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1. WO2020191931 - BATTERY FORMATION CIRCUIT AND BATTERY FORMATION APPARATUS

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说明书

发明名称

技术领域

0001  

背景技术

0002   0003  

发明概述

技术问题

0004  

技术解决方案

0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022  

有益效果

0023  

附图说明

0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032  

本发明的实施方式

0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

附图

页1 

说明书

发明名称 : 一种电池化成电路及电池化成装置

技术领域

技术领域

[0001]
本方案属于电池技术领域,尤其涉及一种电池化成电路及电池化成装置。

背景技术

背景技术

[0002]
动力锂电池在生产制作完成后需要通过化成工艺将电池内部正负极进行激活,传统的化成工艺是采用电源设备对单体电池进行化成,通过每个充放电通道连接对应的电池,其中,每个电池需要连接包括正极和负极的两根传输线才能形成回路,例如,如果一个化成设备设置24个充放电通道,则需要连接48根传输线,若一个化成设备设置36个充放电通道,则需要连接72根传输线。然而,动力锂电池的化成传输的电流较高,对传输线的要求较高,单体长度的传输线成本相对普通传输线高很多,而且在化成工艺中,要求电源与电池有一定的空间间距,以免电源散发的热量影响电池的化成环境,因此单根传输线长度在6—10m,且每根线都存在能量损耗。
[0003]
因此,如何减少传统化成工艺中由于传输线较多带来的线材成本以及能量损耗,降低化成工艺的综合成本成为亟待解决的问题。

发明概述

技术问题

[0004]
本方案的目的在于提供一种电池化成电路及电池化成装置,旨在解决传统化成工艺中由于传输线较多带来的线材成本以及能量损耗较高的问题。

技术解决方案

[0005]
本方案实施例提供了一种电池化成电路,与电源连接,所述电池化成电路包括:
[0006]
多个待化成电池,多个所述待化成电池依序串联连接,并与所述电源连接,以形成串联回路;
[0007]
与多个所述待化成电池连接的采样模块,用于对每个所述待化成电池的性能参数和工作状态进行采样;以及
[0008]
分别与所述电源和所述采样模块连接的上位机,用于获取所述性能参数和所述工作状态,并根据所述性能参数、所述工作状态以及用户输入的指令对所述电源输出的电流信号进行控制,以对多个所述待化成电池进行充电或者放电。
[0009]
可选的,所述电池化成电路还包括:
[0010]
多个开关切换模块,多个所述开关切换模块分别与多个所述待化成电池一一对应连接,其中,所述开关切换模块的第一通道与对应的所述待化成电池串联,所述开关切换模块的第二通道与对应的所述待化成电池并联。
[0011]
可选的,所述电池化成电路还包括:
[0012]
与多个所述开关切换模块连接的开关切换控制模块,用于对多个所述开关切换模块的通道进行切换控制。
[0013]
可选的,所述上位机还用于根据所述多个待化成电池的性能参数和工作状态输出对应的开关切换指令;
[0014]
所述开关切换控制模块还用于接收所述开关切换指令,并根据所述开关切换指令对多个所述开关切换模块的通道进行切换控制。
[0015]
可选的,所述上位机还用于在所述待化成电池的电容量大于或等于预设阈值电容量时,输出对应的开关切换指令,以控制所述开关切换控制模块将对应的所述开关切换模块的通道从所述第一通道切换至所述第二通道。
[0016]
可选的,所述开关切换模块包括继电器,所述继电器的第一端与所述串联回路的第一端连接,所述继电器的第二端的第一接点与对应的所述待化成电池的第一端连接,所述继电器的第二端的第二接点与对应的所述待化成电池的第二端连接。
[0017]
可选的,所述电源为均衡充放电机。
[0018]
可选的,所述性能参数包括:电池容量、电池电压、充放电电流,所述工作状态包括:电池温度状态、接线状态。
[0019]
可选的,每个所述待化成电池均通过电流采样线、第一电压采样线以及第二电压采样线与所述采样模块连接,其中,所述电流采样线的正极、所述第一电压采样线的正极以及所述待化成电池的正极共接,所述电流采样线的负极、所述第一电压采样线的负极以及所述待化成电池的负极共接,所述第二电压采样线的正极与正极连接器端连接,所述第二电压采样线的负极与负极连接器端连接。
[0020]
本方案还提供了一种电池化成装置,所述电池化成装置包括:
[0021]
电源;以及
[0022]
如上述任一项所述的电池化成电路,所述电池化成电路与所述电源连接。

有益效果

[0023]
本方案提供了一种电池化成电路、电池化成装置,所述电池化成电路包括:多个待化成电池,多个所述待化成电池依序串联连接,并与电源连接以形成串联回路;与多个所述待化成电池连接的采样模块,用于对每个所述待化成电池的性能参数和工作状态进行采样;以及分别与所述电源和所述采样模块连接的上位机,所述上位机根据所述性能参数、所述工作状态以及用户输入的指令对所述电源输出的电流信号进行控制,以对多个所述待化成电池进行充电或者放电,通过将多个待化成电池依序串联连接,以与电源形成回路,仅仅采用两根传输线即可完成多个待化成电池的化成工艺,解决了传统化成工艺中由于传输线较多带来的线材成本以及能量损耗较高的问题。

附图说明

[0024]
图1为本方案的一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图。
[0025]
图2为本方案的另一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图。
[0026]
图3为本方案的另一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图。
[0027]
图4为本方案的另一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图。
[0028]
图5为本方案的另一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图。
[0029]
图6为本方案的另一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图。
[0030]
图7为电池化成电路正常工作时,继电器开关与待化成电池的连接状态示意图。
[0031]
图8为待化成电池出现异常时,继电器开关的连接状态示意图。
[0032]
图9为本方案的一个实施例提供的待化成电池与采样模块的连接示意图。

本发明的实施方式

[0033]
为了使本方案的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本方案进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本方案,并不用于限定本方案。
[0034]
图1为本方案的一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图,参见图1所示,本实施例中的电池化成电路与电源10连接,所述电池化成电路包括:
[0035]
多个待化成电池B,多个所述待化成电池B依序串联连接,并与所述电源10连接,以形成串联回路;
[0036]
与多个所述待化成电池B连接的采样模块20,用于对每个所述待化成电池B的性能参数和工作状态进行采样;以及
[0037]
分别与所述电源10和所述采样模块20连接的上位机30,用于获取所述性能参数和所述工作状态,并根据所述性能参数、所述工作状态以及用户输入的指令对所述电源10输出的电流信号进行控制,以对多个所述待化成电池B进行充电或者放电。
[0038]
在本实施例中,多个待化成电池B依序串联连接,具体的,第一个待化成电池B的正极与电源10的第一端连接,第二个待化成电池B的正极与第一个待化成电池B的负极连接,第三个待化成电池B的正极与第二待化成电池B的负极连接,以此类推,第N个待化成电池B的正极与第N-1个待化成电池的负极连接,第N个待化成电池B的负极与电源10的第二端连接,其中,第N个待化成电池B为串联的N个待化成电池B中的最后一个待化成电池N,N为大于1的常数。通过将N个待化成电池B依序串联连接,并与电源10形成回路,从而使得用户在对N个待化成电池B进行化成工艺时仅需要两根传输线即可,而且传输线的数量不会随待化成电池B的数量变化而变化,其中,一条传输线用于连接第一个待化成电池B的正极与电源10的第一端,另一条传输线用于连接第N个待化成电池B的负极与电源10的第二端,大大减少了电池化成工艺中所需要的传输线数量,同时也降低了电池化成工艺中的能量损耗。在本实施例中,采样模块20对每个待化成电池B的性能参数和工作状态进行采样,并上传至上位机30中,上位机30可以根据待化成电池B的性能参数和工作状态控制电源10的输出电流和工作状态,例如,在检化成到待化成电池B的电池容量已满,或者达到预设的电池电压,则控制电源10停止对待化成电池B进行充电。
[0039]
图2为本方案的另一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图,参见图2所示,本实施例中的电池化成电路还包括:
[0040]
显示模块40,用于对所述性能参数和所述工作状态进行显示。
[0041]
在本实施例中,通过显示模块40对待化成电池的性能参数和工作状态进行显示,用户可以通过实时观化成显示模块40所显示的性能参数或者工作状态判断电池化成工艺的状况,并根据用户需求向上位机30输入控制指令对电源10的输出电流进行调节。
[0042]
图3为本方案的另一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图,参见图3所示,所述电池化成电路还包括:
[0043]
多个开关切换模块A,多个所述开关切换模块A分别与多个所述待化成电池B一一对应连接,其中,所述开关切换模块A的第一通道与对应的所述待化成电池B串联,所述开关切换模块A的第二通道与对应的所述待化成电池B并联。
[0044]
在本实施例中,采样模块20对每个待化成电池B的性能参数和工作状态进行采样,并上传至上位机30中,上位机30可以获取每个待化成电池的工作状态和性能参数,由于每个待化成电池的情况不同,例如,有的电池会先达到电池充满的条件,有的电池会在化成工艺过程中出现损坏,等等。每个开关切换模块A用于控制对应的待化成电池B,当某一个待化成电池B出现损坏时,上位机30获取到该待化成电池B的工作状态和性能参数,发出对应的警报或者显示,此时可以通过该待化成电池B对应的开关切换模块A的通道由第一通道切换至第二通道,以使该待化成电池B脱离串联电路,从而不会影响剩余待化成电池的化成工艺。
[0045]
图4为本方案的另一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图,参见图4所示,本实施例中的电池化成电路还包括:
[0046]
与多个所述开关切换模块A连接的开关切换控制模块50,用于对多个所述开关切换模块A的通道进行切换控制。
[0047]
在本实施例中,采样模块20对每个待化成电池B的性能参数和工作状态进行采样,并上传至上位机30中,上位机30可以获取每个待化成电池的工作状态和性能参数,由于每个待化成电池B的情况不同,上位机30获取到每个待化成电池B的性能参数和工作状态后,对每个待化成电池B的性能参数和工作状态进行判断是否符合预设的正常化成参数,若其中一个待化成电池B的性能参数和工作状态不符合预设的正常化成参数,则判断该待化成电池B处于异常状态,用户可以通过开关切换控制模块50输出对应的控制指令,控制与该待化成电池B对应的开关切换模块A的通道由第一通道切换至第二通道,以使该待化成电池B脱离串联电路,从而不会影响剩余待化成电池的化成工艺。
[0048]
在一个实施例中,所述上位机30还用于在所述待化成电池的电压值大于或等于第一预设电压阈值时,或所述待化成电池的电压值小于或等于第二预设电压阀值时,输出对应的开关切换指令,以控制所述开关切换控制模块将对应的所述开关切换模块的通道从所述第一通道切换至所述第二通道。
[0049]
在一个实施例中,上位机30可以通过语音播放设备将异常的待化成电池B的信息输出,其中,该待化成电池B的信息包括异常的待化成电池B的编号以及异常种类。
[0050]
图5为本方案的另一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图,参见图5所示,所述上位机30还用于根据所述多个待化成电池B的性能参数和工作状态输出对应的开关切换指令;
[0051]
所述开关切换控制模块50还用于接收所述开关切换指令,并根据所述开关切换指令对多个所述开关切换模块A的通道进行切换控制。
[0052]
在本实施例中,采样模块20对每个待化成电池B的性能参数和工作状态进行采样,并上传至上位机30中,上位机30可以获取每个待化成电池的工作状态和性能参数,由于每个待化成电池B的情况不同,上位机30获取到每个待化成电池B的性能参数和工作状态后,对每个待化成电池B的性能参数和工作状态进行判断是否符合预设的正常化成参数,并生成不符合预设的正常化成参数的待化成电池B的编号,然后根据不符合预设的正常化成参数的待化成电池B的编号发送对应的开关切换指令,开关切换控制模块50接收到该开关切换指令后将对应的开关切换模块A的通道由第一通道切换至第二通道,以使该待化成电池B脱离串联电路,从而不会影响剩余待化成电池的化成工艺。具体的,每个待化成电池B与其对应的开关切换模块A具有不同的编号,若该待化成电池B的性能参数和工作状态不符合预设的正常化成参数,则上位机30判断该待化成电池B处于异常状态,开关切换控制模块50接收到开关切换指令后控制具有相同编号的开关切换模块A将其通道由第一通道切换至第二通道,从而将该待化成电池B脱离串联电路。
[0053]
在一个实施例中,所述上位机30还用于在所述待化成电池B的电容量大于或等于预设阈值电容量时,输出对应的开关切换指令,以控制所述开关切换控制模块50将对应的所述开关切换模块A的通道从所述第一通道切换至所述第二通道。
[0054]
图6为本方案的另一个实施例提供的电池化成电路的结构示意图,参见图6所示,所述开关切换模块A包括继电器,所述继电器的第一端与所述串联回路的第一端连接,所述继电器的第二端的第一接点与对应的所述待化成电池的第一端连接,所述继电器的第二端的第二接点与对应的所述待化成电池的第二端连接。
[0055]
具体的,为防止因某一串联的待化成电池B因为损坏无法完成充放电,或由于待化成电池B本身的不一致性,串联在一起的待化成电池B在充电时存在某一个待化成电池B先充满的情况,为防止待化成电池过充等原因,而导致对整个串联的待化成电池B停止供电的情况,每个待化成电池B采用继电器开关串联连接,图7为电池化成电路正常工作时,继电器开关与待化成电池的连接状态示意图,继电器开关A1与待化成电池B1对应连接,继电器开关A2与待化成电池B2对应连接,如图7所示,继电器开关的一个连接点与待化成电池B串联,继电器开关的另一连接点与待化成电池B并联的短路旁路连接,在正常工作时,继电器开关与待化成电池B串联连接。每一个待化成电池B均与采样模块20连接,采样模块20对每个待化成电池B的性能参数和工作状态进行采样,并上传至上位机30中,上位机30获取到每个待化成电池B的性能参数和工作状态后,对每个待化成电池B的性能参数和工作状态进行判断是否符合预设的正常化成参数,若该待化成电池B的性能参数和工作状态不符合预设的正常化成参数,则上位机30判断该待化成电池B处于异常状态,若上位机30根据采样数据判断有待化成电池处于异常状态,则控制开关切换控制模块50对相应的继电器开关进行切换,将异常的待化成电池B通过短接切离串联电路,从而不影响剩余电池继续化成,图8为待化成电池出现异常时,继电器开关的连接状态示意图,如图8所示,当待化成电池B1出现异常时,上位机30控制开关切换控制模块50对相应的继电器开关A1进行切换,将继电器A1的触点切换至与待化成电池B并联的短路旁路上,从而将异常的待化成电池B通过短接切离串联电路。
[0056]
在一个实施例中,该控制开关切换控制模块50可以为继电器开关控制系统。
[0057]
在一个实施例中,所述电源10为均衡充放电机。
[0058]
在一个实施例中,所述性能参数包括:电池容量、电池电压、充电电流;所述工作状态包括:电池温度状态、接线状态。在本实施例中,采样模块20对每个待化成电池B的性能参数和工作状态进行采样,并上传至上位机30中,上位机30获取到每个待化成电池B的性能参数和工作状态后,对每个待化成电池B的性能参数和工作状态进行判断是否符合预设的正常化成参数,若该待化成电池B的性能参数和工作状态不符合预设的正常化成参数,则上位机30判断该待化成电池B处于异常状态,例如,若待化成电池B的电池容量达到预设的满电电池容量,则上位机30判定待化成电池B已经完成化成工艺,与该待化成电池B对应的开关切换模块A将其通道从第一通道切换至第二通道,以将该待化成电池B及时切离串联电路,而不会影响其余电池继续化成;若待化成电池B的电池温度状态显示该待化成电池B的温度高于预设温度阈值,则上位机30控制与该待化成电池B对应的开关切换模块A将其通道从第一通道切换至第二通道,以将该待化成电池B及时切离串联电路,而不会影响其余电池继续化成。
[0059]
在本实施例中,上位机30还可以根据待化成电池B的接线状态判断待化成电池B在化成工艺中的化成过程是否正常,若该接线状态不符合预设接线状态,则上位机30发出对应的接线异常信息,用户可以根据该接线异常信息对对应的待化成电池B进行检修。
[0060]
在一个实施例中,图9为本方案的一个实施例提供的待化成电池与采样模块的连接示意图,参见图9所示,每个所述待化成电池B均通过电流采样线、第一电压采样线以及第二电压采样线与所述采样模块连接,其中,所述电流采样线的正极(I+)、所述第一电压采样线的正极(V 1+)以及所述待化成电池的正极共接,所述电流采样线的负极(I-)、所述第一电压采样线的负极(V 1-)以及所述待化成电池的负极共接,所述第二电压采样线的正极(Vs+)与正极连接器端(+)连接,所述第二电压采样线的负极(Vs-)与负极连接器端(-)连接。
[0061]
在本实施例中,为了精确判断待化成电池B的异常情况,对待化成电池B的电压采样采用六线双电压回路形式,即两根电流采样线和四根电压采样线的连接方式,具体的,电流采样线连接于单个的待化成电池B前后的电流回路上,第一电压采样线分别连接于电池正极端、电池负极端,得到电压参数V 1,第二电压采样线分别连接于电池正极连接器端、电池负极连接器端,得到电压参数Vs,由于电池连接器本身自带阻抗,因此所化成V 1更接近待化成电池B自身的实际端电压,Vs更接近电路端电压;通过对比V 1与Vs,当电池电压异常时,能够精确判定是电池性能异常还是连接异常,减小误判。
[0062]
本方案还提供了一种电池化成装置,所述电池化成装置包括:
[0063]
电源;以及
[0064]
如上述任一项所述的电池化成电路,所述电池化成电路与所述电源连接。
[0065]
在一个实施例中,所述电源为均衡充放电机。
[0066]
本方案提供了一种电池化成电路、电池化成装置,所述电池化成电路包括:多个待化成电池,多个所述待化成电池依序串联连接,并与电源连接以形成串联回路;与多个所述待化成电池连接的采样模块,用于对每个所述待化成电池的性能参数和工作状态进行采样;以及分别与所述电源和所述采样模块连接的上位机,所述上位机根据所述性能参数、所述工作状态以及用户输入的指令对所述电源输出的电流信号进行控制,以对多个所述待化成电池进行充电或者放电,通过将多个待化成电池依序串联连接,以与电源形成回路,仅仅采用两根传输线即可完成多个待化成电池的化成工艺,解决了传统化成工艺中由于传输线较多带来的线材成本以及能量损耗较高的问题。
[0067]
以上所述仅为本方案的较佳实施例而已,并不用以限制本方案,凡在本方案的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本方案的保护范围之内。

权利要求书

[权利要求 1]
一种电池化成电路,与电源连接,其特征在于,所述电池化成电路包括: 多个待化成电池,多个所述待化成电池依序串联连接,并与所述电源连接,以形成串联回路; 与多个所述待化成电池连接的采样模块,用于对每个所述待化成电池的性能参数和工作状态进行采样;以及 分别与所述电源和所述采样模块连接的上位机,用于获取所述性能参数和所述工作状态,并根据所述性能参数、所述工作状态以及用户输入的指令对所述电源输出的电流信号进行控制,以对多个所述待化成电池进行充电或者放电。
[权利要求 2]
如权利要求1所述的电池化成电路,其特征在于,所述电池化成电路还包括: 多个开关切换模块,多个所述开关切换模块分别与多个所述待化成电池一一对应连接,其中,所述开关切换模块包括第一通道和第二通道,所述第一通道与对应的所述待化成电池串联,所述第二通道与对应的所述待化成电池并联。
[权利要求 3]
如权利要求2所述的电池化成电路,其特征在于,所述电池化成电路还包括: 与多个所述开关切换模块连接的开关切换控制模块,用于对多个所述开关切换模块的通道进行切换控制。
[权利要求 4]
如权利要求3所述的电池化成电路,其特征在于,所述上位机还用于根据所述多个待化成电池的性能参数和工作状态输出对应的开关切换指令; 所述开关切换控制模块还用于接收所述开关切换指令,并根据所述开关切换指令对多个所述开关切换模块的通道进行切换控制。
[权利要求 5]
如权利要求4所述的电池化成电路,其特征在于,所述上位机还用于在所述待化成电池的电容量大于或等于预设阈值电容量时,输出对应的开关切换指令,以控制所述开关切换控制模块将对应的所述开关切换模块的通道从所述第一通道切换至所述第二通道。
[权利要求 6]
如权利要求2所述的电池化成电路,其特征在于,所述开关切换模块包括继电器,所述继电器的第一端与所述串联回路的第一端连接,所述继电器的第二端的第一接点与对应的所述待化成电池的第一端连接,所述继电器的第二端的第二接点与对应的所述待化成电池的第二端连接。
[权利要求 7]
如权利要求2所述的电池化成电路,其特征在于,所述电源为均衡充放电机。
[权利要求 8]
如权利要求1所述的电池化成电路,其特征在于,所述性能参数包括:电池容量、电池电压、充电电流,所述工作状态包括:电池温度状态、接线状态。
[权利要求 9]
如权利要求1所述的电池化成电路,其特征在于,每个所述待化成电池均通过电流采样线、第一电压采样线以及第二电压采样线与所述采样模块连接,其中,所述电流采样线的正极、所述第一电压采样线的正极以及所述待化成电池的正极共接,所述电流采样线的负极、所述第一电压采样线的负极以及所述待化成电池的负极共接,所述第二电压采样线的正极与正极连接器端连接,所述第二电压采样线的负极与负极连接器端连接。
[权利要求 10]
一种电池化成装置,其特征在于,所述电池化成装置包括: 电源;以及 如权利要求1-9任一项所述的电池化成电路,所述电池化成电路与所述电源连接。

附图