CN211829100U - 电芯分容装置及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯分容装置及设备，所述电芯分容装置包括：多个能够分别连接一个单体电芯的分容单元，每个所述分容单元均具备相互并联的第一电流通路和第二电流通路，所述第一电流通路经过所述单体电芯，所述第二电流通路不经过所述单体电芯；任一所述分容单元的第一电流通路与其它分容单元的第一电流通路或第二电流通路串联；和控制单元，与多个所述分容单元相连接，用于控制所述第一电流通路和所述第二电流通路的接通状态和断开状态。本实用新型无需每个单体电芯均单独配套分容装置和进行分容操作，节省了设备成本，提高了操作效率。

Description

电芯分容装置及设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种电芯分容装置及设备。

背景技术

电池由多个单体电芯通过并联和串联进行组装。为了保证电池的质量和使用寿命，参与组装的单体电芯的容量等特性应当符合要求，因此需要对单体电芯进行分容处理。同时，伴随大容量电池的应用数量提高、以及动力电池退役后的二次分容需求增加，对电芯分容技术均提出了更高的要求。

现有技术中通常的电芯分容方式为对单个单体电芯进行分容操作，即多个单体电芯则需要对每一单体电芯逐一做分容处理，这种方式至少存在如下问题：

1、对单个单体电芯进行分容操作，操作效率低，设备成本高；

2、单体电芯电压较低，对单体电芯进行充放电的效率只能在50％左右，充放电效率低。

如何提供一种可以有效提高充放电效率和操作效率，同时有利于降低设备成本的电芯分容方式，目前现有技术中尚未存在有效的解决方案。

发明内容

本实用新型针对以上问题的提出，而提供一种可以有效提高充放电效率和操作效率，同时有利于降低设备成本的电芯分容装置，同时还提供了一种具备该种电芯分容装置的电芯分容设备。

本实用新型采用的一个技术手段是：提供一种电芯分容装置，包括：

多个能够分别连接一个单体电芯的分容单元，每个所述分容单元均具备相互并联的第一电流通路和第二电流通路，所述第一电流通路经过所述单体电芯，所述第二电流通路不经过所述单体电芯；任一所述分容单元的第一电流通路与其它分容单元的第一电流通路或第二电流通路串联；和

控制单元，与多个所述分容单元相连接，用于控制所述第一电流通路和所述第二电流通路的接通状态和断开状态。

本实用新型采用的另一个技术手段是：提供一种电芯分容设备，包括：

多个分容通道；

所述的电芯分容装置；每个所述分容通道上配置有一个所述电芯分容装置。

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的电芯分容装置及设备，通过分容单元的结构配置，可以将多个单体电芯串接在一起，对完成充电或放电的单体电芯进行旁路，其余多个单体电芯继续进行分容时的充电或放电，能够实现对多个单体电芯同时进行分容处理。本实用新型无需每个单体电芯均单独配套分容装置和进行分容操作，节省了设备成本，提高了操作效率。与单个单体电芯的充放电效率相比，多个单体电芯同时进行充放电，可以有效的提升充放电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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。

其中：

图1是一个实施例中电芯分容装置的结构框图；

图2是一个实施例中电芯分容装置的电路原理图；

图3是一个实施例中电芯分容装置的电路原理图；

图4是一个实施例中电芯分容设备的结构框图。

图中：1、电芯分容装置，2、分容通道，3、单体电芯，10、分容单元，11、控制单元，12、第一检测单元，13、输入单元，14、驱动单元，15、第二检测单元，16、第一充放电端，17、第二充放电端，18、充电部，19、放电部，100、第一电流通路，101、第二电流通路，102、切换部，110、保护部，112、容量计算部，113、充电调节部。

具体实施方式

为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型提供了一种电芯分容装置1，参考图1所示，在一个实施例中，所述电芯分容装置1可以包括：多个分容单元10，以及与多个所述分容单元10相连接的控制单元11。所述多个是指2个及2个以上，图1中示出的分容单元10有4个，该数量仅为示例，实际应用可以根据需要配置分容单元10的数量。每个分容单元10能够连接一个单体电芯3，且均具备相互并联的第一电流通路100和第二电流通路101，所述第一电流通路100经过所述单体电芯3，即所述单体电芯3串接在所述第一电流通路100上，所述第二电流通路101不经过所述单体电芯3，即当所述第二电流通路101接通时，其能够对所述单体电芯3进行旁路处理。任一所述分容单元10的第一电流通路100与其它分容单元10的第一电流通路100或第二电流通路101串联，每个分容单元10的第一电流通路100和第二电流通路101相互并联构成并联支路，则各分容单元10所包括的所述并联支路之间相互串联，任一所述分容单元10中串接进来的通路为该分容单元10当前接通的第一电流通路100或第二电流通路101。所述控制单元11用于控制所述第一电流通路100和所述第二电流通路101的接通状态和断开状态，所述第一电流通路100具有接通状态和断开状态，所述第二电流通路101具有接通状态和断开状态，所述第一电流通路100和所述第二电流通路101基于所述控制单元11的控制来变换状态。所述单体电芯3一般是指单个具有正负极的电化学电芯，单体电芯3一般的电压通常为3.2V左右，当然也可以是其他较低的电压，可见，当采用现有技术中的分容手段，即对单个具有较低电压的单体电芯3进行分容操作时，实际的充放电效率将较低，一般在50％左右。

在依次连接的多个分容单元10的两端可以配置第一充放电端16和第二充放电端17，在所述第一充放电端16和所述第二充放电端17之间可以接入对各所述单体电芯3进行充电的充电电源、电网等，以及可以对各所述单体电芯3进行放电的放电负载、电网等。对于任一分容单元10，在其包括的第一电流通路100处于接通状态时，则该分容单元10所连接单体电芯3可以进行充电或放电，在该分容单元10所包括的第二电流通路101处于接通状态时，则该分容单元10所连接的单体电芯3被所述第二电流通路101旁路，无法进行充电或放电。多个分容单元10的单体电芯3可以同时被充电或放电，无需充电或放电的单体电芯3，可由其所连接的分容单元10切换第一电流通路100和第二电流通路101来实现旁路。

本实施例通过分容单元10的结构配置，可以将多个单体电芯3串接在一起，对完成充电或放电的单体电芯3进行旁路，其余多个单体电芯3继续进行分容时的充电或放电，能够实现对多个单体电芯3同时进行分容处理。本实用新型无需每个单体电芯3均单独配套分容装置和进行分容操作，节省了设备成本，提高了操作效率。与单个单体电芯3的充放电效率相比，多个串接起来的单体电芯3同时进行充放电，具有同样的充电电流或放电电流，多个分容单元10两端的整体电压升高，可以有效的提升充放电效率，实际操作中可以提升至90％左右。

在一个实施例中，所述控制单元11可以在所述单体电芯3的当前参数满足预设保护条件的情况下，控制所述第一电流通路100断开，所述第二电流通路101接通，针对每个分容单元10来说，当其所连接的单体电芯3的当前参数满足预设保护条件，则所述控制单元11执行所述第一电流通路100和所述第二电流通路101的状态控制操作。所述预设保护条件可以包括多个，例如，在一个实施例中，所述单体电芯3的当前参数至少包括单体电芯电压，相应地，预设保护条件可以包括所述单体电芯电压不高于欠压保护阈值和所述单体电芯电压不低于过压保护阈值中的至少一种，即当所述单体电芯电压低于等于欠压保护阈值或高于等于过压保护阈值，则认为满足预设保护条件，进而需要所述控制单元11控制所述第一电流通路100断开，所述第二电流通路101接通。所述单体电芯3的当前参数还可以包括单体电芯3的其他参数，同样地，所述单体电芯3的其他参数对应有相应的预设保护条件，例如，所述单体电芯3的当前参数还可以包括单体电芯3的充电电流，则所述预设保护条件还可以包括单体电芯3充电电流不高于欠流保护阈值和单体电芯3充电电流不低于过流保护阈值中的至少一种。对于不同的单体电芯3，保护阈值可以不同，例如不同单体电芯3的欠压保护阈值可以不同，不同单体电芯3的过压保护阈值、欠流保护阈值或过流保护阈值等也可以不同。

在一个实施例中，参考图2和图3所示，所述电芯分容装置1还可以包括：第一检测单元12，用于对各所述单体电芯3的电压进行检测，所述第一检测单元12可以是与待测单体电芯3相连接的电压采集部件、电压检测部件、电压传感器等。在一个实施例中，所述控制单元11可以包括：保护部110，与所述第一检测单元12相连接，用于在所述单体电芯3的电压不高于欠压保护阈值或所述单体电芯3的电压不低于过压保护阈值的情况下，输出所述第一电流通路100断开和所述第二电流通路101接通的控制信号。

在一个实施例中，所述控制单元11可以根据接收到的充电指令或放电指令，控制所述第一电流通路100接通，所述第二电流通路101断开。接到所述充电指令后，所述控制单元11通过接通所述第一电流通路100，使得所述分容单元10所连接的单体电芯3进行充电。接到所述放电指令后，所述控制单元11通过接通所述第一电流通路100，使得所述分容单元10所连接的单体电芯3进行放电。

在一个实施例中，参考图2和图3所示，所述电芯分容装置1还可以包括用于输入充电指令或放电指令的输入单元13，用户可以通过所述输入单元13进行所述电芯分容装置1的充放电的操作，所述输入单元13可以是人机交互界面、按键等输入设备。

在一个实施例中，参考图2和图3所示，所述分容单元10还可以包括与所述控制单元11、所述第一电流通路100和所述第二电流通路101相连接的切换部102，所述切换部102基于所述控制单元11输出的控制信号，来对所述第一电流通路100、所述第二电流通路101进行状态切换。所述切换部102可以为可控开关，如继电器、其他电子可控部件等。

其中，如图2所示，每个分容单元10的切换部102均包括一个继电器，该继电器具备常闭触点、常开触点、以及与所述常闭触点和常开触点相连接的公共触点，其中常闭触点与第一电流通路100相连接，常开触点与第二电流通路101相连接，在分容单元10的单体电芯3在充电或放电时，继电器的常闭触点与公共触点闭合，继电器的常开触点与公共触点断开，在分容单元10的单体电芯3被旁路时，继电器的常开触点与公共触点闭合，继电器的常闭触点与公共触点断开，图2中的继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6、……KN均为切换部102。

其中，如图3所示，每个分容单元10的切换部102均包括2个可控开关，其中一个可控开关串接在所述第一电流通路100中，另外一个可控开关串接在第二电流通路101中，每个分容单元10的其中一个可控开关接通，则另外一个可控开关断开，图3中的可控开关Ks1和Ks2、Ks3和Ks4、Ks5和Ks6、Ks7和Ks8、Ks9和Ks10、Ks11和Ks12、Ks2N-1和Ks2N均为切换部102。

在一个实施例中，参考图2和图3所示，所述电芯分容装置1还可以包括：驱动单元14，与所述控制单元11和所述切换部102相连接，用于基于所述控制单元11的控制信号，产生输出至所述切换部102的驱动信号。

在一个实施例中，参考图2和图3所示，所述控制单元11可以包括：容量计算部112，用于对各所述单体电芯3的容量进行计算。根据所述容量计算部112对各单体电芯3的容量计算结果，可以进一步进行单体电芯3的分容操作。

在一个实施例中，参考图2和图3所示，所述电芯分容装置1还可以包括：第二检测单元15，用于对各所述单体电芯3的充电时间和充电电流进行检测，所述充电时间是指所述单体电芯3由开始充电到结束充电的持续时间，所述充电电流是指所述单体电芯3进行充电时的电流变化，所述第二检测单元15可以包括用于检测充电时间的时间检测部件和用于检测充电电流的电流检测部件。所述容量计算部112可以与所述第二检测单元15相连接，用于基于所述第二检测单元15的检测结果进行各所述单体电芯3的容量计算，具体地，所述单体电芯3的容量＝充电时间*充电电流，当然，所述容量计算部112也可以采用其他容量计算方式获得各单体电芯3的容量。

在一个实施例中，参考图2和图3所示，所述电芯分容装置1还可以包括：通过多个所述分容单元10为各所述单体电芯3进行充电或放电的第一充放电端16和第二充放电端17。所述第一充放电端16和所述第二充放电端17之间可以配置充电部18和/或放电部19。

在一个实施例中，参考图2和图3所示，所述电芯分容装置1还可以包括：置于所述第一充放电端16和第二充放电端17之间的充电部18，所述充电部18可以为能够提供充电电能的充电电源、电网等。在一个实施例中，所述控制单元11可以包括：充电调节部113，与所述充电部18相连接，用于根据接入所述充电部18的所述单体电芯3的数量，来调节所述充电部18的输出，在接入所述充电部18的单体电芯3的数量较多时，所述充电部18的输出电压较高，在接入所述充电部18的单体电芯3的数量较少时，所述充电部18的输出电压较低。所述充电部18可以直接根据需要充电的单体电芯3的数量进行输出适配。

在一个实施例中，参考图2和图3所示，所述电芯分容装置1还可以包括：置于所述第一充放电端16和第二充放电端17之间的放电部19。所述放电部19可以为能够吸收单体电芯3释放电能的放电负载、电网等。

在一个实施例中，参考图2和图3所示，示例性地说明所述电芯分容装置1的工作过程，假设单体电芯B1、B2、B3、B4、B5和B6共6个不同容量的单体电芯3进行分容操作和测试。其中，单体电芯B1的容量为28AH、单体电芯B2的容量为30AH，单体电芯B3的容量为25AH，单体电芯B4的容量为26AH，单体电芯B5的容量为29AH，单体电芯B6的容量为30AH。在接收到放电指令后，控制单元11将各分容单元10的第一电流通路100接通，则6个单体电芯3串联接在一个回路。对各单体电芯3进行放电，在放电过程中，由于单体电芯B3的容量最小，则单体电芯B3的参数最先满足预设保护条件，即单体电芯B3的电压达到不高于欠压保护阈值的情况，此时通过控制图2中的切换部102即继电器K3或图3中的切换部102即可控开关Ks5和Ks6，来将单体电芯B3旁路，进而单体电芯B3不再放电。继续放电过程，则其他5个单体电芯3依次被旁路直至所述单体电芯3放电结束，此时，各分容单元10的第一电流通路100均断开，第二电流通路101均接通。在接收到充电指令后，控制单元11将各分容单元10的第一电流通路100接通，由第一充放电端16和第二充放电端17输入一定的充电电流，对各单体电芯3进行充电，同样地，由于单体电芯B3的容量最小，则单体电芯B3的参数最先满足预设保护条件，即单体电芯B3的电压达到不低于过压保护阈值的情况，此时通过控制图2中的切换部102即继电器K3或图3中的切换部102即可控开关Ks5和Ks6，来将单体电芯B3旁路，进而单体电芯B3不再充电。调节第一充放电端16和第二充放电端17之间的充电部18的输出，将充电部18的输出电压减少以适配其余5个单体电芯3所需的充电电压，继续充电过程，则其他5个单体电芯3依次被旁路直至所述单体电芯3充电结束，此时，各分容单元10的第一电流通路100均断开，第二电流通路101均接通。根据充电电流和各单体电芯3的充电时间获得各单体电芯3的容量。

本实用新型还提供了一种电芯分容设备，在一个实施例中，参考图4所示，其可以包括：多个分容通道2；上述任一实施例所述的电芯分容装置1；每个所述分容通道2上配置有一个所述电芯分容装置1，每个电芯分容装置1可以为多个单体电芯3进行分容，相比于现有技术中一个单体电芯占用1个分容通道，本实施例有利于节约设备成本。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电芯分容装置，其特征在于，所述电芯分容装置包括：

多个能够分别连接一个单体电芯的分容单元，每个所述分容单元均具备相互并联的第一电流通路和第二电流通路，所述第一电流通路经过所述单体电芯，所述第二电流通路不经过所述单体电芯；任一所述分容单元的第一电流通路与其它分容单元的第一电流通路或第二电流通路串联；和

控制单元，与多个所述分容单元相连接，用于控制所述第一电流通路和所述第二电流通路的接通状态和断开状态。

2.根据权利要求1所述的电芯分容装置，其特征在于，所述控制单元在所述单体电芯的当前参数满足预设保护条件的情况下，控制所述第一电流通路断开，所述第二电流通路接通。

3.根据权利要求2所述的电芯分容装置，其特征在于，

所述单体电芯的当前参数至少包括单体电芯电压；所述预设保护条件包括所述单体电芯电压不高于欠压保护阈值和所述单体电芯电压不低于过压保护阈值中的至少一种；

所述电芯分容装置还包括：第一检测单元，用于对各所述单体电芯的电压进行检测；

所述控制单元包括：保护部，与所述第一检测单元相连接，用于在所述单体电芯的电压不高于欠压保护阈值或所述单体电芯的电压不低于过压保护阈值的情况下，输出所述第一电流通路断开和所述第二电流通路接通的控制信号。

4.根据权利要求1所述的电芯分容装置，其特征在于，所述控制单元根据接收到的充电指令或放电指令，控制所述第一电流通路接通，所述第二电流通路断开。

5.根据权利要求1所述的电芯分容装置，其特征在于，所述分容单元还包括与所述控制单元、所述第一电流通路和所述第二电流通路相连接的切换部，所述切换部基于所述控制单元输出的控制信号，来对所述第一电流通路、所述第二电流通路进行状态切换。

6.根据权利要求5所述的电芯分容装置，其特征在于，所述电芯分容装置还包括：

驱动单元，与所述控制单元和所述切换部相连接，用于基于所述控制单元的控制信号，产生输出至所述切换部的驱动信号；

所述切换部为继电器。

7.根据权利要求1所述的电芯分容装置，其特征在于，所述控制单元包括：

容量计算部，用于对各所述单体电芯的容量进行计算。

8.根据权利要求7所述的电芯分容装置，其特征在于，

所述电芯分容装置还包括：第二检测单元，用于对各所述单体电芯的充电时间和充电电流进行检测；

所述容量计算部与所述第二检测单元相连接，用于基于所述第二检测单元的检测结果进行各所述单体电芯的容量计算。

9.根据权利要求1所述的电芯分容装置，其特征在于，

所述电芯分容装置还包括：通过多个所述分容单元为各所述单体电芯进行充电或放电的第一充放电端和第二充放电端；

置于所述第一充放电端和第二充放电端之间的充电部；和

置于所述第一充放电端和第二充放电端之间的放电部；

所述控制单元包括：充电调节部，与所述充电部相连接，用于根据接入所述充电部的所述单体电芯的数量，来调节所述充电部的输出。

10.一种电芯分容设备，其特征在于，所述电芯分容设备包括：

多个分容通道；

权利要求1至9任一项所述的电芯分容装置；每个所述分容通道上配置有一个所述电芯分容装置。

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