一种动力电芯配组方法与流程

1.本发明属于动力电芯生产领域，尤其是涉及一种动力电芯配组方法。


背景技术：

2.在动力电芯生产过程，通常以一罐浆料生产的电芯作为一个批次，按照先进先出的生产原则进行电芯批次生产流转，完成从正负极原材料到最终成品电芯的制作。电芯的原材料、生产设备、工艺流转时间、生产环境温湿度等因素的差异均会导致电芯性能表现差异，表现出一定程度的一致性差异现象。
3.多个电芯串并联配组组成模组时，现有技术通常为选用性能表现一致性好的电芯，即进行电芯一致性分档，相同的档位内电芯进行配组。通常，电芯容量作为电芯的一个关键指标，多采用容量进行分档。一般情况下，容量分布宽度为标称容量的4％～5％，单个档位宽度为标称容量的1％～2％，即电芯经过分档后会产生3～4个电芯档位。现有技术的缺点，电芯经过分档后，同一个批次电芯会被拆分成3～4个档位组，模组生产时需要根据电芯档位进行串并联配组使用，从而出现以下几点问题：(1)生产线需要配置电芯缓存库，用于存放暂时不生产的档位电芯；(2)缓存档位电芯会出现不同程度的静置超期情况；(3)模组生产线需要频繁的切换电芯档位，生产效率降低；(4)同一个批次多个档位独立生产，电芯整体配组率降低；(5)多个批次同档位生产，则会导致同一电池包多个电芯批次，不利于一致性整体管控；(6)电芯分档后，经过串并联配组产生多个档位的模组，多个模组进行电池包生产时仍需按照档位进行区分生产，生产管控难度增加。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种动力电芯配组方法，以解决上述技术问题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种动力电芯配组方法，包括如下步骤：
7.s1、电芯容量采集后，自动进行大数据分析、档位标准浮动更新和档位分配；
8.s2、通过设备将容量分布低档位和同等数量的高档位分别筛选出来；
9.s3、三个档位电芯同步生产流转；电芯采用中和配组工艺，并联后单元整体容量与中间档位一致。
10.进一步的，所述步骤s1的具体方法为：s11、电芯批次按照先进先出的原则进行生产，经过容量测试工序，采用规定的充放电制度，完成单体电芯容量数据采集，电芯容量记为cx；电芯按照先进先出进行生产流转，无静置超期现象；
11.s12、电芯容量测试数据全部实时上传mes系统；
12.s13、mes系统设定规则，包括时间规则和批次规则，时间规则即每天固定时间点自动完成设定时间范围内电芯容量测试数据分析和高低档位分配；批次规则即电芯批次完成容量测试和上传后，mes系统自动进行批次容量分析和高低档位分配；
13.进一步的，所述步骤s13中，mes系统自动进行数据分析完成容量高低档位分配的
具体算法如下：
14.s131、根据时间段范围或批次范围电芯容量数据，容量下限lsl和上限usl之间的合格数据，计算得出容量分布中值median，记为m；
15.s132、将(lsl，m-1％*lsl)作为低档标准线，系统自动完成低档位分配和低档电芯数量核算；
16.s133、mes系统自动分析得出同等数量高档电芯对应的高档标准线：(m x，usl)，并完成高档位、中档位分配；
17.当电芯容量分布呈现较好的正态性时，x和1％*lsl基本相等。
18.进一步的，所述步骤s2的具体方法为：mes系统自动完成电芯档位分配后，在分档工序通过扫描电芯条码信息自动调取电芯档位信息，完成电芯实物分组区分。
19.进一步的，所述步骤s3的具体方法为：低档、中档、高档电芯同步流转至配组工序，分别通过三个上料通道口同步上料，设备自动完成中和配组操作。
20.进一步的，所述步骤s3中，模组中电芯配组并联结构多为2p、3p、4p方式。
21.进一步的，所述电芯采用2p并联结构时，低档与高档电芯进行配组，中档电芯同档位配组，电芯采用4p并联结构与2p结构使用方式一致；当电芯采用更多电芯并联结构时，电芯数量为偶数时与2p结构使用方式一致。
22.进一步的，所述电芯采用3p并联结构时，低档、中档、高档电芯同时上料配组，电芯数量为奇数或3的整倍数时与3p结构使用方式一致。
23.相对于现有技术，本发明所述的动力电芯配组方法具有以下优势：
24.(1)本发明所述的动力电芯配组方法，通过适时自动进行容量大数据分析、适时档位标准浮动更新和档位分配，将容量分布低档位和同等数量的高档位分别筛选出来，采用中和配组工艺，实现配组后单个配组单元整体容量与中间档位一致，从而最终电芯经过串并联配组后模组容量一致性较好，无需进行模组档位区分。
25.(2)本发明所述的动力电芯配组方法，电芯分档后无需设置档位缓存库，节约缓存库建设成本；电芯按照先进先出进行生产流转，无静置超期现象；模组产线生产，不需要频繁切换电芯档位，多个档位同步生产。
26.(3)本发明所述的动力电芯配组方法，按照中和工艺配组，模组只有一个档位，生产管控难度大幅降低，全部电芯均可正常配组使用，电芯配组率大幅提升。
附图说明
27.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
28.图1为本发明实施例所述的单体电芯容量分布图；
29.图2为本发明实施例所述的电芯3p并联配组分析图。
具体实施方式
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
34.名词解释：
35.电芯，即单体电池。
36.模组，是由多个电芯经过串并联组成的组合体。
37.电池包，是多个模组经过串联组成的组合体。
38.mes系统,一种数字化管理系统。
39.本发明涉及一种动力电芯配组方法，包括但不限于锂离子动力电芯和钠离子动力电芯。单体电池经过串并联配组组成模组，多个模组再串联组成最终动力汽车上使用的成品电池包。本发明主要针对单体电池并联方式的配组形式，单体电池串联方式的模组结构不适用。
40.一种动力电芯配组方法，包括如下步骤：
41.s1、电芯容量采集后，自动进行大数据分析、档位标准浮动更新和档位分配；产生低档、中档和高档三个档位，不受固定档位标准的影响。
42.s2、通过设备将容量分布低档位和同等数量的高档位分别筛选出来；
43.s3、三个档位电芯同步生产流转；电芯采用中和配组工艺，并联后单元整体容量与中间档位一致。
44.具体的，采用中和配组工艺，实现并联配组后单个配组单元整体容量与中间档位一致，最终配组后的模组全部为一个档位。中和工艺，全部电芯均可正常配组使用，电芯配组率大幅提升；按照中和工艺配组，模组只有一个档位，生产管控难度大幅降低。
45.步骤s1的具体方法为：s11、电芯批次按照先进先出的原则进行生产，经过容量测试工序，采用规定的充放电制度，完成单体电芯容量数据采集，电芯容量记为cx；电芯按照先进先出进行生产流转，无静置超期现象；
46.s12、电芯容量测试数据全部实时上传mes系统；
47.s13、mes系统设定规则，包括时间规则和批次规则，时间规则即每天固定时间点自动完成设定时间范围内电芯容量测试数据分析和高低档位分配；批次规则即电芯批次完成容量测试和上传后，mes系统自动进行批次容量分析和高低档位分配；
48.所述步骤s13中，mes系统自动进行数据分析完成容量高低档位分配的具体算法如
下：
49.s131、根据时间段范围或批次范围电芯容量数据，容量下限lsl和上限usl之间的合格数据，计算得出容量分布中值median，记为m；
50.s132、将(lsl，m-1％*lsl)作为低档标准线，系统自动完成低档位分配和低档电芯数量核算；
51.s133、mes系统自动分析得出同等数量高档电芯对应的高档标准线：(m x，usl)，并完成高档位、中档位分配。
52.当电芯容量分布呈现较好的正态性时，x和1％*lsl基本相等，即中档容量宽度为标称容量的2％，根据实际产品需求及客户要求，可以进行标准线计算规则调整设置。
53.步骤s2的具体方法为：mes系统自动完成电芯档位分配后，在分档工序通过扫描电芯条码信息自动调取电芯档位信息，完成电芯实物分组区分；电芯数量相同，为5％～10％；容量中间档位电芯数量比例为80％～90％。
54.步骤s3的具体方法为：低档、中档、高档电芯同步流转至配组工序，分别通过三个上料通道口同步上料，设备自动完成中和配组操作。
55.步骤s3中，模组中电芯配组并联结构多为2p、3p、4p方式。电芯采用2p并联结构时，低档与高档电芯进行配组，中档电芯同档位配组；电芯采用3p并联结构时，低档、中档、高档电芯同时上料配组；电芯采用4p并联结构与2p结构使用方式一致；当电芯采用更多电芯并联结构时，电芯数量为偶数时与2p结构使用方式一致；电芯数量为奇数或3的整倍数时与3p结构使用方式一致。
56.本技术的动力电芯配组方法使得电芯分档后无需设置档位缓存库，节约缓存库建设成本；模组产线生产，不需要频繁切换电芯档位，多个档位同步生产；同一批次电芯分档配组后，在模组及电池包中分布较为集中。
57.实施例1
58.以一款电芯产品中和配组工艺举例说明，电芯容量下限为51000mah，电芯采用3p结构。
59.图1为单体电芯容量分布分析，最左侧箱体为时间范围或批次范围电芯整体容量分布，第二个箱体为自动核算m-1％*lsl后的低档位电芯容量分布，第三个箱体为与低档位电芯同等数量的高档位电芯容量分布，最右侧箱体为中档位电芯容量分布；
60.图2为3p并联配组分析，中和工艺与原同档位配组工艺对比分析。最左侧箱体为电芯采用中和配组工艺配组后单元容量分布，第二个箱体为采用原分档配组工艺低档位单元容量分布，第三个箱体为采用原分档配组工艺高档位单元容量分布，最右侧箱体为采用原分档配组工艺中档位单元容量分布。
61.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。