一种锂离子电芯电压均衡装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种锂离子电芯电压均衡装置。


背景技术：

2.18650锂离子电芯电压一致性差的原因：
3.a、电芯生产厂家生产电芯所使用的材料有差异，材料批次的差异、材料的均匀性差异；
4.b、设备上的因素，设备的自动化程度，设备的稳定性，设备的精度等；
5.c、人员因素，人员的不稳定性及操作手法和方式等因素；
6.d、环境因素，季节、天气，环境温度、湿度的差异。
7.综上，以上是导致电芯生产出来一致性较差的原因，任何因素的变化均有可能导致最后结果的变化。
8.电压一致性较差的电芯无法pack组装的原因：
9.单体电芯之间的电压离散程度过大，串联使用时，在放电过程中电压低的电芯优先到达放电截止电压，在电池管理系统的逻辑干预下，此时电池组应该停止放电工作，而电压高的电芯没有进行完全放电；当充电过程中电压高的电芯优先达到充电截止电压，此时电池组应该停止充电工作，而电压低的电芯没有进行完全充电。此时单体电芯之间的电压离散程度会随着老化循环使用的次数增加而放大，这使得同一电池组内的电芯，弱者更弱，且加速变弱，电池组的整体容量不达标大打折扣，这相当于“木桶效应”，最差的那颗电芯决定着整个电池组的性能，而电压异常的电芯最可能就是那个容量损耗和衰减最大的，它的使用寿命会优先耗尽，进而影响整个电池组的使用寿命，一颗电芯的寿命终结，而整个电池组的使用寿命也将会提前结束。电芯的一致性其实包括容量、开路电压、内阻，其三者之间有着相辅相成的关系，一个因素的变化均有可能导致其他两个因素的变化，而本装置则是解决电芯装配成组前电压一致性的问题。
10.目前解决18650锂离子电芯电压一致性的方式：
11.a、使用18650分容柜
12.使用分容柜一般是电芯生产厂家对出厂电芯进行一定规格的充放电，查看电芯的容量是否达标，分容柜虽然可对电芯进行充电或放电来达到一个相对接近的电压值，但是小的分容柜通道数较少，无法满足较多数量电芯电压的均衡，效率低；而大型的分容柜价格昂贵，用来检测电芯容量及特性是可以，但如果单单仅为电芯的电压均衡，就显的“大材小用”，且会造成能源的浪费。
13.b、使用老化柜
14.使用老化柜是对已pack成组的电池组充放电性能及容量的一种检测，当然也有部分规格的老化柜可通过对单颗电芯充放电，使用老化柜与使用分容柜的缺陷相似，都会存在效率低，能源浪费，针对问题的实用性不强的缺点。
15.c、dc直流电源
16.使用dc直流电源仅适合研发做样阶段对某颗电芯进行补电或放电，通过直流电源设定的电压值将某颗电芯的电压拉至于其他电芯电压近乎相似，且不同的直流电源精度不同，电芯最终的电压效果可能“差强人意”，同样不适合作为小批量电芯的电压均衡方法。


技术实现要素：

17.本实用新型主要解决的是锂离子电芯装配成组前出现的内阻相近但电压一致性差距较大的技术问题。
18.本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：一种锂离子电芯电压均衡装置，包括：覆铜板及设置在覆铜板上的至少一组电池仓，覆铜板的板面上留有的覆铜区域呈平行间隔排列的长条状，电池仓具有多个并排排列的单元仓，每个单元仓的两极都设置有电芯接触片，电芯接触片的内侧段与装入的电芯正、负极对接，外侧段弯折形成引脚，引脚焊接至覆铜区域上，每两个相邻的覆铜区域分别对应同一电池仓的两极，相邻的两组电池仓对应的电芯接触片同极且共接同一覆铜区域。
19.一覆铜区域的一端与其间隔开一个的另一覆铜区域的一端使用硅胶线相连接，硅胶线装在覆铜板的板面两侧。
20.所述硅胶线上设置有按键自锁开关，用于控制对应的硅胶线导通或断开，开关嵌装在覆铜板的板面开孔上。
21.所述覆铜板的底部设置有田字形支撑框架，支撑框架由多条电木板组成，电木板之间的拼接处使用ab胶粘贴牢固，安装时，将整个支撑框架用ab胶粘固至覆铜板的背面。
22.所述支撑框架的其中一电木板上开设有走线槽，用于过硅胶线。
23.所述电池仓包括：矩形的一整块底板、立在底板长边两侧的两侧板以及均等分割底板和两侧板所围成空间的隔板，所述电芯接触片排成一排安装在两侧板上。
24.所述侧板上开设有多个卯孔，隔板的两端凸出形成有定位榫，定位榫插接于卯孔，并使用ab胶粘贴牢固，拼好的隔板和侧板也用ab胶粘固至底板上。
25.所述电芯接触片的材质为铜，且铜表面做镀银处理。
26.所述覆铜板上裸露的覆铜区域及焊接点均涂刷三防漆。
27.所述覆铜板采用单面玻纤覆铜板cnc加工而成，铣深0.2mm将其板面上多余的覆铜去除。
28.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的锂离子电芯电压均衡装置，是人为干预下强制均衡方式中的一种，电芯在并联状态下各个单体电芯之间会进行能量转移，最终实现等压，纠正压差过大的故障，达到电芯电压均衡的目的。
29.使用时按照电芯的品牌分类，根据电芯的实际数量调整并联的电池仓数量，将电芯装入本装置后不通过任何设备仪器，轻松实现电芯并联，无能源浪费即可进行能量转换，本装置为解决电芯在pack成组前电压一致性差的问题提供了一个新的解决思路。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，其中：
31.图1为本实用新型较佳实施例的俯视平面图；
32.图2为本实用新型较佳实施例的结构分解图；
33.图3为本实用新型较佳实施例的结构装配图；
34.图4为本实用新型较佳实施例的电池仓侧视平面图；
35.图5为本实用新型较佳实施例的电池仓结构分解图；
36.图6为本实用新型较佳实施例的电池仓结构装配图。
具体实施方式
37.下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
38.请参见图1至图3，本实用新型较佳实施例设计的一种锂离子电芯电压均衡装置，其主要包括：覆铜板1及设置在覆铜板1上的至少一组电池仓2，覆铜板1采用单面玻纤覆铜板cnc加工而成，铣深0.2mm将其板面上多余的覆铜去除，使板面上保留的覆铜区域11呈平行间隔排列的长条状，覆铜区域11之间不能相连，本实施例中共设有六条平行的覆铜区域11。
39.请参见图4至图6，电池仓2具有多个并排排列的单元仓，每个单元仓的两极都设置有电芯接触片21，其材质为铜，且铜表面做镀银处理。电芯接触片21的内侧段弯曲成弹片端子，用于与装入的电芯正、负极对接，电芯接触片21的外侧段朝向覆铜区域11的方向延伸后再弯折形成引脚，引脚焊接至覆铜区域11上，相邻的两组电池仓2对应的电芯接触片21同极且共接同一覆铜区域11，每两个相邻的覆铜区域11分别对应同一电池仓2的两极，本实施例中六条覆铜区域11之间可以设置五组电池仓2，每组电池仓2具有20个单元仓，即可以装入20颗18650锂离子电芯。
40.一覆铜区域11的一端与其间隔开一个的另一覆铜区域11的一端使用一条12awg硅胶线3相连接，硅胶线3装在覆铜板1的板面两侧，如果一覆铜区域与电池仓内的电芯正极相连，那么与这一覆铜区域相邻的覆铜区域必然要与电芯负极相连，因此为了实现电池仓之间并联并防止短路，这一覆铜区域需与其隔开一个的同极的另一覆铜区域相连。在每根硅胶线3上都设置有一按键自锁开关4，用于控制对应的硅胶线3导通或断开，开关4嵌装在覆铜板1的板面开孔上，本实施例中共设有四条硅胶线3和四个开关4。在只使用某一个或两个电池仓时，开关不开启，电池仓之间是独立工作的，若此刻有金属异物掉落在其它未使用的电池仓造成短路时，不会对正在进行电压均衡工作的电池仓造成影响；有了开关可以同时进行五种不同品牌的电芯电压均衡工作，选择性和功能性更多；若没有开关，整个装置的五个电池仓是同时工作的，任何一个电池仓受到影响则会影响整个装置的工作。
41.覆铜板1的底部设置有田字形支撑框架5，用于加强本装置的结构强度。支撑框架5由多条电木板组成，电木板之间的拼接处使用ab胶粘贴牢固。支撑框架5的其中一电木板上在对应硅胶线3的位置开设有一走线槽51，用于过硅胶线3。安装时，将制作好的整个支撑框架5用ab胶粘固至覆铜板1的背面。本装置增加了底部支撑框架，会使在装满100颗电芯的情况下，本装置的强度也可以得到保证，能够进行搬移，且不会因在移动的过程中承受不住电芯的重量而发生变形甚至断裂的现象；若是没有支撑框架，那么本装置只能放在平整的工
作台面上，不易对满负荷工作的装置进行移动。
42.请参见图4至图6，电池仓2具体包括：矩形的一整块底板22、立在底板22长边两侧的两侧板23以及均等分割底板22和两侧板23所围成空间的隔板24，相邻隔板24之间所分成的一小空间即可为单元仓，电芯接触片21排成一排安装在两侧板23上，底板22、侧板23及隔板24均采用环氧板材切割而成。侧板23上开设有多个卯孔，隔板24的两端凸出形成有定位榫，定位榫插接于卯孔，并使用ab胶粘贴牢固，然后将拼好的隔板24和侧板23也用ab胶粘固至底板22上，组成完整的一组电池仓。
43.覆铜板1上所有裸露的覆铜区域11及焊接点均涂刷三防漆，做好电路表面绝缘，防止短路。
44.本实用新型的用于18650锂离子电芯电压均衡装置，是人为干预下强制均衡方式中的一种。在行业内都知道电芯在并联状态下，各个单体电芯之间会进行能量转移，最终实现等压，纠正压差过大的故障，达到电芯电压均衡的目的，本装置正是运用此原理。
45.当内阻相近但电压相差过大的一批电芯无法直接pack成组使用时，按照图1所示的“ ”、
“”
极标识，将电芯装入电池仓，在开关未开启的情况下五个电池仓可独立进行电芯电压均衡工作，每个电池仓可均衡20颗电芯。若开启“a”号开关，可实现“a”、“b”排电芯的并联；开启“b”号开关，可实现“b”、“c”排电芯的并联；开启”c”号开关，可实现“c”、“d”排电芯的并联；开启“d”号开关，可实现“d”、“e”排电芯的并联；开启“a”、“b”、“c”、“d”号开关，可实现“a”、“b”、“c”、“d”、“e”共五排电芯的并联。也就是说若有五种不同品牌的电芯各20颗需要进行电压均衡工作，在未开启开关的情况下直接按电芯品牌分类分别装入五个电池仓内，约2小时则可完成电芯电压均衡，达到电压一致的效果；若只有一种且有100颗电芯需要进行电压均衡，则将电芯放入电池仓后依次打开”a”、“b”、“c”、“d”号开关，五个电池仓就可并联起来，达到100颗电芯并联进行能量转换的效果，约2小时则可完成电芯电压均衡，达到电压一致的效果，等等以此类推，按照电芯的品牌分类，根据电芯的实际数量调整并联的电池仓数量，即可达到电芯电压均衡的目的。
46.电芯装入本装置后可以不通过任何设备仪器，轻松实现电芯并联，无能源浪费即可进行能量转换，本装置为解决电芯在pack成组前电压一致性差的问题提供了一个新的解决思路。
47.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何间接修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。