不同电芯在一致的状态下进行后续的测试，使不同电芯具有可比较性。

本发明对比传统的配组筛选方法，大大降低时间和人力成本，同时提高电芯的成组效率和电芯对比的准确性。

附图说明

图1是本发明锂电池电芯调节装置的结构示意图。

图2是本发明参比电路和调节连接电路连接的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1和图2，一种锂电池电芯调节装置，包括有下夹板1，固定于下夹板1上的四个支撑立柱2，支撑于四个支撑立柱2上的上夹板3，固定于每个支撑立柱2上的紧固夹扣4，固定于上夹板2边缘处且与每个紧固夹扣4配套使用的夹扣挂钩5，固定于上夹板3上端面上的参比调节装置6、参比电路7、调节连接电路8、参比开关9和调节开关10，固定于上夹板1下端面上的两排导电极柱11；

四个支撑立柱2分别邻近于下夹板1的四个拐角处，每个支撑立柱2上部的直径均小于其下部的直径，每个支撑立柱2的上部均套装有弹簧12，弹簧12的底端抵住支撑立柱2上部和下部之间的环形台阶面，上夹板3的四个拐角处均设置有穿孔，每个支撑立柱2的上部均穿过对应的穿孔，且上夹板3支撑于四个弹簧12的顶端；

四个支撑立柱2上均固定有对应的紧固夹扣4，每个紧固夹扣均包括有固定于支撑立柱2上的固定座41、铰接于固定座41上的T形转动块42、铰接于T形转动块42上的把手43和U形夹扣44，T形转动块42竖直部分的端部铰接于固定座41上，T形转动块42水平部分的一端部铰接有把手43，U形夹扣44的两端部均铰接于T形转动块42水平部分的另一端部上；上夹板3的四个拐角处均固定有对应的夹扣挂钩5，夹扣挂钩5的钩槽朝上，紧固夹扣4与对应的夹扣挂钩5连接时，U形夹扣44的水平部分搭设于夹扣挂钩5的钩槽内，把手43带动T形转动块42向下转动将U形夹扣44卡紧于夹扣挂钩5上从而盖紧上夹板3；

下夹板1上设置有参比电芯定位槽、辅助电芯定位槽和六个对比电芯定位槽，参比电芯定位槽用于定位参比电芯13，辅助电芯定位槽用于定位辅助电芯14，每个对比电芯定位槽用于定位一个对比电芯15；

两排导电极柱11分别为正极导电极柱和负极导电极柱；参比电路7上设置有两个参比电芯导电节点71和两个辅助电芯导电节点72，参比调节装置6与两个参比电芯导电节点71连接，每个参比电芯导电节点71与对应的一个辅助电芯导电节点72之间连接有参比开关9，定位于参比电芯定位槽中的参比电芯13的正负极分别与对应的正极导电极柱和负极导电极柱连接，定位于辅助电芯定位槽中的辅助电芯14的正负极分别与对应的正极导电极柱和负极导电极柱连接，与参比电芯13连接的正极导电极柱和负极导电极柱分别与两个参比电芯导电节点71连接，与辅助电芯14连接的正极导电极柱和负极导电极柱分别与两个辅助电芯导电节点72连接；

调节连接电路8上设置有两排对比电芯导电节点81，两排对比电芯导电节点81上下一一对应，每排对比电芯导电节点81串联连接形成对比电芯导电电路82，定位于每个对比电芯定位槽中的对比电芯15的正负极分别与对应的正极导电极柱和负极导电极柱连接，与对比电芯15连接的正极导电极柱和负极导电极柱分别与两个对应的对比电芯导电节点81连接；

两个辅助电芯导电节点72分别通过对应的调节开关10与对应的对比电芯导电电路82连接。

一种锂电池电芯调节成组方法，具体包括有以下步骤：

(1)、首先选择参比电芯13，选择的参比电芯13满足放电容量大于设计需求容量，电芯参数均满足相应电芯规格需求，然后对参比电芯13进行OCV-SOC％曲线绘制，再根据绘制的OCV-SOC％曲线调节参比电芯13至规定的荷电状态；

(2)、进行辅助电芯14和对比电芯15的定容工作，剔除不符合规格的辅助电芯14和对比电芯15，即对于电芯容量低于放电需求容量的电芯，直接剔除，对于电芯容量满足放电需求容量的电芯，随机选择一个电芯作为辅助电芯14，其余电芯作为对比电芯15；

(3)、调节对比电芯15至规定状态：首先将参比电芯13、辅助电芯14和六个对比电芯15放置于对应的参比电芯定位槽、辅助电芯定位槽和对比电芯定位槽内，盖紧上夹板3，参比电芯13与辅助电芯14均与参比电路7连接，六个对比电芯15均与调节连接电路8连接；首先闭合参比开关9、断开调节开关10，参比电芯13与辅助电芯14的电路接通，辅助电芯14与对比电芯15的电路断开连接，从而对辅助电芯14的状态进行调节；然后在辅助电芯14与参比电芯13之间无电流传导信号后，断开参比开关9并闭合调节开关10，将参比电芯13与辅助电芯14之间的电路连接断开，将辅助电芯14与对比电芯15之间的电路连接接通，对对比电芯15的状态进行调节；当参比电芯13与辅助电芯14之间的电路连接断开后，参比电芯13与外部输入电路自动接通，通过参比调节装置6根据绘制的OCV-SOC％曲线信息再次将参比电芯13调节至指定荷电状态，即根据电压的相对高低对参比电芯13进行选择性放电或者充电；在参比电芯13再次调节至指定荷电状态且辅助电芯14与对比电芯15之间无电流传导后，将调节开关10断开并闭合参比开关9，辅助电芯14与对比电芯15之间的电路连接断开，参比电芯13与辅助电芯14之间的电路连接接通，再次进行辅助电芯14状态调节；重复上述步骤，当参比电芯13与辅助电芯14之间的电流传导≤0.1A时，结束调节工作；

(4)、对步骤(3)调节至规定状态后的辅助电芯14和对比电芯15进行电芯内阻数据测定，将内阻数据相近的电芯归为一组，成组后的电芯设定电芯使用容量配套成组，电芯使用容量低于一组电芯中任一电芯的放电容量，并以电芯使用容量作为电芯使用截止容量。

其中，参比电芯13进行OCV-SOC％曲线绘制的方法是：对参比电芯13进行放电测试，分别放电至不同荷电状态SOC％，测定相应的开路电压OCV，绘制相应的OCV-SOC％曲线；根据绘制的OCV-SOC％曲线调节参比电芯13至规定的荷电状态即首先根据OCV-SOC％曲线选出规定的荷电状态对应的OCV数据，然后将参比电芯13的开路电压调整到对应的OCV数据即可。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种锂电池电芯调节装置，其特征在于：包括有下夹板，固定于下夹板上的多个支撑立柱，支撑于多个支撑立柱上的上夹板，固定于支撑立柱上的紧固夹扣，固定于上夹板边缘处且与每个紧固夹扣配套使用的夹扣挂钩，固定于上夹板上端面上的参比调节装置、参比电路、调节连接电路、参比开关和调节开关，固定于上夹板下端面上的两排导电极柱；

所述的多个支撑立柱位于下夹板的边缘部和上夹板的边缘部之间，所述的下夹板上且位于多个支撑立柱包围圈内的部分设置有参比电芯定位槽、辅助电芯定位槽和多个对比电芯定位槽，所述的参比电芯定位槽用于定位参比电芯，所述的辅助电芯定位槽用于定位辅助电芯，每个对比电芯定位槽用于定位一个对比电芯；

所述的两排导电极柱分别为正极导电极柱和负极导电极柱；所述的参比电路上设置有两个参比电芯导电节点和两个辅助电芯导电节点，所述的参比调节装置与两个参比电芯导电节点连接，每个参比电芯导电节点与对应的一个辅助电芯导电节点之间连接有参比开关，定位于参比电芯定位槽中的参比电芯的正负极分别与对应的正极导电极柱和负极导电极柱连接，定位于辅助电芯定位槽中的辅助电芯的正负极分别与对应的正极导电极柱和负极导电极柱连接，与参比电芯连接的正极导电极柱和负极导电极柱分别与两个参比电芯导电节点连接，与辅助电芯连接的正极导电极柱和负极导电极柱分别与两个辅助电芯导电节点连接；所述的调节连接电路上设置有两排对比电芯导电节点，两排对比电芯导电节点上下一一对应，每排对比电芯导电节点串联连接形成对比电芯导电电路，定位于每个对比电芯定位槽中的对比电芯的正负极分别与对应的正极导电极柱和负极导电极柱连接，与对比电芯连接的正极导电极柱和负极导电极柱分别与两个对应的对比电芯导电节点连接；所述的两个辅助电芯导电节点分别通过对应的调节开关与对应的对比电芯导电电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯调节装置，其特征在于：所述的下夹板上固定有四个支撑立柱，四个支撑立柱分别邻近于下夹板的四个拐角处，每个支撑立柱上部的直径均小于其下部的直径，每个支撑立柱的上部均套装有弹簧，弹簧的底端抵住支撑立柱上部和下部之间的环形台阶面，所述的上夹板的四个拐角处均设置有穿孔，每个支撑立柱的上部均穿过对应的穿孔，且上夹板支撑于四个弹簧的顶端。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池电芯调节装置，其特征在于：所述的四个支撑立柱上均固定有对应的紧固夹扣，每个紧固夹扣均包括有固定于支撑立柱上的固定座、铰接于固定座上的T形转动块、铰接于T形转动块上的把手和U形夹扣，T形转动块竖直部分的端部铰接于固定座上，T形转动块水平部分的一端部铰接有把手，U形夹扣的两端部均铰接于T形转动块水平部分的另一端部上；所述的上夹板的四个拐角处均固定有对应的夹扣挂钩，夹扣挂钩的钩槽朝上，紧固夹扣与对应的夹扣挂钩连接时，U形夹扣的水平部分搭设于夹扣挂钩的钩槽内，把手带动T形转动块向下转动将U形夹扣卡紧于夹扣挂钩上从而盖紧上夹板。

4.利用权利要求1所述的一种锂电池电芯调节装置进行电芯调节成组的方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：

(1)、首先选择参比电芯，然后对参比电芯进行OCV-SOC％曲线绘制，再根据绘制的OCV-SOC％曲线调节参比电芯至规定的荷电状态；

(2)、进行辅助电芯和对比电芯的定容工作，剔除不符合规格的辅助电芯和对比电芯，即对于电芯容量低于放电需求容量的电芯，直接剔除，对于电芯容量满足放电需求容量的电芯，随机选择一个电芯作为辅助电芯，其余电芯作为对比电芯；

(3)、调节对比电芯至规定状态：首先将参比电芯、辅助电芯和多个对比电芯放置于对应的参比电芯定位槽、辅助电芯定位槽和对比电芯定位槽内，盖紧上夹板，参比电芯与辅助电芯均与参比电路连接，多个对比电芯均与调节连接电路连接；首先闭合参比开关、断开调节开关，参比电芯与辅助电芯的电路接通，辅助电芯与对比电芯的电路断开连接，从而对辅助电芯的状态进行调节；然后在辅助电芯与参比电芯之间无电流传导信号后，断开参比开关并闭合调节开关，将参比电芯与辅助电芯之间的电路连接断开，将辅助电芯与对比电芯之间的电路连接接通，对对比电芯的状态进行调节；当参比电芯与辅助电芯之间的电路连接断开后，参比电芯与外部输入电路自动接通，通过参比调节装置根据绘制的OCV-SOC％曲线信息再次将参比电芯调节至指定荷电状态，即根据电压的相对高低对参比电芯进行选择性放电或者充电；在参比电芯再次调节至指定荷电状态且辅助电芯与对比电芯之间无电流传导后，将调节开关断开并闭合参比开关，辅助电芯与对比电芯之间的电路连接断开，参比电芯与辅助电芯之间的电路连接接通，再次进行辅助电芯状态调节；重复上述步骤，当参比电芯与辅助电芯之间的电流传导≤0.1A时，结束调节工作；

(4)、根据辅助电芯与对比电芯的电芯极性数据进行电芯筛选成组，成组后的电芯设定电芯使用容量配套成组。

5.根据权利要求4所述的电芯调节成组的方法，其特征在于：所述的选择参比电芯满足放电容量大于设计需求容量，电芯参数均满足相应电芯规格需求。

6.根据权利要求4所述的电芯调节成组的方法，其特征在于：所述的参比电芯进行OCV-SOC％曲线绘制的方法是：对参比电芯进行放电测试，分别放电至不同荷电状态SOC％，测定相应的开路电压OCV，绘制相应的OCV-SOC％曲线。

7.根据权利要求4所述的电芯调节成组的方法，其特征在于：所述的根据绘制的OCV-SOC％曲线调节参比电芯至规定的荷电状态即首先根据OCV-SOC％曲线选出规定的荷电状态对应的OCV数据，然后将参比电芯的开路电压调整到对应的OCV数据即可。

8.根据权利要求4所述的电芯调节成组的方法，其特征在于：所述的根据辅助电芯与对比电芯的电芯极性数据进行电芯筛选成组的方法是对步骤(3)调节至规定状态后的辅助电芯和对比电芯进行电芯内阻数据测定，将内阻数据相近的电芯归为一组。

9.根据权利要求4所述的电芯调节成组的方法，其特征在于：所述的电芯使用容量低于一组电芯中任一电芯的放电容量，并以电芯使用容量作为电芯使用截止容量。

Images