定能量法分拣匹配电芯的方法和装置与流程

本发明属于电芯配对技术领域，尤其涉及一种定能量法分拣匹配电芯的方法和装置。

背景技术：

锂电池在实际使用上常常是多个锂电芯的串并组合，整个电池组有很多单体电芯组成，各单体电芯间因容量和荷电状态很难完全一致，因此需要进行合理有效的电量均衡，否则时间长了很容易出现不均衡问题，而且会越来越严重，导致各单体电芯相继报废，甚至会引发其他安全问题。

如果生产时用来组成电池组的单体电芯一致性不好，比如内阻有大有小，容量差异大，在长时间使用循环后，这种差异会被积累放大，就会出现电压不均衡，使用平衡充可以改善这种情况。

电池组在成组过程中，由于锂电芯本身构成材料的细微差异和成组工艺的水平不同，会使锂电芯在使用和放置过程中出现功能表现不一致的现象，这就是锂电池的离散现象，描述这种离散现象的量化指标就是离散度，它是由若干参数的函数关系求得的，引起离散度数值变化的主要有：电阻、电压、容量、温度等。

因此如何筛选配对电芯可一致化，确保长期使用起来没有问题，是非常重要的课题及技术。

现有电芯配对方法是根据单体电芯的电压、容量、内阻等基本参数进行电芯的配对。它的缺陷在于并不能真实反映电池在使用过程中的一致性。由于工艺制备的局限性，即使是同批次生产出的单体电芯，也会存在电压、容量、内阻及自放电率的差异性。

因此，采用现有电芯配对方法组成的电池组，其平衡性得不到保证，平衡性可通过电池组充电时是否遵循cc-cv(恒流-恒压)模式，以及放电时是否接近理论过放电压值进行验证。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种定能量法分拣匹配电芯的方法和装置，使电池的平衡性更可靠，以克服现有电芯配对方法存在的缺陷。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种定能量法分拣匹配电芯的方法，包括：

对所有电芯分别进行充电，直至电芯的能量达到预设的定能量值时停止充电；

记录充电过程中电芯的实时能量，得到电芯的最高能量值和最终能量值；

根据电芯的最高能量值和最终能量值，按照预设的配对规则，对所有电芯进行配对分组。

可选地，所述配对规则包括：

当电芯的最高能量值不等于最终能量值时，判定该电芯为不合格品。

可选地，所述配对规则还包括：

当一个电芯的最终能量值与其他任一电芯的最终能量值的差大于预设的判定值时，判定前者电芯为不合格品。

可选地，所述判定值等于0.2wh。

可选地，所述配对规则还包括：

将最终能量值处于预设区间范围内的电芯配对为同一组，所述预设区间的长度小于所述判定值。

可选地，所述预设区间的长度等于0.1wh。

第二方面，本发明提供了一种定能量法分拣匹配电芯的装置，包括：

充电模块，用于对所有电芯分别进行充电，直至电芯的能量达到预设的定能量值时停止充电；

记录模块，用于记录充电过程中电芯的实时能量，得到电芯的最高能量值和最终能量值；

配对模块，用于根据电芯的最高能量值和最终能量值，按照预设的配对规则，对所有电芯进行配对分组。

可选地，所述充电模块包括：

多个充电通道，一个充电通道对应一个电芯，当一个电芯的能量达到预设的定能量值时，对应的充电通道停止对该电芯充电。

可选地，所述记录模块包括：

电压测量单元，用于测量充电过程中电芯的实时电压；

计算单元，用于根据实时电压计算得到所述实时能量。

可选地，所述配对模块包括：

多个指示灯，每个指示灯对应一充电通道，用于当电芯完成配对时，指示出配对为同一组的电芯。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例提供的一种定能量法分拣匹配电芯的方法和装置，利用电芯的能量参数配对电芯，能够获得更加优质的平衡电池组，使电池组性能更平稳可靠和安全。并且能够在容量相差较大的电芯中,仍然可匹配出相当平衡的电池组；减少需量测电芯的电压和内阻的工时，可提高配对电池的耐用性及长久性，能够长时间循环维持锂电cc-cv充电平衡模式，产品更可靠更安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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它的附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种定能量法分拣匹配电芯的方法的流程图；

图2是本发明实施例的定能量值和容量差100mah的关系图；

图3是本发明实施例的定能量值和容量差300mah的关系图；

图4是以本发明实施例的配对48支单体电芯组成48v电池充电表现图；

图5是图4电池的放电表现图；

图6是现有技术电芯配对方法组成的48v电池和本发明实施例提供的定能量法分拣匹配电芯的方法组成的48v电池的平衡比较图；

图7为本发明实施例提供的一种定能量法分拣匹配电芯的装置的结构图。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1所示，本实施例提供了一种定能量法分拣匹配电芯的方法，包括以下步骤：

s101、对所有电芯分别进行充电，直至电芯的能量达到预设的定能量值时停止充电；

s102、记录充电过程中电芯的实时能量，得到电芯的最高能量值和最终能量值；

s103、根据电芯的最高能量值和最终能量值，按照预设的配对规则，对所有电芯进行配对分组。

具体的，所述电芯为锂电芯，分别对所有电芯单独控制充电。对每个电芯设置一个充电目标，即预设的定能量值，该定能量值的单位可以为wh。在充电过程中，电芯的能量会随着电压的增加而增加，直至能量达到该定能量值时，停止对该电芯充电。

在电芯的充电过程中，记录电芯的实时能量，以得到电芯的最高能量值和最终能量值。

本实施例中，利用单体电芯的最高能量值和最终能量值两个能量参数，可根据预设的配对规则，配对出满足需求的电池组。

具体的，配对规则包括：

当电芯的最高能量值不等于最终能量值时，判定该电芯为不合格品。

进一步的，配对规则还包括：

当一个电芯的最终能量值与其他任一电芯的最终能量值的差大于预设的判定值时，判定前者电芯为不合格品。

具体的，判定值等于0.2wh。

在将上述不合格品的电芯排除后，所述配对规则还包括：

将最终能量值处于预设区间范围内的电芯配对为同一组，所述预设区间的长度小于所述判定值。

具体的，所述预设区间的长度等于0.1wh。

例如，当预设区间设为16.9～17.0wh，将最终能量值处于16.9～17.0wh范围内的电芯配对在同一组。当预设区间设为17.0～17.1wh，将最终能量值处于17.0～17.1wh范围内的电芯配对在同一组。因此，在经过多次的配对后，能够将所有电芯配对分成若干个组。

经验证表面，利用本实施例提供的一种定能量法分拣匹配电芯的方法，能够获得更加优质的平衡电池组，使电池组性能更平稳可靠和安全。并且能够在容量相差较大的电芯中,仍然可匹配出相当平衡的电池组；减少需量测电芯的电压和内阻的工时，可提高配对电池的耐用性及长久性，能够长时间循环维持锂电cc-cv充电平衡模式，产品更可靠更安全。

进一步的，请参阅图2至图6所示，本实施例还对利用该定能量法分拣匹配电芯的方法组成的电池进行平衡性验证。

具体的，请参阅图2所示，图2是以上述实施例提供的配对方法测试单体电芯容量在100mah内的各个定能量值，可看出定能量值差异颇大！在此取一段区间做比较如下表：

上表可看出，单体电芯容量最大相差只有14mah，依现有电芯配对方法，容量差是足够小了，配对在一起的电池是可达到平衡的。但是若以定能量值来看(≦0.1wh)，最大差值可达0.264wh，配对在一起的电池是绝对不平衡的。由此可知现有电芯配对方法，存有潜在的匹配问题。

图3是以上述实施例提供的定能量法分拣匹配电芯的方法测试单体电芯容量，容量差扩大到约300mah内的定能量值分布图，取定能量值差在0.1wh为一档位，可得出可配对单体电芯容量最大差值为6587mah-6326mah＝261mah。

以定能量值差在0.1wh为一档位的标准，取48支单体电芯组成48v/18ah电池做充放电平衡测试。

请参阅图4所示，图4是两个48v电池充电表现，充电电流为7a，截止于1.4a，充电曲线完美地诠释锂电池的标准cc-cv模式。

充完电后将此两个48v电池用16a进行放电，图5为放电曲线，保护板的过放电压为单支电芯2.2v，因此理论完全平衡的切断电压应为35.2v，两个48v电池的自动切断电压分别为37.422v和36.886v，很接近理论值。

由图4和图5的平衡测试结果，可验证得出，以上述实施例提供的定能量法分拣匹配电芯的方法组成的两个48v电池都处于优质的平衡状态。

请参阅图6所示，图6为买市面上有规模厂家成品,以现有电芯配对方法，用电芯容量/电压/内阻模式组成5个48v电池(le编号)；和用本发明实施例提供的定能量法分拣匹配电芯的方法组成的10个48v电池(nm编号)；以相同的测试条件进行充放电测试。

放电自动切断电压换算成单体电芯电压做比较，由图6可得知，本发明实施例定能量法分拣匹配电芯的方法组成的电池的自动切断电压，明显低于市面厂家成品；亦说明本发明实施例定能量法分拣匹配电芯的方法组成的电池的平衡效果，是优于现有电芯配对方法的电池。

此结果阐明以电芯容量/电压/内阻的配对模式,并无法保证组成的电池可每个都处于平衡状态，电池容量不平衡,会随着使用次数的增加，而逐渐劣化，导致电池循环寿命快速递减。不平衡或部分平衡，代表电芯不匹配，其中性能较差的电芯会拖累整个电池组的特性,，而此拖累现象只会愈来愈严重，充电安全性也因此堪虑。

综上所述，本实施例在实际应用上，组成48v的锂铁电池，单体电芯之间的容量相差260mah，仍然可匹配出相当平衡的电池；打破了传统容量要求30-100mah的做法，以及耗费在尚需量测电芯的电压和内阻的工时，可提高配对电池的耐用性及长久性，产品更可靠更安全。

实施例二

请参阅图7所示，本实施例提供了一种定能量法分拣匹配电芯的装置，用于实现上述定能量法分拣匹配电芯的方法，包括：

充电模块201，用于对所有电芯分别进行充电，直至电芯的能量达到预设的定能量值时停止充电；

记录模块202，用于记录充电过程中电芯的实时能量，得到电芯的最高能量值和最终能量值；

配对模块203，用于根据电芯的最高能量值和最终能量值，按照预设的配对规则，对所有电芯进行配对分组。

具体的，所述充电模块201包括：

多个充电通道，一个充电通道对应一个电芯，当一个电芯的能量达到预设的定能量值时，对应的充电通道停止对该电芯充电。

具体的，所述记录模块202包括：

电压测量单元，用于测量充电过程中电芯的实时电压；

计算单元，用于根据实时电压计算得到所述实时能量。

具体的，所述配对模块包括：

多个指示灯，每个指示灯对应一充电通道，用于当电芯完成配对时，指示出配对为同一组的电芯。

本实施例提供的电芯配置装置的工作过程为：

将所有电芯分别放置在充电模块201的充电通道上；

通过计算机或其他工控机等，输入电芯的充电电流和定能量值；

利用电压测量单元测量电芯的实施电压，根据充电电流(可设置为恒流充电)和充电时间，计算单元(计算机)计算得到电芯的实时能量(wh)和容量(ah)，进而得到电芯的最高能量值和最终能量值；

配对模块203利用上述配对规则先筛选出不合格品，然后计算机通知指示灯亮灯，取出不合格品电芯；

配对模块203再利用上述配对规则，通过预设区间，将所有电芯按照预设区间分组，每组电芯的最大能量差通过预设区间的长度控制。

本实施例提供的定能量法分拣匹配电芯的装置，利用电芯的能量参数配对电芯，能够获得更加优质的平衡电池组，使电池组性能更平稳可靠和安全。并且能够在容量相差较大的电芯中,仍然可匹配出相当平衡的电池组；减少尚需量测电芯的电压和内阻的工时，可提高配对电池的耐用性及长久性，能够长时间循环维持锂电cc-cv充电平衡模式，产品更可靠更安全。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。